基于虚拟样机的挖掘机器人液压缸内摩擦力确定方法研究

在对挖掘机器人液压缸摩擦力进行分析的基础上,提出利用挖掘机器人虚拟样机计算液压缸摩擦力的方法.根据实验数据和虚拟样机的静力学和逆动力学计算,得到挖掘机器人3组油缸在不同运动状态下的摩擦力曲线,确定摩擦因数,近似得到一个经典的摩擦力模型,为进一步精确控制补偿研究提供了参考依据.     

基于修正Backlash滞环的磁流变减振器建模

针对磁流变减振器在半主动控制应用中的非线性建模问题,借鉴电磁学中描述磁滞现象的方法,引入动态Backlash like模型描述阻尼力-速度特性中的滞回现象,兼顾磁流变减振器在不同电流及不同频率时的动特性,利用Sigmoid函数修正Backlash滞环,并考虑磁流变液屈服后黏性及充气压力作用,并联一个弹簧-阻尼系统,从而提出一种修正Backlash滞环的参数化模型.在试验台架上对自制的磁流变减振器进行不同电流和频率下的动特性试验,用试验数据对模型参数进行辨识,并验证了该模型的预测性能,预测误差小于10%～15%.该模型结构简单,能较精确地描述和预测磁流变减振器动特性,具有良好的实用价值.     

负流量控制模型与试验研究

揭示了液压挖掘机负流量控制的节能机理是控制六通多路阀的旁路回油流量为小的恒定值,在此基础上建立了负流量控制系统的数学模型,并在自行研制的试验样机上用电液比例技术再现了挖掘机上的负流量控制,证明了模型的正确性,进一步阐明了这一模型的应用方向。     

基于敏度分析和知识推理的产品协同决策

在对产品设计进程组成元素及其信息关联关系描述的基础上,针对设计中的连续和离散问题,提出基于敏度分析和知识推理的产品协同设计决策方法,给出几种敏度分析和知识推理方法及基于敏度分析和知识推理的产品协同决策进程。提出和实现了基于Agent的软件系统结构,以数控机床进给伺服系统的快速性耦合设计任务和同轴减速器零部件设计任务为例对协同决策进程及软件系统进行了说明。证明上述方法和系统可以快速地实现设计参数、上下游耦合设计任务之间的冲突检测和消解,减少设计迭代,提高机电类产品设计、协商的效率。     

磁流变减振器滞环特性试验及建模方法

由于磁流变减振器数学模型滞环特性描述通常不能兼顾简洁、精确,而限制其实际工程应用,因此,设计用于数学模型,参数辨识和验证的几组不同的连续变化的激励振幅、频率和电流强度,并应用实物磁流变减振器进行动态特性测试。根据测试结果分析无电流输入以及激励位移、速度和电流强度变化时,磁流变减振器的弹性、阻尼、电流饱和等基本特征的动态非线性特性。依据试验分析结合非线性粘塑性模型和简单非线性Bingham模型,提出应用神经网络理论中神经元S型传递函数,实现减振器活塞运动方向发生变化时力―速度特性模型中阻尼力的平滑过渡;同时借鉴非线性滞环双粘性模型以活塞加速度方向的变化,判断压缩屈服和拉伸屈服两个不同过程的方法,建立描述磁流变减振器滞环特性的数学模型。进一步分析所建模型中可控阻尼力部分各个参数的物理意义。通过试验数据对S型滞环特性数学模型进行参数辨识,并重点分析速度―力特性曲线所形成滞环的斜率及宽度相关参数的可控特性,最后以试验数据验证S型滞环模型的正确性。     

基于产品基因的概念设计

提出了一种基于特征的、通用的功能表达模型。通过对生物基因工程与产品原理方案设计的系统类比,引出产品原理方案设计中的信息遗传基础“产品基因”的概念,提出了“产品基因”的“转录”、“翻译”、“复制”以及“逆转录”机理,揭示了产品基因在功能设计与原理方案设计之间的桥梁作用。建立了基于产品基因遗传和重组的概念设计框架,并以一种新型硬币分离装置的原理方案设计为例进行验证。结果表明,该框架显然有助于产品概念设计阶段的原理创新。     

三维路面谱的仿真建模与验证

通过改进谐波叠加法原理,在现有二维路面谱的基础上,从空间路面频率谱出发,将之拓展到三维空间内的路面谱,给出模拟随机路面谱的方法.用Matlab软件建立符合道路功率谱的任意级路面模型,再现了实际路面激励输入的时程样本.研究了用谐波叠加法得到与给定谱特征相对应的模型的模拟原理及其数学方法,并从功率谱密度与相干性角度对仿真路面谱进行了分析研究,证明该三维路面模型能够较好的反映不同级别路面的垂向位移,并且考虑实际车辆运行中左右轮迹之间的相互影响,包含了车辆左右轮迹的自谱、互谱和相干谱的统计特性,能较好的模拟实际路面的不平度高程.     

并联式混合动力液压挖掘机动力源特性研究

针对液压挖掘机在15s的一个典型工作周期下的工况,分析液压挖掘机的工况特点,建立并联式混合动力液压挖掘机动力源部分的数学模型,提出一种并联式混合动力液压挖掘机动力参数的优化组合配置,研究空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制的永磁同步电机（PMSM）以及NiMH电池组在典型工作周期下的发电/电动、充电/发电能量转化效率、电机转速、转矩等动态响应特性以及SOC变化特性.仿真结果表明,该优化组合的动力总成能满足液压挖掘机动力需求和能量转化效率要求,能提升整机系统的油耗特性,并且电池系统只充当能量交互的媒介,实现液压挖掘机的高效节能的控制.     

基于共生进化原理的功能结构设计

从生物的共生进化模式得到启发,从设计认知的高度,系统地总结了基于共生进化原理的共生功能之间的关系,包括“提供作用条件”关系,“消除有害副作用”关系和“消除有害环境影响”关系三类。这些关系为系统地解决创新设计中基于可行原理解的功能结构设计问题奠定了基础。在此基础上提出了集成原理方案设计和功能结构设计的计算机辅助概念设计的进程模型。该进程模型能根据实际创新设计环境以及候选原理解的作用条件、副作用和环境影响,在求解过程中动态地生成待求产品的功能结构,符合设计师的思维习惯。最后给出了模型应用实例。     

基于成本聚类的产品设计早期阶段成本估算模型

针对产品适应性设计或变型设计早期阶段难以进行精确成本估算的特点,提出大样本条件下基于"成本聚类"的成本估算模型.通过计算参考样本和待估算产品的欧氏距离考察二者的相似度,以欧氏距离集为初始数据分别构造差异矩阵、距离矩阵和相似矩阵,实现对样本的成本聚类分析过程,最终筛选出与待估算产品最相关的样本集合,得到待估算产品成本可能落入的区间.以液压盘式制动器的制动盘零件为实例,验证方法的有效性.试验结果表明,该模型能够有效区分估算样本的相对优劣.