一种三自由度海上廊桥试验台的建模与实验

海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大的降低了海上作业安全。针对该问题,设计出一种具备运动补偿功能的三自由度海上廊桥试验台。文章首先构建海上廊桥试验台三维结构模型,建立包括不规则海浪以及船-海上廊桥试验台的运动学模型。通过欧拉角坐标转换法,运用运动学逆解得到每个电动缸的运动规律,利用拉格朗日法建立了试验台的动力学模型,在运动学和动力学推导结果的基础上,从实用性的角度确定采用运动学为该系统的控制基础。最后利用船舶运动模拟平台对试验台及其逆解算法进行验证。实验结果验证了该试验台具有良好的运动补偿效果,具有广泛的工程应用前景。     

绳驱动并联清洗机器人绳索张力优化

将绳驱动并联机器人应用至外墙清洗领域,并对清洗机器人的动力学建模及张力优化进行深入研究。首先,确定机器人的构型为完全约束绳驱动并联机器人,并建立了考虑绳索弹性的动力学模型;其次,针对该类型绳驱动并联机器人绳张力解不唯一问题,提出将相关力改进的最小方差作为优化目标对绳索张力进行优化。最后,通过Simulink-Adams进行联合仿真验证。结果表明,优化后的绳索张力光滑连续变化。系统开环的情况下,圆形轨迹最大误差均值为0.071 m,终点误差均值为5.15 mm;直线轨迹最大误差均值为9.25 mm,终点误差均值为3.5 mm。解决了完全约束绳驱动并联机器人绳索张力不唯一、不连续问题,并为控制策略研究提供理论依据。     

汉族、藏族、维吾尔族大学生健康状况调查——以西北民族大学为例

目的:了解汉族、藏族、维吾尔族大学生的健康状况,为开展大学生健康指导工作提供科学依据.方法:横断面随机整群抽样法调查西北民族大学1200名汉族、藏族、维吾尔族在校大学生,研究其身高、体重、BMI等身体形态指标,同时依据中国肥胖问题工作组(Work Group on Obesity in China,WGOC)制定的中国人群体质指数(BMI)分类标准进行超重肥胖人数的筛查.结果:维吾尔族大学生身体形态指标值高于汉族、藏族大学生;维吾尔族男生超重肥胖率高于汉族、藏族男生;维吾尔族女生超重率、超重肥胖率高于汉族、藏族女生.结论:维吾尔族大学生体质现况优于汉族、藏族大学生.     

绳驱动并联打磨机构模糊控制策略

船舶坞修作为维护和修复船舶结构的关键环节,在船舶行业中扮演着重要的角色。然而,目前船舶坞修时表面打磨过程依赖于传统的人工作业,存在着效率低、工时长、危险性高等问题。为此,提出了一种新型绳驱动式打磨机构,该机构采用四根绳索驱动打磨装置实现三自由度的运动。首先,通过拉格朗日法建立系统的动力学模型;然后在动力学模型的基础上提出了一种带有绳索张力优化项的Fuzzy-PID(proportional integral derivative)控制策略,该控制策略可以实现精确的轨迹跟踪并保证绳索处于张紧状态;最后,通过数值仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,和绳牵引并联机器人上常用的PID控制相比,所提控制策略控制精度提高25%,具有较高的控制精度和稳定性。本文提出的绳驱动式打磨机构及其控制策略可为大型结构件表面处理和精密制造等应用提供一定理论支持。     

船用起重机磁流变防摆装置动力学分析及实验验证

为了解决船用起重机在执行吊装转运作业时,货物出现摆动降低工作效率且极易造成安全事故的问题。将磁流变技术引入到船用起重机防摆领域,设计了一种机械式防摆装置。推导了船-起重机-吊点-防摆装置-吊重的三维动力学模型。对装置的防摆效果进行分析,结果表明,当输入给磁流变防摆装置恒定电流时,随着电流增大,防摆效果愈加明显,在设定工作背景下,当给定电流2A时,对面内角及面外角的抑制分别为75%、82%。为了优化控制策略,降低能耗,提高防摆的鲁棒性,设计了变论域模糊PID(VUFPID)控制器。采用VUFPID控制器时,防摆装置对吊重摆动的面内角及面外角的抑制分别为85%,83%,能耗约为113J;采用A组恒定电流时,防摆装置对吊重摆动的面内角及面外角的抑制分别为60%,68%,能耗约为140J;采用B组恒定电流时,防摆装置对吊重摆动的面内角及面外角的抑制分别为50%,58%,能耗约为110J。可见采用VUFPID后,能实现低能耗,效果明显的防摆作用。最后搭建实物样机,验证了磁流变防摆装置的有效性。     

大跨度吊装机器人绳索张力及工作空间求解

针对大跨度吊装机器人的绳索存在悬链线效应的问题开展研究。首先,绳索为直线模型,建立机器人的运动学和动力学模型。其次,绳索存在重力,大跨度绳索为悬链线模型,为了求解悬链线模型中的绳索张力,采用二次规划方法求解绳索张力优化解。在静力学方程基础上,求得吊装机器人的力可达工作空间和力封闭工作空间。最后,通过MATLAB进行仿真验证,仿真结果表明,力可达工作空间小于力封闭工作空间。比较两种模型的绳长,第1根绳索的长度变化最大,绳索张力较小时,绳索自重不容忽略。     

船用起重机多绳系统同步运动控制策略

针对船用起重机在进行起升、变幅动作及受到外部扰动时,船用起重机多绳系统的减摇索之间无法实现同步运动的问题。首先建立了船用起重机多绳系统的运动学和动力学模型,接着提出了模糊PID控制策略,最后采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。结果表明:在模糊PID控制策略下,多绳系统期望绳长与实际绳长的误差逐渐趋向于零,期望绳长速度与实际绳长速度的误差逐渐趋向于零,相比于传统的PID控制效果,模糊PID控制策略具有更高的鲁棒性。     

船舶综合液压推进系统主机的恒功率控制分析

在船舶综合液压推进系统的理论研究层面上,提出主机的恒功率控制.为证明此观点,建立了系统动态数学模型,并基于AMEsim对该系统的主机恒功率控制过程进行仿真分析.结果表明:在船舶综合液压推进系统主机定速运行过程中,当船舶负载发生变化时,通过控制系统对主泵排量的调节,主机的实际功率基本保持设定功率值.因此,船舶综合液压推进系统主机的恒功率控制是合理的.     

船用起重机吊重防摆控制研究进展

梳理了船用起重机机械式防摆装置和电子式防摆装置的研究进展,总结主流设备制造商采用的防摆技术.在此基础上,分析当前船用起重机防摆控制亟待解决的问题,进而提出该领域未来的发展趋势,包括装置结构不断优化、通过综合多种控制方法对船舶多自由度运动进行补偿以及实现智能化控制,以期为相关研发提供参考.     

水下机器人回收装置的动力学分析与实验验证

为提高AUV（autonomous underwater vehicle）布防回收过程中的效率和安全性,本文通过以船舶起重机为基础研究了一种不仅可以通过电机自主调节吊笼的开口方向而且能够利用绳索减摇使回收过程更加稳定的AUV水面布放回收装置,建立了船-起重机-吊点-减摇装置-吊笼的三维动力学模型,首先通过Adams搭建虚拟样机进行仿真,得出了当利用电机调节吊笼开口方向时四根绳索的拉力的变化和吊笼的姿态变化,然后利用Matlab联合仿真采用PID控制策略对其进行了减摇的仿真分析,验证了减摇方案的可行性。在已有的理论基础下搭建了实验样机进行了实验验证。结果表明:在受船舶激励的情况下,横摇的减摇效果达70%;纵摇的减摇效果达60%,电机进行姿态调整时各个绳索的拉力稳定能够完成姿态调整,能够有效的完成布放回收工作。可见当AUV靠近吊笼时依靠姿态调整电机进行姿态调整,使AUV能够进入吊笼;当AUV进入吊笼以后本装置有良好的减摇效果,使回收过程更加稳定。