黄土区小流域坡面流模拟

坡面流的时空变化过程对坡地上土壤侵蚀机理的研究及水土保持工作都具有十分重要的意义.本文将运动波汇流理论应用于黄土区小流域的坡面流计算,着重阐述了坡面流的运动波方程基本原理和相应的数值计算方法;并用黄河水利委员会绥德水保站桥沟流域1号和2号小区天然降雨径流过程资料进行了模拟.模拟与实测径流过程吻合程度良好.     

基于粒子群算法的固定时间多约束无人机轨迹规划

针对粒子群算法在轨迹规划时,将无人机视为质点,未考虑无人机的飞行时间、角度等参数的不足,提出一种数值方法结合粒子群算法的轨迹规划求解方法。首先,考虑到对每个时刻控制变量进行优化会耗费大量的时间,将无人机的飞行时间离散为一定数量的切比雪夫配点,在这些离散的配点处优化控制变量以减小计算负担;其次,将角速度作为控制变量,运用曲线拟合求解出角速度与时间的函数,经过积分求出无人机的角度、位置与时间的函数;再次,将结果代入粒子群优化模型并结合无人机运动学模型进行优化求解,根据分配的时间计算出最终的角速度、角度以及位置坐标;最后,在复杂环境下进行无人机轨迹规划仿真,通过与已有方法的对比,验证所提求解方法的有效性和可行性。结果表明,所提出的轨迹求解方法可以求出包括位置在内的各个运动学参数,规划出光滑的轨迹并且成功避开前进过程中的障碍物。所提方法有效提升了轨迹规划的求解维度,对实现智能自主化飞行有一定的参考价值。     

麦式独立悬架运动学分析与优化

利用空间机构运动学和数值计算的方法对麦式独立悬架进行运动学分析，并对导向机构结构参数和转向梯形断开点位置进行了优化设计．结果表明，该算法使悬架的设计更为精确、清晰，提高了工作效率；优化后，改善了悬架系统的运动学特性．     

用于聚氨酯发泡反应的机器人智能检测系统

介绍了用于聚氨酯凝胶/发泡分布图测试的机器人智能测试系统。本系统由Gold-Key机器人、发泡高度检测子系统、钢球投掷机构、二级微计算机及接口电路等构成。讨论了修改人工BBS法操作的作业结构。运用三角学方法和最少自由度原则,得到了操作手运动方程简化的求解算法。与人工BBS法相比,本系统检测精度高、采样点和投球点多、投球动作精确。所绘制的分布图能更清晰地反映发泡过程的真实情况。     

非线性组合硬化条件下镁合金板料变形回弹预测

变形回弹作为金属板料成形的主要缺陷之一,如何提高变应变路径条件下的回弹预测精度一直是研究者们面临的难题.本文针对镁合金变形特点,提出了同时考虑同向硬化、动态硬化和屈服圆畸变的本构模型.以0.8mm厚AZ31B镁合金板料为研究对象,施加不同预拉伸后进行弯曲变形试验,观察了不同预变形对回弹规律的影响.同时结合有限元分析ABAQUS-Explicit(Vumat)和ABAQUS-Implicit(Umat)对板料的变形及回弹过程进行模拟仿真,对比试验与模拟结果,验证动态硬化对于镁合金板料变形回弹的重要影响.     

基于高次多项式的高速汽油机顶置凸轮特性

针对高速汽油机双顶置凸轮轴设计,建立了高次多项动力凸轮特性研究的数学模型,给出了相关系数的计算表达式．以进气凸轮的设计为例,计算获得了高次多项式动力凸轮型线,并研究了高次多项动力凸轮中不同幂指数对凸轮特性的影响．随着各阶幂指数的增大,凸轮型线的丰满系数和最大正加速度逐渐变大,而最大速度则逐渐变小．最后采用多自由度模型计算了凸轮经动力修正后的运动学及动力学特性．结果表明,采用高次多项式动力凸轮用于高速汽油机凸轮设计,能够获得相对平稳的气门运动特性．     

利用姿态约束的并联机器人运动学标定方法

为了提高并联机器人运动精度,提出了一种利用姿态约束的运动学标定方法.借助一个双轴倾角仪,建立了机器人末端2个姿态角恒定约束,根据这种约束构造了相应的辨识模型和标定算法.标定算法得益于倾角仪重复精度和分辨率高于位置精度的特点,不受其位置精度和量程的限制,同时可避免施加机械约束给并联机器人主动关节带来特殊要求.仿真计算表明,在杆长测量精度为2μm、倾角仪重复精度为0.001°的条件下,经过标定后并联机器人的位置精度可达0.1 mm,姿态精度可达0.01°.     

一种关节式坐标测量机的建模及其标定

为了研究7轴关节式坐标测量机的测量模型及其标定技术,根据DH模型(Denavit-Hartenberg notation)对7轴关节式坐标测量机进行了建模,并对参数个数和含义进行了深入研究.通过仿真发现7轴关节式坐标测量机直接标定时不能有效辨识某些参数的特殊问题.为解决该问题,设计了弯杆测头对测量机的整机参数进行标定.最后,将测量机测头换回直杆测头进行测头校准,获得更换测头后的测头参数.实验表明该方法能够有效地辨识出测量机整机的参数,能有效保证测量机的精度,这也证明了给出的测量模型的正确性.     

考虑预应力作用的索杆张力结构冗余度分析

在考虑预应力作用的前提下,给出了由弹性冗余度和几何冗余度组成的索杆张力结构体系的冗余度定义;基于能量理论提出了统一的冗余度计算方法,其中采用更新的拉格朗日格式建立了一个关于位移增量的非线性应变能表达式;在求解过程中对应变能表达式进行线性化处理,并根据势能驻值原理推导了冗余度计算公式,以用于施加预应力后的索杆张力结构体系分析.结果表明,与以往的冗余度计算方法相比,所提出的方法给出了显式几何冗余度计算公式,阐明了弹性冗余度和几何冗余度的物理意义,可用于预张力作用的索杆张力结构体系分析.     

载体运动学辅助的双轴旋转调制惯性导航算法

为提高车载捷联惯导系统的导航精度,提出一种载体运动学约束辅助双轴旋转调制的惯性导航算法。建立了惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)旋转的载体运动学约束模型,设计了32次序转位方案,在实现惯性器件误差自补偿的同时提高了系统可观测度,从而将提高了可观测度的载体运动学约束导航与旋转调制导航结合,进一步提高了导航精度。进行了4 000 s静止条件下的导航试验,结果证明此方法可以有效提高定位精度,水平定位精度和高度精度分别比双轴旋转调制导航提高48.2%和80.3%,比载体约束辅助导航提高85.1%和89.9%。最后通过车载实验验证了该方法的有效性。