球形机器人系统建模与仿真

针对目前球形机器人的完整动力学模型不能应用现有的非线性控制方法的问题,通过合理的抽象和简化,采用拉格朗日法选取适当的广义坐标,推导出一种完整的三维动力学模型,并将其转化为二阶非线性微分方程,相较其他的动力学模型降低了复杂度,为基于动力学模型的控制策略研究提供基础。同时针对该模型采用一种并联PID控制方法,在Simulink仿真实验中证明在此动力学模型基础上该控制策略能实现机器人的平衡控制与运动控制,并具有较好的响应特性和稳定性。     

实现光线分布随余弦m次方函数随意变换的光学设计方法

本文运用能量守恒定律,以函数I(θ)=I_(0)·cos^(m)θ作为载体工具,建立偏微分方程,求解点光源自由曲面透镜,建立了一套使LED的发光强度呈现余弦的m次方函数分布的方法、达到光型及角度随意变换的目的,可在等光强分布、等亮度分布、等照度分布等的光学设计中得到高效推广应用。最后运用本方法结合实际应用进行了等光强工矿灯透镜及等照度台灯透镜的设计,并取得了良好的效果。     

接触器触头系统振动机理分析及算法优化

为了解决合闸过程中动、静触头接触引起的振动弹跳问题.本文建立了接触系统的二自由度运动微分方程,并利用遗传算法对交流接触器吸合过程进行优化,同时通过高速摄影实验对接触弹跳的全过程进行了观察和分析.结果表明:理论与实验结果高度一致,铁心在触头分离前发生碰撞,进一步加剧触头弹跳;铁芯弹跳再次碰撞时,触头的弹跳不受影响;在接触器运行过程中,动铁芯的运动会引起系统轻微振动;采用遗传算法优化的接触器触头弹跳时间和最大振幅均减小.研究结果为进一步控制和减小接触弹跳提供了理论依据.     

四旋翼飞行器互补滤波姿态求解器的设计

精确的姿态角在四旋翼飞行器稳定飞行中起着非常重要的作用,为了实现小型低成本四旋翼飞行器高精度姿态数据的输出,搭建了STM32F103、MPU6050和气压计组成的姿态检测系统。并基于四元数微分方程,提出了一种PI改善型互补滤波姿态求解器的设计算法。该算法对陀螺仪测量数据进行了高通滤波、对加速度计和磁力计测量数据进行了低通滤波,提高了姿态解算精度。最后,通过实验平台将测量的PI改善型互补滤波算法与普通互补滤波算法四旋翼姿态角进行了比较分析,实验结果表明,PI改善型互补滤波算法求解器的姿态角动态误差较小,性能更稳定,能够满足小型低成本四旋翼飞行要求。     

薄板弯曲问题中试函数选择的一般方法

本文从薄板弯曲的能量方程着手，用变分法推导出选择薄板弯曲问题试函数的控制微分方程。     

钢-混凝土组合箱梁剪力滞效应级数解

对于组合箱梁 ,在一定假设条件下根据组合翼板微元的变形协调和平衡条件 ,分别建立了横截面翼板和悬臂板的法向力微分方程。在两端简支的边界条件下采用分离变量法求解偏微分方程 ,得到用级数表示的应力解 ,然后根据剪力滞系数的定义即可得到组合箱梁翼板的剪力滞系数。通过算例验证了该近似方法能够满足工程实际的需要 ,计算较为简单