基于包络法的冗余机器人运动可靠性

为研究7自由度冗余机器人中连杆长度、连杆偏距及关节角对末端执行器运动可靠性的影响,提出一种基于包络法的运动可靠性分析方法。在获得机器人运动学误差函数的基础上,通过1阶泰勒公式将其线性化处理,并采用概率法得到末端执行器位置和姿态的失效模型。采用包络法将时变运动可靠性问题转换成时不变运动可靠性问题,找到轨迹中失效概率最大的点,引入协方差矩阵解析失效极值点与端点之间的内在关系,以多维正态积分计算得到机器人运动可靠度。通过仿真算例对所提方法的有效性进行验证。结果表明：包络法获得的结果与蒙特卡洛法的求解结果基本吻合,求解效率得到了较大的提升;与等效极值法相比,包络法的求解精度较高、鲁棒性较好。     

“高副低代”的运动学等价关系

通过定义运动副的“形状矩阵”建立了一个统一描述高副和低副的符号体系,基于这一符号体系,通过Euler角分解,确定了高运动副由低运动副代替的运动学等价关系,通过举例,说明了这一替代的科学性。     

基于自适应多通道交互式多模型的高超声速滑翔飞行器跟踪方法

针对临近空间高超声速滑翔飞行器机动性强、单跟踪模型稳定匹配困难等问题，在分析目标受力情况与机动特性基础上，充分考虑运动学建模适应性强和动力学建模匹配程度高的特点，提出一种运动学模型与动力学模型相结合的自适应多通道交互式多模型跟踪算法。该算法以运动学模型和动力学模型为模型集，利用似然函数值对转移概率矩阵进行实时调整，增强匹配模型在滤波中的比重，利用残差边缘分布描述滤波模型在x轴、y轴和z轴3个不同维度与目标运动的匹配程度，实现了似然函数和模型概率的一一对应。仿真实验结果表明，新算法在跟踪典型控制律下的高超声速滑翔飞行器时具有良好的适应性，在目标发生机动时误差起伏较小、稳定跟踪精度高。     

某霰弹枪自动机运动特性分析

为了解不同自动方式对自动机运动特性的影响,以某霰弹枪为例进行自动机运动特性分析.介绍自动机的自动原理,利用三维建模软件与ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机模型,确定构件间的约束关系、摩擦、接触以及工作载荷,进而分析膛压、惯性簧刚度、约束弹簧刚度等因素对霰弹枪自动机运动特性的影响规律.分析结果表明:膛压、惯性簧刚度以及枪身约束弹簧刚度对该自动机影响较小,不同情况下自动机均能够可靠稳定工作;但是弹簧阻尼约束与实际射击过程中人枪相互作用有一定差异,需要进一步研究.     

ARV路径跟踪控制算法研究

根据移动机器人领域中普遍应用的Ackermann's模型,推导出了适用于ARV移动机器人路径跟踪控制算法的运动学模型.该模型是利用参考路径的曲率、车体相对于参考路径的偏航角以及位置偏移量等变量参数来建立的;然后应用“链式系统”控制理论把该运动学模型转换为链式模型,并由链式模型设计出用于路径跟踪的控制律;最后对该控制律进行了仿真分析,仿真结果表明,应用该控制算法进行路径跟踪控制时,能够较好地跟随预设路径,满足整车控制要求.     

基于条件数的多自主水下航行器协同定位系统可观测度分析

针对基于移动长基线的多自主水下航行器(MAUV)协同定位系统,建立了MAUV的2D运动学模型与距离量测方程。利用基于Lie导数的非线性系统可观测性理论,得到协同定位系统可观测矩阵及MAUV编队的不可观测航行路径。利用奇异值分解(SVD)理论获得系统可观测矩阵的条件数,建立了协同定位系统可观测度的评价函数,并在不同MAUV航行队形对系统可观测度进行仿真分析。结果表明,系统可观测度随着MAUV航行队形的不同而变化,从而为通过变换队形来提高协同定位性能提供了有效的参考依据。     

运载火箭无滚控装置的制导控制技术研究

取消滚控装置可简化火箭系统方案,增加质量比,提高火箭运载能力,有效降低成本.分析运载火箭的惯性耦合和运动耦合机理,给出无滚动控制状态下,滚动角的非线性运动方程与相平面分析结果.对无滚控装置的火箭,通过解耦制导控制技术实现姿态稳定和制导目标.以无滚控装置的单推力矢量喷管固体火箭为背景,通过六自由度仿真分析,验证了解耦制导控制技术的可行性.     

捷联惯导系统圆锥误差分析

圆锥运动是刚体运动的一种几何效应，在圆锥运动下产生的圆锥误差是捷联惯导系统的重要误差源。产生圆锥误差的运动学机理表明，该误差在捷联惯导系统中只能通过系统设计和算法补偿等方法使其尽量减小而无法完全消除。本文在分析了圆锥误差的运动学机理的基础上推导了由于安装误差、陀螺量化误差、陀螺频带选取等因素影响下圆锥误差的大小。同时介绍了描述刚体圆锥运动的Goodman Robinson理论，应用该理论推导出了圆锥误差的一种有效修正算法，并通过仿真进行了验证。仿真结果表明，采取提高硬件精度和软件补偿的方法可以有效地降低圆锥误差对系统精度的影响。     

平面二自由度并联机器人结构优化与操作空间选择

针对毛坯锻造自动化生产等对高节拍低精度往复运动的搬运操作需求,提出一种基于平面双滑块机构的二自由度并联机器人。由平面上互相平行的2个直线运动滑块驱动机器人末端实现竖直平面内的物料搬运运动,建立机器人运动学模型,基于灵巧度和全局性能指数进行机器人结构参数设计,同时兼顾运动周期与运动精度,获得机器人操作空间。实验分析结果表明：机器人工作周期为1.5 s,竖直位移为245 mm,末端轨迹精度为±1.5 mm,证明机器人具有良好的运动精度和足够的运动位移,以及良好的工作效率。     

光电稳瞄系统前向运动及地理扫描

为分析飞机前向运动对光电稳瞄系统扫描策略的影响,介绍与稳瞄系统相关的地心地固坐标系、导航坐标系、机体坐标系、瞄准线坐标系等4种常用坐标系,归纳了常用坐标系之间的齐次变换关系。从微分运动的角度,用运动学表达式论述了载机前向运动对两轴四框架稳瞄系统所产生的成像机理。搭建从稳瞄系统内部控制元件一直到系统外部地理指向的全链路仿真模型,并根据运动学关系在模型中施加相应的控制作用,以消减飞机前向运动对稳瞄系统所带来的成像影响。给全链路仿真模型赋予和物理实际相符的电学和运动学参数,模拟了稳瞄系统在空中对地定位和扫描的过程。结果显示,该前向运动理论分析正确且有效,所搭建的全链路模型可用。