纳米碳管的若干动力学问题

以单壁纳米碳管为例,建立了其分子动力学模型,并对(5,5)和(10,10)扶手椅型纳米碳管与刚性壁的正碰撞过程和简谐纵波传播过程进行了模拟.在此基础上,探讨如何用弹性杆模型来研究纳米碳管的动力学问题。研究表明,弹性杆模型可以描述单壁扶手椅型纳米碳管与刚性壁高速碰撞的动力学行为;对于纵波传播中的色散描述,则需在弹性杆模型中计入纳米碳管微结构引起的非局部弹性效应.     

新型变几何桁架机器人的简化刚体运动分析

本文对一种新型变几何桁架机器人机构，利用机构简化模型在位置分析的基础上进行了刚体运动学分析，求出了机器人系统各构件运动参数的显式解析解，为这种机器人的刚性动力学和弹性动力学分析打下了基础。     

上海A型地铁车辆弹性车体与转向架耦合振动分析

基于上海A型地铁车辆弹性车体有限元模型,建立弹性车体的刚柔耦合动力学模型,用其研究车体垂向弹性对运行平稳性的影响,分析弹性车体与转向架的耦合振动,探究车体弹性共振的机理.结果表明,在车体刚度低的情况下,该型地铁车辆车体弹性对车辆运行平稳性影响较大;车体的弹性共振并非由车体与转向架耦合振动引起,在车辆悬挂及车体的设计过程中应当考虑几何滤波现象引发车体弹性共振对车辆平稳性的影响。     

SRTI型工业裂解炉裂解石脑油的全周期生产数学模拟

根据Kumar提出的结焦动力学模型,提出了芳香烃结焦母体浓度的计算方法。在综合裂解反应动力学、辐射传热和结焦动力学模型的基础上,完成了SRT－IV型工业裂解炉裂解石脑油的全周期工艺模拟计算,模拟结果与实际较为符合。从而为SRT－IV型炉的优化和先进控制打下了良好的基础。     

含摩擦阻尼器非光滑振动系统的建模与数值仿真

研究了含干摩擦粘/弹性构件的两类非光滑减振器的动力学问题.首先,建立了含摩擦粘性构件和含摩擦弹性构件的力学模型,其中摩擦模型采用Coulomb干摩擦模型,不计弹性构件和粘性构件的质量,给出了该构件粘性力和弹性力的计算方法,通过控制摩擦阻尼器的正压力调整混合阻尼器的粘性力的最大值和弹簧力的最大值.分别建立了含摩擦粘/弹性阻尼器的单自由度和二自由度振动系统的动力学方程,通过数值仿真,首先分析了动、静摩擦系数对含摩擦粘/弹性构件单自由度振动系统动力学特性的影响,然后分析了含摩擦粘/弹性构件二自由度振动系统的动力学特性,仿真结果表明,通过控制摩擦阻尼器受到的的正压力获得更好的减振效果.     

高超声速飞行器动力学建模与分析

吸气式高超声速飞行器本身具有复杂动力学特性,由于存在强烈的结构弹性/推力/气动的耦合以及其力学环境的诸多不确定因素,使得飞行器本身的动态特性相当复杂.经典牛顿力学方法建模难以清楚反映飞行器结构弹性/推力/气动耦合.为更为精确的分析高超声速飞行器复杂的动力学特性,本文针对吸气式高超声速飞行器采用拉格朗日法进行了建模与动态特性分析,选择了具有代表性的特征点,建立了小扰动模型,在不同特征点上采用拉格朗日模型和牛顿力学模型对比分析高超声速飞行器的动力学特性.结果表明,拉格朗日方法所建立的动力学模型能够更清楚地符合高超声速飞行器结构弹性和气动特性耦合以及发动机尾流和气动特性之间的耦合特性.     

考虑物体弹性的多指抓持力的优化

本文基于多指抓持中的动力学程，在考虑了接触旋量和关节力矩的限制条件基础上，采用弹性接触力学推导了手－物体接触时法向压应力和切向剪应力的计算公式，提出了安全抓持弹性物体对接触力的限制条件，把动力学方程的静不定问题归结为具有线性的二次规划问题，使用共轭梯度投影法解决了这种二次求解问题。     

基于接触碰撞理论的锭子动力学仿真研究及实践

为减小锭杆顶端振幅对纺纱质量的影响，分析了基于接触碰撞理论的锭子动力学仿真中的分离－接触－碰撞三状态，建立了非变形经典碰撞模型和接触变形模型。建立切换点判定方程计算状态切换点，求解动力学微分方程以获得接触力和碰撞冲量作为失空输入求得模态振型和不平衡响应。比较两类多体动力学仿真结果，提出用碰撞耗能来研究锭子振动控制问题的方法。     

球形机器人的圆周运动分析

用Kane方法对球形机器人的圆周运动进行运动学和动力学分析，推导出动力学模型．用Ⅲ型球形机器人对该模型进行仿真和实验，仿真和实验的结果验证了球形机器人圆周运动分析的正确性．     

弹性支撑下风电机组传动系统结构动力分析

考虑水平轴风力发电机组齿轮箱弹性支撑的柔性连接特性,基于集中质量思想和拉格朗日方法,建立风力发电机传动系统多体动力学模型,研究了齿轮箱弹性支撑对传动系统结构动力学特性的影响.利用动力学模型和模态分析方法,得到了由弹性支撑耦合到系统后的模态频率,并获取了在该模态激励下的模态动能分布.采用变参数方法进行传动系统模态对齿轮箱弹性支撑刚度变化的敏感性分析,利用模态叠加法进行齿轮箱体的动响应分析.数值求解结果和分析表明,考虑齿轮箱弹性支撑的传动系统某阶固有频率即为弹性支撑下齿轮箱体振动主模态;弹性支撑线刚度对传动系统低频率固有模态存在一定影响;齿轮箱体振动分析时应考虑1阶和2阶的低频模态较为合理.本研究工作对传动链系统方案可靠性设计和抑制传动链振动的加阻控制提供了一定理论基础.     

机器人DKP符号模型的计算机自动生成软件系统

本文系统地分析了系列 D-H 矩阵相乘运算过程中三角化简等化简运算的存在性及其运算化简规律.基于这些运算化简规律,以及系列 D-H 矩阵之间的递推关系,用 C 语言在微机上编制了操作手运动学正问题(DKP)及雅可比矩阵求解的符号模型自动生成软件.     

自动化控制下机械手臂运动轨迹研究

对机械手臂运动轨迹进行优化控制,能改善机械手臂的自动控制性能。为了提高机械臂的控制稳健性,提出一种基于变结构模糊PID控制的机械手臂运动轨迹优化控制模型。首先采用末端效应逆运动学模型构建机械手臂的运动规划约束参量数学模型,采用七自由度运动空间重构方法建立机械手臂运动的动力学方程。然后通过纵向定常运动,分析建立机械手臂整定控制目标函数,求解机械臂在抓取作业过程中的最佳导引控制律,采用变结构模糊PID控制方法进行运动轨迹的误差修正,实现机械臂自动控制优化。最后通过仿真实验进行控制性能测试,结果表明,采用该方法进行机械手臂运动轨迹控制的精度较高,对机械臂位形变化轨迹的预测准确性较好。     

机器人臂的模型参数识别及其仿真

本文提出了一种识别机器人臂动力学方程的模型参数的方法.通过重组机器人臂的拉氏函数,使得臂的动力学方程中的模型参数个数最少;进一步形成了上三角块形式的机器人臂的模型参数识别公式.通过使用最小二乘法和龙格-库塔方法,对一个两连杆操作臂的模型参数的识别进行了仿真,得到了高的仿真精度.本方法有助于机器人的控制算式中有关操作臂的参数的确定和机器人的机械设计.     

空间柔性机械臂的逆动力学仿真

本文针对空间柔性机械臂的非线性动力学模型，在最优控制理论的基础上，运用Ｇｉｌｌ法和打靶法相结合，得到大质量负载情况下柔性机构臂的最优驱动矩。以单性机械臂为例进行了动力学仿真，仿真效果好，结果证明方法正确可靠。     

基于柔性关节机械臂振动的空间非合作目标质量辨识

针对空间在轨服务任务中捕获的非合作目标的质量辨识问题,提出了一种基于柔性关节机械臂振动频率的质量辨识方法.在该方法中,首先利用操作航天器上的柔性关节机械臂捕获空间非合作目标;然后对操作航天器、柔性关节机械臂与空间非合作目标形成的组合体进行动力学建模;最后通过分析柔性关节机械臂的振动频率来辨识空间非合作目标的质量.数值仿真结果证实了该方法的有效性.     

基于神经网络和模糊补偿的水下机械臂控制

针对水下机械臂动力学模型建模复杂且滑模控制的抖振问题,利用Lagrange法和Morison方程精准建立二连杆串联水下机械臂的动力学模型,对模型中参数的不确定项使用4个RBF神经网络分别进行逼近,并且对摩擦项使用模糊控制进行补偿的方法,精准迅速地实现了对水下机械臂控制系统跟踪控制。通过进行仿真分析,基于神经网络和模糊补偿控制的方法与滑模控制、整体RBF神经网络控制和分块RBF神经网络控制相比,控制系统的平均误差分别降低了85.5%、71.8%、93.1%。结果表明,此方法有效降低了控制系统的跟踪误差,并同时提高了稳态性和抗干扰性。     

基于碰撞检测的护理型操作臂的安全性设计与实现

针对与人近距离交互的护理型操作臂的安全性问题,提出并实现了一种基于碰撞检测的安全性设计方法,它根据由动力学模型计算获得的参考输出力矩与力矩传感器测得的实际输出力矩间的偏差实现碰撞检测.在关节力矩传感器设计中,采用有限元分析方法来优化应变片的位置布置,并开发了高抗干扰能力的信号处理电路.根据护理型操作臂的低速特点,提出了...     

Kresling和Miura折痕混合型三指机械手的运动学分析及其设计

提出了一种基于Kresling和Miura折痕的混合型三指机械手,该手具有抓取范围大、结构简单和灵活性高的特点。首先,对Kresling折痕进行几何分析,建立了Kresling折痕参数与应变能之间的关系方程。利用坐标法建立了多层Miura折纸单元的力矩与指节长宽比之间的关系方程;在此基础上利用虚功原理建立了混合型单元的各个参数之间关系的数学模型,并采用D-H（Denavit-Hartenberg）坐标法计算出末端点的分布来确定机械手的工作空间;采用力矩平衡的方法,分析了机械手对圆柱体和长方体分别进行指尖抓取和包络抓取的情况,得出了各接触力与各关节角之间的关系。     

基于自适应动态规划的移动装弹机械臂轨迹控制

针对移动装弹机械臂系统非线性、强耦合、受多种不确定因素影响的问题,本文基于自适应动态规划方法,提出了仅包含评价网络结构的轨迹跟踪控制方法,有效减小了系统跟踪误差.首先,考虑到系统非线性特性、变量间强耦合作用及重力因素的影响,通过拉格朗日方程建立了移动装弹机械臂的动力学模型.其次,针对系统存在不确定性上界未知的问题,建立单网络评价结构,通过策略迭代算法,求解哈密顿–雅可比–贝尔曼方程,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了自适应动态规划轨迹跟踪控制方法.最后,通过仿真实验将该控制方法与自适应滑模控制方法进行了对比,进一步检验了所设计控制方法的有效性.     

自动机械臂定位精度分析

针对某种自动机械臂的控制进行了研究,该系统主要由控制单元、执行机构、测量单元及显示单元4部分组成。介绍了控制系统的工作原理,建立了机械吊臂数学模型,对转载过程中机械臂的定位精度进行了计算分析,在最大工作距离5 m范围内,机械臂定位标准差小于10 mm,达到了较高的精度,为自动转载系统的工程实现奠定了理论基础。