置中电压对比例方向阀控缸位置精度的影响

在比例方向阀控缸气动位置伺服系统中,置中电压是影响控制精度的重要因素之一,研究了置中电压对比例方向阀控缸气动位置伺服系统响应精度的影响,根据实验结果,对影响原因进行了分析,指出要提高比例方向阀控缸位置系统的精度,必须正确确定阀的置中电压。     

新型气动比例压力阀的建模研究与特性分析

为满足电-气比例/伺服系统的应用需要,设计一种由比例电磁铁、活塞式阀芯及两位三通的阀体构成的直动式气动比例压力阀,并建立该比例阀的非线性数学模型.对于比例电磁铁,采用集总参数模型来描述电磁特性,模型参数由FEM分析得到.结合机械及气路的物理特性,分别对上、下阀芯的运动特性、阀体内的气体流动及热力学过程进行建模分析,保证了上、下阀芯的运动独立性.通过仿真对下阀芯的黏性摩擦系数、反馈通道的直径以及气源压力等影响比例压力阀的压力响应特性的因素进行分析,并设计一种比例压力阀的性能测试系统以验证模型的正确性.仿真与实验结果呈现良好的一致性,模型能够预测不同阶跃输入信号下该比例阀的压力响应过程.     

基于无杆活塞缸与机械增力机构的气动夹具

以固定式无杆活塞缸为驱动，介绍铰杆式机构的气动夹紧装置，配合增力机构提高夹紧力，拓展了气动夹具的用途，在气动系统压力不变的情况下，可代替容易产生污染的液压夹具。     

并联式气动-柴油混合动力可行性研究

为预测并联式气动-柴油混合动力发动机的性能,判断其可行性,建立了该混合动力发动机的工作过程理论模型并进行了数值仿真研究.结果表明,这种形式的混合动力发动机能实现其设计目的,即回收利用柴油缸排气废热以提升气动缸性能.在不对柴油缸工作造成明显负面影响的情况下,混合动力气动缸的动力性与经济性较纯气动缸均有较大幅度的改善.对整个系统而言,提高了能量利用率,减少了对矿物燃料的消耗.与纯气动缸的情况相似,混合动力发动机中气动缸在低转速、高负荷的工况下也有较好的性能,但可以避免纯气动缸在高转速工况下性能急剧恶化的现象.原理性论证实验的结果也证明了该混合动力的可行性.     

对称阀控非对称液压缸的电液比例位置控制系统建模与分析

介绍了电液比例位置控制系统，建立了对称阀控制非对称液压缸位置控制系统的数学模型，用Matlab对系统进行了仿真实验，并且分析了对称阀控非对称液压缸的电液比例位置控制系统的静态特性和动态特性，在此基础上进行了实验研究，实验结果与仿真结果基本一致，证明本研究所建立的数学模型基本正确．     

阀控非对称缸电液系统的模型跟随自适应控制

提出一种将微分变换和模型跟随自适应控制相结合，实现对阀控非对称缸的非线性电液系统的动态反馈线性化方法，且所构成的系统的模型完全跟随条件能自动满足，给出了仿真结果。     

变齿距断隔螺纹机构的动力分析

对火炮变齿距断隔螺纹机构进行动力分析,考虑了螺齿间存在间隙的弹性支承,提出了简便的接触判断办法。实例计算和模型实验的结果基本一致。本文为变齿距断隔螺纹机构的强度校核提供了比较精确的应力计算方法。     

基于ADAMS的剪叉机构的参数化建模及优化设计

为了解决绘图桌的剪叉机构的铰链处水平方向受力变化幅度大,运动不稳定等问题,利用Solid Works软件进行机械设计,对剪叉机构存在的受力不均问题进行了分析,提出了一种用弹簧拉力平衡掉一部分载荷、减少铰链处水平方向受力的创新设计。总结了ADAMS参数化建模及优化设计的一般方法,基于此方法,建立了剪叉机构的参数化模型,进行了仿真实验,用ADAMS进一步优化设计,并且进行实物样机测试。仿真结果表明添加弹簧能大幅度减小铰链处水平方向受力,优化设计结果得到了设计变量的最优解,减小了机构受力变化幅度,实物样机测试验证了设计的正确性。     

电动汽车用动力镍氢电池SOC建模与仿真

设计了一套镍氢电池充放电试验建模方案,对其充放电特性进行了研究和分析;得出了一系列镍氢电池的开路电压测试曲线;提出了一种考虑了温度对电池参数影响的集总参数等效电路模型.在此基础上,建立了一种基于状态空间的SOC递推算法,对镍氢电池的SOC值进行了仿真分析.     

气动人工肌肉关节的建模与仿真

为降低传统气动系统的成本，设计了气动人工肌肉(PMA)驱动的单自由度(DOF)运动关节系统.在研究PMA和脉宽调制(PWM)高速开关阀特性的基础上，建立了系统的多输入4阶仿射非线性数学模型.仿真分析了系统在不同输入控制量下的静、动态输出特性，并分别研究了摩擦力、负载、气源压力和工作容积4个主要因素对系统特性的影响.仿真结果表明，该系统开环稳定，且不论摩擦力存在与否，系统输入输出都存在着良好的静态线性关系，但静摩擦力影响稳态输出值，增加负载或减小气源压力都将引起系统超调和震荡加剧，而减小PMA内部的工作容积可以提高系统响应.     

阀控缸气动速度PID控制仿真研究

为了进一步研究气动速度伺服控制,用PID控制进行仿真控制研究.分析了控制参数基准电压、比例系数、积分系数和微分系数对仿真速度响应的影响,建立了比例方向阀控缸气动速度伺服系统数学模型,并用MATLAB的SIM ULINK模块建立了系统仿真模型.仿真实验的结果可作为设计实用系统的参考.     

气动人工肌肉伺服平台的建模

为克服传统液压或电气驱动并联平台的不足,提出了将气动人工肌肉应用于并联伺服平台的驱动关节,实现平台位姿控制.通过对平台系统的运动学和动力学分析,结合气动人工肌肉的充气压力-伸缩力-伸缩比三者的关系,建立了气动人工肌肉并联伺服平台位姿控制系统的数学模型,并进行了计算机仿真.仿真结果表明,通过输入一定电压来控制气动人工肌肉的充气压力,可实现伺服平台的二自由度转动,而且系统运动平稳.同时分析了在相同输入电压和初始位姿条件下,不同惯性负载和力矩负载对伺服平台响应速度和稳态位姿的影响.所得模型及仿真分析为气动肌肉系统的高精度控制提供了理论基础.     

基于进口节流调速气缸爬行特性

为了避免气缸运动过程中出现爬行现象, 应用试验分析供气压力、节流口声速流导、外作用力、以及进气腔初始体积在实际应用中对气缸爬行的影响. 通过对爬行现象的分析及现有的研究提出爬行判据, 以此判据为依据设计不同工况下的临界爬行试验. 对试验曲线进行观察发现,气缸最终趋于匀速运动. 通过对临界爬行试验数据进行多项式曲面拟合, 得到以供气压力、节流口声速流导以及外作用力为参数的气缸爬行经验判别函数式. 为了验证该判别函数式的有效性和可行性, 对另一个同型号的气缸进行多次试验.结果表明,采用该经验判别函数式能够有效地预测不同供气压力、节流口声速流导及外作用力下同型号气缸是否产生爬行现象.     

Development and control of flexible pneumatic wall-climbing robot

A new kind of flexible pneumatic wall-climbing robot, named WALKMAN-I, was proposed. WALKMAN-I is basically composed of a flexible pneumatic actuator (FPA), a flexible pneumatic spherical joint and six suction cups. It has many characteristics of low-cost, lightweight, simple structure and good flexibility. Its operating principle was introduced. Then three basic locomotion modes, which are linear motion, curvilinear motion and crossing the orthogonal planes, were presented. The safety conditions of WALKMAN-I were discussed and built. Finally, the control system was designed and experiments were carried out. Experimental results show that WALKMAN-I is able to climb on the vertical wall surface along a straight line or a curved path, and has the ability of crossing orthogonal planes and obstacles. The maximum rotation angle reaches 90°, the maximum velocity reaches 5 mm/s, and the rotation angle and the moving velocity of WALKMAN-I can be easily controlled.     

Design and control of integrated pneumatic dexterous robot finger

Based on flexible pneumatic actuator(FPA),bending joint and side-sway joint,a new kind of pneumatic dexterous robot finger was developed.The finger is equipped with one five-component force sensor and four contactless magnetic rotary encoders.Mechanical parts and FPAs are integrated,which reduces the overall size of the finger.Driven by FPA directly,the joint output torque is more accurate and the friction and vibration can be effectively reduced.An improved adaptive genetic algorithm(IAGA) was adopted to s...     

Design and control of integrated pneumatic dexterous robot finger

Based on flexible pneumatic actuator (FPA), bending joint and side-sway joint, a new kind of pneumatic dexterous robot finger was developed. The finger is equipped with one five-component force sensor and four contactless magnetic rotary encoders. Mechanical parts and FPAs are integrated, which reduces the overall size of the finger. Driven by FPA directly, the joint output torque is more accurate and the friction and vibration can be effectively reduced. An improved adaptive genetic algorithm (IAGA) was adopted to solve the inverse kinematics problem of the redundant finger. The statics of the finger was analyzed and the relation between fingertip force and joint torque was built. Finally, the finger force/position control principle was introduced. Tracking experiments of fingertip force/position were carried out. The experimental results show that the fingertip position tracking error is within ±1 mm and the fingertip force tracking error is within ±0.4 N. It is also concluded from the theoretical and experimental results that the finger can be controlled and it has a good application prospect.     

充气伸长型气动柔性驱动器刚度特性

为实现充气伸长型气动柔性驱动器的变刚度控制,对其输出力模型进行改进,建立气动柔性驱动器的静态刚度和动态刚度数学模型,指出气动柔性驱动器的动态刚度为静态刚度与气压刚度之和.试验和仿真研究结果表明:供气压力是影响充气伸长型气动柔性驱动器静态刚度和动态刚度的主要因素,静态刚度和动态刚度均随供气压力的增大而增大,且呈现较好的线性关系.     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.     

气压伺服系统的建模与特性

研究了比例流量阀静态和动态特性。通过理论分析和实验研究,得出了临界压力比随阀开口面积呈先增大后减小的非线性规律变化,其值在0.17到0.38之间。通过实验研究,计算出流量系数随阀开口面积呈非线性变化的规律,其值在0.55到0.77之间。采用正弦扫频激励信号和直接测量阀芯位移方法得出了阀的频率特性,随着输入信号幅值的增大,阀的带宽减小,而供气压力改变对阀带宽几乎没有影响。采用集中参数模型描述了气缸内气体与气缸壁以及气缸壁与外界的传热过程,推导出气体温度微分方程,建立了气缸内气体热力学模型。最后,进行了仿真和实验研究,仿真数据与实验数据吻合得较好。