绳驱动仿生软体机械臂结构设计与弯曲特性仿真

提出了一种基于绳驱动的波纹状软体仿生机械臂,机械臂本体由软体硅胶制成,具有高灵活性、较好的环境适应性及人机交互安全性等特点.该机构通过利用柔顺机构学原理将软体机械臂设计为波纹状,既优化了机械臂受到绳驱动时的弯曲特性,又兼具圆柱型软体机械臂的承载性能.相比传统的刚性机械臂,软体机械臂没有任何刚性关节,因此引入了分段恒曲率假设对其定义,结合软体机械臂特点利用有限元分析软件进行仿真分析,验证了其在驱动绳不同长度变化量下的弯曲特性及受力情况.     

基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.      

基于实测的软刚臂横摆疲劳分析

针对浮式生产储存卸货装置中软刚臂系泊系统所产生的横摆问题,运用相位分析方法分析软刚臂横摆与船体横摇的共振现象,研究了软刚臂横摆的疲劳分析方法;以软刚臂上铰点为例,运用雨流计数方法统计上铰点1a的循环次数,并推算出其15a的循环次数,利用有限元方法计算15a的循环次数下的疲劳损伤.结果表明,上铰点的整体损伤达到了0.57.在软刚臂的设计年限内,上铰点存在疲劳失效的隐患风险,亟需寻找切实可行的方法以降低共振所带来的影响.     

环境约束可重构机械臂模块化力/位置控制

针对受环境约束的可重构机械臂系统,提出了一种自适应神经网络模块化力/位置控制方法.利用雅克比矩阵将机械臂末端与环境接触力映射到各关节,将系统动力学模型描述成一组通过耦合力矩相关联的子系统集合,通过控制各子系统的位置和力矩来达到控制末端执行器位置和接触力的目的.利用神经网络估计可重构机械臂系统的非线性项和交联项,通过自适应更新律在线估计神经网络权值函数,并引入滑模控制项补偿估计误差,从而保证闭环系统渐近稳定.最后,在不改变控制器参数的条件下对2个不同构形的2自由度可重构机械臂进行数值仿真,结果验证了所设计控制器的有效性.     

神经网络辨识的液压挖掘机LPV模型

针对液压挖掘机动臂关节的非线性建模问题,提出一种基于神经网络的线性变参数(LPV)模型的辨识方法.在各个工作点处根据其关节速度的一阶惯性加延迟模型,获得其关节角度模型;结合调度变量特性,采用神经网络辨识出LPV模型的参数,设计出挖掘机动臂在全局工作范围的LPV模型.通过仿真实验,验证了该方法的有效性和模型的准确性.     

纳米尺度超低漏电ESD电源钳位电路研究

提出一种新型超低漏电ESD电源钳位电路。该电路采用具有反馈回路的ESD瞬态检测电路, 能够减小MOS电容栅极?衬底之间电压差, 降低电路的泄漏电流, 抑制ESD泄放器件的亚阈值电流。65 nm CMOS工艺仿真结果表明, 在电路正常上电时, 泄漏电流只有24.13 nA, 比传统ESD电源钳位电路的5.42 μA降低两个数量级。     

单周控制四桥臂三相四线制有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的四桥臂三相四线制有源滤波器.该控制方法不需要检测三相负载电流和三相电源电压,不需要使用任何乘法器,可以大大简化谐波检测电路和电流跟踪控制电路.整个控制电路由4个带复位积分器、几个触发器、比较器和一些模拟器件组成,控制电路简单、可靠、无延佑迟.主电路开关频率恒定,容易实现.在对四桥臂变换器的三相四线制有源滤波器进行分析、建模的基础上,进行了仿真研究,仿真结果表明单周控制三相四线制有源滤波器能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,而且响应快、补偿性能好.     

食物浓度对萼花臂尾轮虫混交雌体形成的影响

运用群体培养法,研究了藻类食物浓度对萼花臂尾轮虫混交雌体形成的影响.结果表明,当食物浓度为2.0×106cells/mL时,产雄卵的混交雌体、雄体和产休眠卵的雌体的出现时间分别为第0.5、1.5和2天;当食物浓度为5.0×106cells/mL时分别为第0.5、1.5和3天;当食物浓度为8.0×106cells/mL时则分别为第0.5、1和1.5天.在10天的培养过程中,非混交雌体和产雄卵的混交雌体的平均密度和生产量均在食物浓度为8.0×106cells/mL时最高,食物浓度为2.0×106cells/mL和5.0×106cells/mL之间无显著差异;产休眠卵的混交雌体的平均密度和生产量以食物浓度2.0×106cells/mL时最低,其余二浓度间无显著差异;雄体的平均密度和生产量在各食物浓度下无显著差异.雄体生产量和总雌体生产量的比值以食物浓度为2.0×106cells/mL时最大,其余两浓度间无显著差异.当食物浓度为8.0×106cells/mL时种群中的平均混交雌体百分率最低;2.0×106cells/mL和5.0×106cells/mL时较高,且两者间无显著差异.而平均混交雌体受精率则随食物浓度的升高而显著增大.     

β-淀粉样蛋白31-35及25-35片段对海马CA1细胞兴奋性和抑制性受体通道电流的影响

在Alzheimer病(AD)出现神经变性前的早期记忆功能障碍中,可溶性β-淀粉样蛋白(Aβ)发挥了重要作用.Aβ及其活性片段对海马长时程增强(LTP)的压抑效应与其对学习记忆认知行为的伤害作用具有密切联系,但其机制仍不清楚.鉴于突触后兴奋性和抑制性受体/通道在突触传递、包括LTP的诱导中起着关键性调制作用,利用全细胞膜片钳技术观察了β-淀粉样蛋白31-35片段(Aβ31-35)和25-35片段(Aβ25-35)对急性分离的海马CA1区锥体细胞谷氨酸(Glu)受体、N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体和γ-氨基丁酸(GABA)受体通道电流的影响.结果显示:急性给予Aβ25-35或Aβ31-35可对Glu受体电流和GABA受体电流产生相反的调制作用.Aβ25-35预处理剂量依赖性地减小了Glu和NMDA引起的全细胞内向电流,相反,GABA受体电流被明显增强;小片段的Aβ31-35也选择性抑制了Glu和NMDA受体电流,增强了GABA受体电流;然而,给予Aβ25-35的反序列Aβ35-31预处理后,Glu,NMDA和GABA引起的受体电流均未出现明显改变.这些结果表明,Aβ25-35和Aβ31-35片段急性处理可导致海马锥体细胞NMDA受体和GABAA受体分别受到抑制和易化影响,这可能有助于解释AD早期可溶性AB对海马LTP及认知行为造成的伤害作用.同时,Aβ25-35Aβ31-35片段具有的类似效应提示,31-35序列很可能是Aβ发挥神经毒性作用的活性中心.     

基于模型预测控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对现有有源电力滤波器数字化控制方法对模型依赖性较强的缺点, 在介绍了正负序系统和零序系统解耦控制的基础上, 提出了一种三相四桥臂有源电力滤波器的模型预测控制(MPC)方法, 以差分方程作为预测模型, 保留了常规MPC中的反馈校正和滚动优化环节, 推导出了最优控制率. 与常用的预测电流控制方法做了对比, 得出了带电源电压观测器的预测电流控制只是模型预测控制的一个特例的结论; 详细分析了参数对稳定性的影响, 修改MPC的参数, 可以在省略带通滤波器的情况下, 允许更大的连接电抗参数建模误差, 鲁棒性比预测电流控制更高.此外, MPC和重复控制相结合消除了MPC所固有的稳态误差. 仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性.