悬臂式掘进机截割部系统建模及仿真研究北大核心

针对悬臂式掘进机截割头位置控制问题,建立掘进机截割部系统非线性模型。分析截割部回转比例阀控双缸液压系统和升降比例阀控双缸同步液压系统的压力、流量特性,结合回转和升降机械系统的运动学和动力学分析,建立截割部系统非线性数学模型。在MATLAB/Simulink环境构建截割部系统仿真模型,对掘进机典型截割工况进行仿真。仿真结果表明:悬臂的回转角度与升降角度能够很好地跟踪目标角度,且模型能反映截割部系统各参数的变化情况,为后续掘进机截割头的精确定位及掘进机的自动截割提供了理论基础。     

截割部升降油缸负载口独立控制研究

针对传统掘进机截割部液压系统控制自由度低、背压高、灵活性差等问题,采用负载口独立控制技术对截割部升降油缸进行控制,实现升降油缸压力、速度独立控制。介绍截割部升降油缸负载口独立控制液压系统设计思路,提出了基于升降油缸2种工作状态的独立控制策略;其次,利用AMESim和MATLAB软件搭建了截割部机械-液压-控制联合仿真模型,通过对升降油缸伸出和缩回过程的阶跃控制仿真、正弦控制仿真以及工况切换控制仿真,验证了升降油缸负载口独立控制液压系统及其控制策略的有效性。     

掘进机截割部液压系统分析

对EBZ120型掘进机截割部机构进行受力分析,并通过MATLAB仿真,得到升降油缸在截割部升降过程中的负载变化曲线和升降油缸载荷的最大值;在AMESim中搭建升降油缸的液压控制系统模型,分析油缸和平衡阀在掘进机截割部启动瞬间的动态特性。     

掘进机截割部液压系统分析

对EBZ120型掘进机截割部机构进行受力分析,并通过MATLAB仿真,得到升降油缸在截割部升降过程中的负载变化曲线和升降油缸载荷的最大值;在AMESim中搭建升降油缸的液压控制系统模型,分析油缸和平衡阀在掘进机截割部启动瞬间的动态特性。     

硬岩掘进机截割升降回路液压冲击控制方法的研究

介绍了某型硬岩掘进机截割升降液压回路的工作原理,利用AMESim软件建立了该系统的仿真模型,通过模型仿真和试验分析,得到了截割升降油缸无杆腔内液压冲击是平衡溢流阀组密封损坏的根本原因,并提出了密封损坏的解决方案。     

马鞍形曲线自动焊接四轴联动插补算法

介绍了一种马鞍形曲线自动焊接系统的工作原理、系统结构、插补算法和仿真结果.设计了具有τ,γ,ρ,σ四自由度的马鞍形曲线自动焊接系统结构,通过四轴联动控制,控制焊枪运动轨迹和姿态,实现马鞍形曲线焊缝的自动焊接.在对系统运动学模型的分析基础上,利用四轴联动及空间解析几何原理,建立了马鞍形曲线焊接时的轨迹和焊枪姿态控制的数学模型,提出了马鞍形曲线自动焊接四轴联动插补算法.对马鞍形曲线实例进行了算法的仿真分析.结果表明,算法具有理想的轨迹控制精度和姿态控制精度,实现了马鞍形曲线的直接插补.     

平衡阀对掘进机液压平衡回路稳定性的影响研究

以螺纹插装式平衡阀为研究对象,分析其结构参数对掘进机截割部升降过程中液压平衡回路稳定性的影响。建立截割部的静力学方程,对截割部油缸负载进行模拟仿真,运用AMESim对平衡阀动态过程进行仿真,搭建试验台并进行平衡阀动态性能试验,利用FLUENT对平衡阀阀芯开口处流场进行仿真。结果表明:油缸负载随着截割头的升高逐渐减小,动态性能的仿真与试验结果基本一致,较小的负重、阻尼孔和弹簧预紧力,以及较大的弹簧系数,有利于系统的稳定;较大的阀芯锥角和较小的开口度,有利于减少和避免气蚀和低频抖动现象发生。     

基于AEMSim的掘进机液压系统参数优化分析

针对掘进机液压系统平衡阀参数设置对掘进机升降运动的稳定性有重要影响的现状,利用AMESim建立了截割部升降运动液压回路负载敏感泵、比例多路阀、平衡阀、截割部升降运动机构仿真模型。采用AMESim优化分析工具,将平衡阀开启压力作为输入参数,将与截割部运动相关的液压缸运动速度和流量作为输出参数,定义最小速度、稳态速度波动、流量误差为复合输出参数,通过设计优化方法得到了最佳平衡阀开启压力设定值。     

UPR100弧焊机器人轨迹规划

对UPR100弧焊机器人进行了基于运动学的轨迹规划与仿真。采用D-H法建立了UPR100弧焊机器人运动学方程,运用Matlab编程实现了正、逆运动学求解,并利用正、逆运动学进行了轨迹规划。通过Matlab工具箱Sim Mechinics建立了UPR100弧焊机器人三维模型,并将轨迹规划仿真数据与理论数据进行比较,验证了轨迹规划的合理性与仿真模型的正确性,为UPR100弧焊机器人下一步的动力学研究与轨迹跟踪控制器设计奠定了理论基础。     

挖掘机自动挖掘轨迹规划与动态优化控制

以挖掘机为研究对象,建立挖掘机工作装置运动学和动力学数学模型,通过五次多项式插值方法将运动轨迹离散,采用MATLAB编写离散运动轨迹程序并将其计算结果与ADAMS仿真结果进行对比,最终确定动力学模型参数;其次,建立基于动力学模型的Simulink和ADAMS联合仿真模型,在动态控制中采用PD控制方法,进行轨迹规划联合仿真并试验。结果表明：基于动力学模型的运动轨迹控制方法可以有效避免始末位置和液压缸输出力变化的突变,采用动态控制中的PD控制方法,得到的收敛趋势相较于未优化的要收敛近50%;液压缸输出力变化稳定,其误差在5%附近,提升了自动挖掘运动轨迹控制精度。     

基于配点法的智能车实时轨迹跟踪研究

针对智能汽车在实际行驶过程中的轨迹跟踪问题,提出了一种基于配点法的非线性模型预测控制实时优化算法。建立车辆二自由度非线性动力学模型和轨迹跟踪最优控制问题的数学模型,采用配点法将最优控制问题转化为带约束的非线性规划问题,并运用序列二次规划法实现了快速求解,通过滚动优化和反馈校正达到了对智能车实时轨迹跟踪的效果。在Prescan自动驾驶仿真环境中进行了基于ROS操作系统的硬件在环试验。结果表明:所提出的方法在保证精度的情况下,计算速度快,可以达到实时轨迹跟踪优化的要求。     

水泥混凝土整平机自动升降液压系统仿真研究

水泥混凝土整平机自动升降液压控制技术对于降低人工作业误差、提高平整作业的精度和质量非常关键.为了便于开展进一步的相关研究,进行自动升降液压控制系统仿真.首先运用ADAMS软件建立整平机整平板和激光接收器系统模型并进行仿真,论证了动力学模型可以很好地实现激光接收器与整平板的自动升降功能;然后运用AMESim软件进行整平板...     

6-UPS型Stewart并联机构空间对接装置的运动学分析

空间交会对接过程中追踪航天器位姿调整的精确度是实现空间对接的重要保障。为提高追踪航天器的位姿调整精确度,对其追踪航天器进行对接工作的Stewart并联机构进行了运动学分析。建立了Stewart并联机构逆运动学求解的数学模型,并利用其数学模型求解出作动器伸长量随时间变化的曲线;再搭建其虚拟样机,将搭建完成的虚拟样机模型导入ADSMS中进行逆运动学仿真,其结果与数学解析求得的结果相比较,误差保持在10-4量级内,验证了模型的准确性。利用其虚拟样机进行运动学的仿真分析,为提高机构位姿调整精确度以及后续工作中的动力学分析和实现控制提供了相关理论依据。     

移运油管机械手设计及其轨迹规划

国内油田修井作业存在人工辅助管柱的起、下操作的危险性以及人工效率低下的问题。研制一种修井作业移运油管机械手,并提出一种新型末端夹持器机构模型,以解决机械手抓取油管的难题。根据D-H参数法创建机械手运动学模型,对机械手进行正逆运动学分析;结合移运油管的工况需求,确定移运过程的轨迹以及经过的目标关键点;使用MATLAB和五次多项式插值法,根据目标关键点进行轨迹仿真,验证机械手轨迹规划的合理性,为机械手的运动控制和轨迹优化提供参考。     

一种新型正铲液压挖掘机的运动学分析

基于平面12杆3自由度运动链图拓扑图库,提出一种复杂多环耦合新型正铲液压挖掘机构。基于运动链环路理论和模块化图形组态,对机构进行运动学建模。考虑到铲斗的水平推铲作业能力是正铲液压挖掘机的一个重要性能指标,基于MATLAB平台,对机构运动学进行仿真分析。仿真结果表明,该新型机构具有良好的水平推铲能力。通过给出5组不同的液压缸尺寸数据,利用运动学位置正解与反解相互验证,证明了运动学位置分析的准确性。基于运动学正解分析新型正铲液压挖掘机铲斗的理论可达工作空间,得出该挖掘机构的铲斗姿态角保持在100°~120°时水平挖掘的工作空间最大,满足正铲挖掘机水平挖掘作业的要求。研究结果为该新型正铲液压挖掘机构的设计和使用提供参考。     

SV型手腕6R喷涂机器人运动学算法研究

运用分离常量及矩阵求逆的方法,研究了新型的SV(stereo-vertical)型手腕6R喷涂机器人的逆运动学算法,求出精确数值解析解。对于一个末端矩阵,可求得16组逆解。基于QT平台,结合QML关键技术及CS设计模式,设计了一套喷涂机器人的离线编程仿真系统,通过实现轨迹精确控制,验证了该算法。结果表明,该算法求解正确,精度高。