随动转向半挂汽车列车机动性分析

针对半挂汽车列车低速机动性差和半挂车第三轴轮胎磨损严重的问题,可将半挂车第三轴设计成随动桥。基于对随动桥基本结构和转向原理的分析,在Adams/Car软件中建立了普通半挂汽车列车和随动转向半挂汽车列车整车模型。对建立的两个整车模型进行360°转弯和转向盘角阶跃转向运动试验,仿真结果表明:随动桥可减小半挂汽车列车的偏移距和通过宽度,提高半挂车第三轴的轨迹跟随能力,可有效提高半挂汽车列车的转向机动性和减轻半挂车第三轴轮胎的磨损。     

半挂汽车列车高速侧倾稳定性控制研究

针对半挂汽车列车高速行驶易发生侧倾失稳现象,提出了一种挂车主动转向控制方法。建立挂车主动转向半挂汽车列车的五自由度动力学模型,基于最优控制技术设计了主动转向控制器。利用MATlAB软件编写了基于单点预瞄驾驶员模型的闭环运动仿真程序,对半挂汽车列车进行了运动学和动力学仿真研究。研究表明,挂车主动转向可显著提高半挂汽车列车的侧倾稳定性,但也在一定程度上牺牲了挂车的路径跟踪性能和汽车列车的横摆稳定性能。     

车身扭转柔性对半挂汽车列车侧翻影响的仿真分析

首先建立牵引车和半挂车的刚性车身半挂汽车列车模型,然后考虑车身的扭转柔性,将牵引车和半挂车的簧载质量分为前、后两部分,并建立各部分相互作用的方程,从而建立柔性车身半挂汽车列车模型。在MATLAB软件中建立半挂汽车列车的仿真模型,以横向载荷转移率和悬架侧倾角为判断指标,在角阶跃转向工况和鱼钩转向工况下分别对刚性车身和柔性车身半挂汽车列车模型进行仿真。对比仿真结果可知,车身的扭转柔性对半挂汽车列车的侧翻有较大影响。     

四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制

引入Gim轮胎模型建立了四轮转向半挂汽车列车的非线性动力学模型.提出了四轮转向直接横摆力矩的集成控制方案,以零侧偏角为控制目标确定了半挂汽车列车牵引车后轮转角,以牵引车横摆角速度为控制变量,基于模糊控制技术设计了直接横摆力矩模糊控制器.借助Matlab/Simulink,对该控制器的有效性进行了验证.仿真结果表明,高速大转向时,四轮转向直接横摆力矩集成控制器能得到较好的输出响应,显著提高了半挂汽车列车的操纵稳定性,使驾驶员能够对半挂汽车列车进行正常操纵.     

低附着路面转弯工况下半挂汽车列车横向稳定性控制

针对低附着路面半挂汽车列车转弯稳定性差的问题,依据车辆动力学和控制理论对半挂汽车列车转弯控制策略进行分析研究.应用TruckSim软件建立包括传动系统、转向系统、制动系统、悬架系统、空气动力学、轮胎、车体7大子系统的半挂汽车列车模型,并在MATLAB/Simulink中建立ESP和AFS集成控制器,采用联合仿真方式对低附着路面转弯时车辆的稳定性进行分析.结果 表明:提出的AFS和ESP的集成控制策略有效地提高了半挂汽车列车在低附着系数路面转弯工况的横向稳定性,避免了侧滑、折叠等失稳现象.     

四轮转向半挂汽车列车鲁棒最优保性能控制

引入Gim轮胎模型建立四轮转向半挂汽车列车的四自由度非线性动力学模型。考虑轮胎侧偏刚度的不确定性,提出四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的鲁棒最优保性能控制方案,基于模型追踪控制技术推导了直接横摆力矩的鲁棒最优保性能控制器。借助Matlab/Simulink软件,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,与传统二次最优控制相比,四轮转向鲁棒最优保性能控制方案可获得更好的控制效果,可显著提高半挂汽车列车的操纵稳定性。     

半挂汽车列车横向稳定性的模糊控制

引入Gim轮胎模型建立了半挂汽车列车的非线性动力学模型。以牵引车横摆角速度为控制变量,提出了半挂汽车列车直接横摆力矩的模糊控制方案,基于模糊控制技术设计了模糊控制器。借助MATLAB／Simulink,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速转角大转向时,直接横摆力矩的模糊控制器能保证半挂汽车列车的侧向稳定性。     

四轮转向半挂汽车列车横向稳定性的模糊PID控制

提出直接横摆力矩与四轮转向集成的控制方案。建立了四轮转向半挂汽车列车的四自由度非线性动力学模型,以零侧偏角为控制目标确定半挂汽车列车牵引车后轮转角,以牵引车横摆角速度为控制变量,基于模糊PID控制技术设计了直接横摆力矩模糊控制器。借助Matlab/Simulink软件,对该集成控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,该四轮转向直接横摆力矩集成控制器能得到较好的输出响应,牵引车质心侧偏角、横摆角速度,半挂车横摆角速度及牵引车与半挂车的中心线夹角响应均能很快稳定,可显著提高半挂汽车列车的操纵稳定性。     

基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制研究

针对半挂汽车列车在倒车行驶时的不稳定开环工况造成的跟随期望直线倒车困难问题，提出基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制策略；在倒车过程中分析铰接角度、半挂车位姿角和轴线偏移距等参数的相互耦合关系以及上述参数对半挂汽车列车倒车稳定性与可行性的影响；确定半挂汽车列车随期望直线倒车时的铰接角度稳定性区域与可行性区域，并基于半挂汽车列车铰接角度稳定性区域与可行性区域制定半挂汽车列车直线倒车控制策略；采用变论域模糊控制进行直线倒车路径跟踪控制，并基于ADAMS和Matlab/Simulink进行联合仿真以及实车试验。仿真与试验结果表明，所提出的基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制策略可使半挂汽车列车精准实现对于期望直线倒车的路径跟踪，有效地避免在倒车过程中出现折叠、碰撞等问题、从而大大降低直线倒车操作难度。     

液压双杆式全挂汽车列车转向仿真分析

为增强全挂汽车列车的行驶机动性,在狭窄的路况下应适当减小其转弯半径和偏移距。设计了液压式双杆连接装置全挂汽车列车,实现每节列车行驶轨迹的跟随。由全挂汽车列车弯路转向理论,在Adams/View中对列车整体建模,推导的转向控制数学模型在MATLAB中仿真,两者联合得到运动轨迹,验证提出的控制方案的可行性,优越性。     

Tripod gait-based turning gait of a six-legged walking robot

The turning gait planning and improvement methods of a six-legged walking robot on the basis of tripod gait are presented in this study. A projection method that considers an unstructured environment is proposed for the turning gait planning of the six-legged walking robot. The body and foot motion trajectories of the swing legs are planned with polynomial curves to keep the robot steady while walking. Two basic turning gaits, namely, circling and spinning gaits, are successfully designed with the planning method. An optimized method is proposed to improve the turning angle, which is subjected to stability, kinematics, and relief amplitude constraints in the unstructured environment. The turning ability of the turning gait is improved with the optimized turning angle. The circling and spinning gaits are implemented in simulations and experiments. Results demonstrate that the planning and improvement methods for the turning gait are valid and correct.

     

活塞式气制动阀静动特性的研究

对我国拖拉机挂车气制动系主要控制元件—活塞式气制动阀静动特性做了理论分析和试验研究,通过适当改变气制动阀内部参数的方法,提高了其静动特性性能指标和制动性能。试验表明,气制动阀静特性不仅与几何尺寸、平衡弹簧刚度、输入气压及行程有关,还与制造精度、装配质量、调整误差有关。     

6-SPS台体型并联机器人工作空间及转动能力研究

提出一种评价并联机器人实现位置和姿态能力的性能指标.选用局部坐标系和球面副的关节转角描述了动平台的位姿,探索了工作空间的边界,以动平台在工作空间内能实现的最小可达章动角评价并联机器人的转动能力,揭示出并联机器人工作空间体积及转动能力随机构结构尺寸的变化而变化的规律.     

可变形机器人直线构型滑移转向方法

可变形机器人AMOEBA-I能够利用其直线构型通过狭小的废墟空间,但是在此构型下难以进行转向,转向半径极大,并且机器人进行转向时,连接杆受到较大的阻力矩,使其使用条件受到限制。为减小转向半径、转向时间及转向阻力矩,提高机器人对复杂环境的适应性,提出一种可变形机器人能够快速有效转向的方法。研究机器人滑移转向前的变形过程并建立滑移转向的数学模型,分析机器人三个模块在转向过程中运动和力学特性,得出地面转向阻力矩及机器人所需驱动力的大小,完成机器人的滑移转向理论基础。给出评价机器人转向优劣的指标。通过试验分析,机器人在进行滑移转向时,驱动电流没有超出电动机额定值,机器人转向过程较链式转向快速平稳,结果验证机器人滑移转向的有效性和可实施性。     

新型变结构球形机器人运动分析

针对已有的变结构球型机器人在连杆爬坡机构展开状态下无法进行转弯的缺点,改进了原有机构,使其成为一种在两种运动模式下都可以进行原地零半径转弯的新型球形移动机器人。由于新型机器人的后轮也能提供驱动力,因此其爬坡能力也大大增强。建立新型变结构球型机器人爬坡和转弯的力学模型,并用仿真软件分别对新旧几款球形机器人的爬坡运动进行仿真对比分析,通过仿真分析验证了力学模型的正确性和新型机构对于增强机器人爬坡能力的有效性。在此基础上,对影响新型机器人爬坡能力的参数进行分析,为进一步提高机器人越障能力提供了理论依据。最后,通过样机试验进一步验证了力学模型的正确性、机器人的转弯灵活性和新机构对于增强机器人爬坡能力的有效性。     

A study of surface wearing ability in relation to some technological factors I. Test method and the effect of the direction of surface finishing

Two methods for the evaluation of the ability of a finished steel surface to wear a standard specimen are given, one in a differential form and the other in finite increments. It is shown that under certain conditions both approaches give similar results. The influence of the direction of finishing in grinding and turning on surface wearing ability is considered. As well as inherent roughness measured perpendicular to the finishing direction (centre-line average value) finishing defects which are not registered by the measuring apparatus influence the wearing ability of the surface.     

膜片式气制动阀静动特性

对我国拖拉机挂车气制动系主要控制元件之一—膜片式气制动阀静动特性做了理论分析和试验研究,通过适当改变气制动阀内部参数的方法,提高了其静动特性指标和拖拉机挂车机组的制动性能。试验表明气制动阀静特性不仅与几何尺寸、平衡弹簧刚度、输入气压及行程有关,还与制造精度、装配质量、调整误差有关,气制动阀的动特性不仅与平衡弹簧刚度有关,而且还与进气阀口内径和阀座硬度有关。     

Tool force model development for diamond turning

Accurate determination of forces in the three-dimensional turning process is important for the development of a model to describe diamond turning (DT). This paper describes a dynamometer system which measures force magnitude in steady-state cutting. To build a quantitative model, the forces are experimentally separated into components. The response of these components to a variation of cutting parameters is explained in part by a hardness gradient near the part surface. This gradient is due to work hardening by the tool during previous passes. The extent of plastic work, and thus the hardness gradient, is dependent on the tool edge sharpness (≈ 100 nm). Therefore, the turning forces are strongly influenced by the condition of the tool edge. This paper illustrates the feasibility of finding the connection between edge sharpness and tool forces. It also demonstrates the ability to monitor tool forces over extended periods of time. These relationships are important in predicting the diamond tool edge condition from tool forces during a turning operation.     

Image processing for chatter identification in machining processes

Identifying chatter or intensive self-excited relative tool–workpiece vibration is one of the main challenges in the realization of automatic machining processes. Chatter is undesirable because it causes poor surface finish and machining accuracy, as well as reducing tool life. The identification of chatter is performed by evaluating the surface roughness of a turned workpiece undergoing chatter and chatter-free processes. In this paper, an image-processing approach for the identification of chatter vibration in a turning process was investigated. Chatter is identified by first establishing the correlation between the surface roughness and the level of vibration or chatter in the turning process. Images from chatter-free and chatter-rich turning processes are analyzed. Several quantification parameters are utilized to differentiate between chatter and chatter-free processes. The arithmetic average of gray level G _a is computed. Intensity histograms are constructed and then the variance, mean, and optical roughness parameter of the intensity distributions are calculated. The surface texture analysis is carried out on the images using a second-order histogram or co-occurrence matrix of the images. Analysis is performed to investigate the ability of each technique to differentiate between a chatter-rich and a chatter-free process. Finally, a machine vision system is proposed to identify the presence of chatter vibration in a turning process.     

超小型旋翼机平面转弯运动的神经网络补偿建模

采用神经网络补偿机理模型法进行超小型旋翼机系统的平面转弯运动建模。首先建立系统的非线性参数化模型，通过把非线性模型在平衡点线性化，得到描述系统平面转弯运动的线性机理模型；然后针对转弯运动，采用对角回归网络来补偿机理模型与非线性模型之间的误差，从而获得超小型旋翼机系统的平面转弯运动的混合模型。仿真结果表明，该混合模型比单纯机理模型有更高的精度，且所获得的补偿神经网络具有很强的泛化能力。