基于UG/Motion重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的构建

摘　要：提出了一种基于UG/Motion构建重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的新方法,并应用该方法开发出了相应的软件原型系统。基于两自由度1/4车辆虚拟样机模型,原型系统的仿真分析模块可方便、快捷的实现虚拟样机模型主要设计参数的修改及基于谐波叠加法各种标准等级时域路面不平度的模拟生成。仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;系统的遗传优化设计模块以整个载荷范围内悬挂质量加速度均方根值最小为目标函数,可对悬架的阻尼系数、主副弹簧刚度比和临界载荷比进行了动力学优化。通过一个设计实例验证了原型系统构建的正确性及遗传优化设计模块的有效性。     

水下目标回波的块信号稀疏分解方法

基于匹配追踪的稀疏分解方法原理简单,在工程实际中应用广泛,但其计算量大,重构精度也不够理想。针对此问题,利用水下目标回波信号的块稀疏特性,提出了水下目标回波的块信号稀疏分解方法。首先基于水下目标回波和块稀疏信号的基本理论,结合回波信号仿真结果,分析了水下目标回波信号的块稀疏特性;然后,充分考虑回波信号本身的稀疏结构,利用信号分块和原子分块的思想,针对水下目标回波提出了块信号的稀疏分解和块匹配追踪重构算法,并从理论上对其计算复杂度进行了分析;最后,采用仿真实验的方式,与传统方法进行对比。结果表明,该方法大大减少了计算量,提高了重构精度。     

基于柱面近场声全息的水下航行器辐射声场重构

为了解决水下航行器这种柱形噪声源的定位与识别问题,采用柱面近场声全息技术,研究了辐射声场重构。利用声场仿真分析验证采用该方法进行声场重构的正确性,并对测试过程中基阵测试距离、全息面阵元位置误差以及相位误差对声场重构精度的影响进行分析。最后开展了水下航行器舱段模型的柱面近场声全息试验研究,得到了舱段内部电磁激振器的水下辐射声场和位置信息,验证了该方法的可行性和有效性。     

支持敏捷供应链重构的模块化Petri网建模与分析

建立了敏捷供应链重构的过程框架，将敏捷供应链的重构分为结构重构和运行策略重构两个方面，结构重构主要是有关供应链节点的选择与评价过程，策略重构是在供应链结构形式以后，对其各节点的库存，物流、供货等策略的控制，在结构重构中采用模块化的Petri网建模方法进行分析，并以一虚拟的供应链为例进行仿真     

集成几何约束与物性仿真技术的虚拟装配

针对传统装配定位导航中零部件位姿的突变问题,利用线性插值与四元数球形插值的方法,求解零部件约束定位变换过程的渐变运动;同时利用导纳式力觉交互控制模式,解决了约束定位变换后的控制信号分离问题;在装配运动导航阶段,将约束几何元素具象化为力觉约束模型,以满足虚拟装配对力觉反馈的需求。针对虚拟装配对物性仿真的需求,将开源物理引擎Bullet集成到仿真系统中,提出几何约束与物性仿真技术相结合的装配流程,最后在自主研发的虚拟装配原型系统中进行了应用实例验证。     

基于多智能体的自重构机器人突现控制系统平台的构建

构建了基于多智能体的模块化自重构机器人系统实验平台.在详细分析了自重构系统的主要特点的基础上,设计了一种新型的同构阵列式模块化自重构机器人M-Cubes,阐述了多智能体分布式体系的控制结构,给出了实验平台的设计策略,包括单智能体结构设计、控制系统的硬件设计、单元模块的基本运动和系统运动规划策略.利用Ja-va3D开发了一个仿真试验平台,对各种控制算法进行了仿真和测试评估.     

含冲击多体系统刚柔耦合虚拟样机参数修正方法

本文简要阐述了虚拟样机技术的概念及应用,分析了复杂多体系统仿真过程中存在的准确性问题。应用多体动力学软件Virtual Lab建立含冲击复杂多体系统的刚柔耦合虚拟样机模型,结合试验数据评估虚拟样机仿真的准确性。采用灵敏度方法和摄动法修正一些关键的系统参数,使散布度的仿真结果和试验结果有更好的一致性,提高了虚拟样机模型的真实度     

水声对抗声学仿真系统关键技术

水声对抗声学仿真技术以其对水下作战环境及参战实体主要声学过程的高逼真度模拟,已经成为研究水下武器系统战技术性能、使用策略以及进行试验方案论证的重要技术手段。在对水下作战环境及其声学过程进行深入分析的基础上,提出了水声对抗声学仿真系统中数据交互、信号生成等关键技术的设计方案,给出了主要声学信号的数学模型,并对水声对抗过程进行了仿真。仿真结果表明该方案在保证仿真精度的基础上能显著提高仿真的实时性。     

基于互易原理和空间平均的水下传递函数测量

提出了不均匀混响声场中扩散声场互易传递函数的测量方法。通过交换激励位置和测量位置,互易测试可以回避正向测试中所遇到的激励空间狭小,受激结构脆弱等问题。基于空间平均方法,可以在混响声场中得到扩散声场传递函数。结合互易传递函数测量技术和虚拟力重构技术,可以仅依靠振动数据评估水下结构辐射噪声。通过数值仿真和湖上试验验证了上述理论。仿真和试验结果表明,提出的方法可以应用于复杂水下结构,有效消除不均匀混响声场的影响。相关工作可以为互易原理和空间平均方法的研究提供参考。     

基于网络的实时虚拟装配系统的研究

基于网络的虚拟装配为虚拟制造领域提出了一个崭新的思路和方法.提出了虚拟装配过程中约束的实时控制与虚拟装配仿真磁心定位的概念,从产品的装配分析角度出发,实现了网络环境下虚拟装配系统的智能化动态仿真、装配信息实时反馈以及虚拟环境下数据库的快速查询,并研究了仿真动画和交互的关键技术.     

A self-reconfigurable hardware architecture for mesh arrays using single/double vertical track switches

This paper deals with the issue of reconfiguring mesh-connected processor arrays (mesh arrays) in the presence of faulty processors. For massively parallel systems, it has become necessary to develop built-in self-reconfigurable systems that can automatically reconfigure partially faulty systems. Many reconfiguration methods have been proposed to date; however, most of them are not suitable for self-reconfiguration. In this paper, we propose a self-reconfiguration method based on simple column bypass and south directional rerouting schemes. This proposal offers the combined advantages of high probability of successful reconfiguration, low hardware overhead, and simplicity of implementation. A switching mechanism, which can determine the desired switch functions automatically using the states of neighboring processors, makes the implementation of our method easier. Simulated results show that the proposed method achieves a higher system yield than that of previous methods with half the number of redundant switches and interconnections. The prototype system of self-reconfigurable mesh arrays is implemented using a field-programmable gate array (FPGA) and the hardware overhead is discussed.     

Analysis of Robot Accuracy Assessed via its Joint Clearance by Virtual Prototyping Method

This paper discusses how joint clearance influences robot end effector positioning accuracy and a robot accuracy analysis approach based on a virtual prototype is proposed. First, a 5-DOF( Degree of freedom) neurosurgery robot was introduced. Then we built its virtual prototype, made movement planning and measured the manipulator tip accuracy, through which this robot accuracy portrait was obtained. Finally,in order to validate the robot accuracy analysis approach which is based on a virtual prototype, the result was compared with that from a model built by robot forward kinematics and robot differential kinematics.The robot accuracy analysis approach presented in this paper gives a new way to enhance robot design quality, and help to optimize the control and programming of the robot.     

先进设计技术平台与包装机械虚拟样机

目的研究先进设计技术平台的构成、包装机械虚拟样机的开发过程。方法采用先进设计技术与工具,规划平台建设方案,建设数字设计、数字仿真、数字测量、数字制造等4个模块构成的先进设计技术平台,制定设计型教学实践项目7个、综合型教学实践项目4个、自主型教学实践项目3个。结合实际研究课题,以打包机上砖装置为例,通过方案设计与3D建模,虚拟样机机构与运动建模,虚拟样机仿真求解,虚拟样机仿真优化等4个步骤,完成虚拟样机开发,并投入实际生产。结果先进设计技术平台在数字设计与仿真、数字测量与制造等2个方面能有效地支持教学和科研。结论平台能够训练研究生掌握先进设计技术与工具,培养其产品创新思维和创新能力。虚拟样机是促进产品创新的有效技术与方法,能提高产品开发质量、缩短产品开发周期。     

The Impact Study of Three-axis Servo System Interference Torque based on Virtual Prototype

The three-axis servo system with the core of gyro stabilization is the foundation to realize its function,and a key technology of the seeker devolopment. In order to reduce the costs,improve the efficiency of research and devolopment,a new method that instead of physical prototype by virtual prototype was proposed. Adams and MATLAB / simulink are used to establish the mechanical dynamics model and controller model of the three-axis servo system. The simulation data which was processed and analyzed is compared with test data,to determine the control parameters of the virtual prototype and improve the accuracy of the model,and test the multiple condition simulation,which can provide a reference for practical production. The simulation results verify the feasibility of the models.     

Multi-objective optimization of suspension parameters for rail vehicles based on a virtual prototype surrogate model

This research is intended to develop a suspension parameter optimization approach based on a virtual prototype surrogate model of rail vehicles considering the coupling effects of suspension parameters. In order to analyze the effects on the dynamic indexes, which were affected by the suspension parameters, a virtual prototype model of a rail vehicle was established. The indexes of lateral ride quality and motion stability were obtained under different combinations of suspension parameters by design of experiment and simulation of virtual prototype. For constructing objective function of multi-objective optimization model for suspension parameters, the suspension parameters that have significant effects on ride quality and motion stability simultaneously were taken as the design variables, and thereafter Kriging models of lateral ride quality index, derailment coefficient, and reduction ratio of wheel load were obtained. On this basis, the multi-objective optimization model of suspension parameters was established, in which the objective function was combined with the three Kriging models. Then, the Pareto optimal solution set and concrete value of suspension parameters were sought using the NSGA-II algorithm. The dynamic simulation results indicated that both ride quality and motion stability of the rail vehicle had been improved after the multi-objective optimization of suspension parameters.     

UG集成环境下数控机床虚拟样机的实现

数控机床是一种重要的技术装备。为提高数控机床的设计水平和能力,在数控机床的设计开发过程中需要引入新的技术和设计手段。为把虚拟样机技术应用到数控机床设计开发的工程实践中,基于虚拟样机的概念讨论了数控机床虚拟样机的具体实现过程,分析比较了实现该过程的分布式软件平台和UG集成软件平台的特点。以数控铣床新产品开发为例,研究了UG集成环境下数控机床虚拟样机的构建与仿真过程,包括数字模型与装配、运动仿真、结构分析以及在虚拟样机上的加工仿真,给出了相应的示例。研究表明,应用UG的各功能模块可以有效地构建数控机床的虚拟样机并对其进行全面的仿真,使所设计的数控机床得到全面优化,为数控机床的开发设计提供了一种可行的先进方法。     

飞机内襟翼机构动态响应可靠性分析

基于虚拟样机技术和可靠性分析理论,研究了某飞机内襟翼机构动态响应的可靠性.首先,采用有限元分析软件Patran和动力学分析软件ADAMS建立了刚柔耦合的内襟翼机构虚拟样机,并进行了动态仿真,得到了给定外载荷下襟翼机构保持规定运动规律所需的驱动力随时间变化的规律.其次,分析了滑轨、滚轮尺寸及气动载荷具有随机不确定性且丝杆最大驱动力为定值情况下的襟翼动态卡滞可靠性,通过对运动时域中功能随机过程的极小化变换,用矩方法和随机响应面法对极小化的功能随机函数统计分布规律进行了近似,编程实现了襟翼机构卡滞失效概率的求解,为襟翼运动机构的可靠性设计提供了一种可行方法.     

三维测量试验样机结构虚拟设计

 根据三维测量系统要求设计了中刀结构和轴承结构方案，为便于通过试验手段比较这2种方案的性能优劣，对试验样机提出了各种设计要求。制订了具体的虚拟设计流程，基于Pro/E软件建立了参数化实体模型，循环进行了有限元静力学分析和重心坐标计算等。设计了试验样机的具体结构，分析表明设计结果符合试验样机的各种要求。虚拟设计技术的应用显著提高了设计质量和效率，简化了分析计算过程。该设计流程为其他试验样机的设计提供了参考。     

ADAMS及其在包装机械设计中的应用

介绍了ADAMS软件具有集建模、求解、可视化技术于一体的特点,以及强大的功能模块,并举例说明在虚拟环境中真实地模拟包装机械产品整体的运动及受力情况,快速分析多种设计方案,从而得到系统的优化设计方案.