基于电子凸轮的桁架双机械手控制系统设计

针对传统凸轮机构易磨损、灵活性差和运动轨迹单一等问题,设计了一种以电子凸轮作为动力输出的桁架双机械手控制系统。首先,利用SoMachine控制平台,将LMC078运动控制器、LXM32S交流伺服驱动器和BMH系列伺服电机通过SERCOS环型总线相连,搭建了电子凸轮控制系统软/硬件平台。其次,采用五次多项式算法规划桁架双机械手轨迹,利用五次多项式算法对桁架双机械手各关节的速度和加速度进行插补。最后,推导出伺服系统输出脉冲数与机械手运动之间的关系,通过SoMachine软件跟踪变量输出对应的电子凸轮曲线。由仿真和实际试验可知,五次多项式插补的关节位移和速度曲线更加柔滑,在一个运动周期22 s内,机械手最大运行速度达到1 000 mm/s,为电子凸轮的智能化控制提供了一种可行的控制方案。     

基于自适应粒子群算法的FS20N机器人时间最优轨迹规划

针对通用型机器人,以运行时间最短为目标,提出一种基于自适应粒子群(APSO)时间最优轨迹规划算法。在关节空间轨迹规划中,逆解得到关节变量与时间的关系,以此建立五次多项式关节变量与时间的插值轨迹。然后,利用罚函数对其关节角度、关节速度、关节加速度进行处理,同时以插值关节各点间的时间间隔之和为优化目标,采用自适应粒子群算法进行优化求解,得到时间最优的轨迹。最后,利用MATLAB仿真软件,建立川崎FS20 N仿真模型进行验证,得到运行平稳且时间最优的运行轨迹图,仿真结果验证了该算法在轨迹规划中的可行性。     

采用磁流变阻尼器的人体座椅悬架系统模糊ANFIS-PID复合控制技术研究

对座椅悬架用单出杆式磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,并借助MATLAB多项式拟合工具箱对改进多项式模型中未知参数进行辨识。分析人体振动特性,建立五自由度人体座椅悬架模型。综合模糊控制器与自适应模糊神经推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)整定PID控制器的优点,提出一种模糊ANFIS-PID复合控制策略。采用正弦信号作为外界激励,分别对被动悬架、传统模糊控制、ANFIS-PID控制及模糊ANFIS-PID复合控制人体座椅悬架系统进行仿真分析。结果表明,辨识得出的参数和建立的改进多项式模型均可满足后续仿真要求;采用模糊ANFIS-PID复合控制策略的隔振效果明显优于传统模糊控制及ANFIS-PID控制,能有效改善人体座椅悬架系统的行驶平顺性及驾乘人员乘坐舒适性。     

未知地震激励下结构恢复力及质量非参数化识别

地震作用过程中结构恢复力是描述结构损伤发生发展过程定量描述的基础,更有助于描述结构在地震中破坏模式的演化。该文研究地震激励下结构部分质量及动力响应信息未知时,结构非线性恢复力、质量以及未知加速度时程的非参数化识别方法。首先,根据部分已知动力响应测量和质量信息,识别地震加速度时程。随后,利用记忆衰退全局加权迭代扩展卡尔曼滤波算法,引入幂级数多项式表征结构恢复力,实现了结构质量与非线性恢复力的非参数化识别。将具有非线性恢复力的磁流变阻尼器中引入到一个剪切型多自由度结构构成非线性系统,考虑测量噪声的影响,通过数值模拟验证了在噪声及较大质量初始误差情况下该方法识别结构质量、非线性恢复力及地震动加速度时程的识别效果。     

小侧偏角下轮胎残余回正力矩算法的研究

在轮胎小侧偏角范围(±2°)内,应用线性分析法和多项式拟合曲线法对角度效应残余回正力矩(PRAT)和锥度效应残余回正力矩(CRAT)的测定数据进行分析,通过交叉验证法对1—9阶多项式拟合数据进行判断。结果表明,当侧偏角范围分别为±2°,±1°和±0.5°时,轮胎侧向力和回正力矩分别采用5阶多项式、3阶多项式和线性或2阶多项式拟合方差最小,可求得准确的PRAT和CRAT。     

平板集热器(倾角)变化工况数值模拟

运用FLUENT数值模拟软件分析了平板集热器(倾角)变化对集热器传热特性的影响,保证其结构参数不变,通过对5组不同倾角(0°、30°、45°、60°、75°)的数值模型进行非稳态模拟,对模拟数据进行分析,得出了平板集热器不同倾角对集热器传热性能变化的影响。