基于ATMEGA128单片机的步进电机加减速控制系统的设计

相应的控制电路和有效的加减速算法对于提升步进电机的整体性能是非常重要的。基于ATMEGA128单片机的控制电路,具有电路简单,低功耗,高稳定性和很好的实时控制性等优点。文章提出一种基于S曲线的加减速算法,使步进电机的有效控制性能进一步提升。     

纸护角打框机控制系统设计

目的 针对纸护角打框机在定长冲切的过程中,速度和位置的双同步跟踪的控制要求,优化纸护角打框机的控制系统。方法 介绍设备及其工作原理,分析并优化控制模型与数学模型,在非同步区引入S曲线进行加减速,并使用外部中断模式进行跟踪控制,最后用Matlab仿真控制曲线。结果 控制模型优化使刀具运动轨迹更加精确,数学模型优化使刀具的位置与速度控制更加精确,外部中断模式实现了跟踪控制。经Matlab仿真,跟踪系数K的曲线是连续的,没有产生阶跃变化。同时满足速度和位置的双同步跟踪的控制要求。结论 经实际使用,纸护角打框机的控制精度高,控制实时性好。使用设计的S曲线加减速控制方法后,纸护角打框机在高速冲切时,减小了噪音和振动,提高了设备寿命和加工精度。     

射流抛光试验平台柔性加减速控制算法应用研究

目的提高射流抛光实验平台在小尺寸对象加工中的柔性及平稳性。方法将七段式S型加减速控制算法应用于射流抛光实验平台控制系统,为验证其性能,将Matlab算法仿真结果,与基于RT-LINUX的开放式数控系统中的算法实验结果,以及T型与S型等2种加减速控制算法实验结果进行对比。结果与T型加减速控制算法相比,采用S型加减速时加工时间较长,但其速度变换平稳、误差小。结论 S型加减速控制方式在射流抛光实验平台的应用中可显著平滑速度,提高其稳定性及柔性加工性能。     

弹性车轮地铁车辆过曲线性能分析

为研究弹性车轮地铁车辆曲线通过性能的影响,建立刚柔耦合地铁车辆系统动力学模型。以实验测得橡胶径向和轴向刚度,求得弹性模量,通过有限元模态分析,在软件UM中建立考虑弹性车轮为柔性和考虑标准车轮为柔性的刚柔耦合地铁车辆模型。研究弹性车轮柔性对地铁车辆动态曲线通过的安全性及平稳性,对比分析不同工况下考虑弹性车轮结构柔性的刚柔耦合地铁车辆模型和考虑标准车轮结构柔性的刚柔耦合地铁车辆模型动态曲线通过时的动力学响应。通过对脱轨系数、轮轴横向力、轮轨接触角、车体横向振动加速度、车体垂向振动加速度、垂向平稳性、横向平稳性和轴箱横向振动加速度对比分析,得出结论如下：弹性车轮地铁车辆模型的脱轨系数、轮轴横向力、轮轨接触角、轴箱横向振动加速度、车体垂向振动加速度和垂向平稳性较标准柔性车轮均有不同程度的降低。弹性车轮地铁车辆模型的轮重减载率、车体横向振动加速度和横向平稳性较标准柔性车轮均有不同程度的微幅上升。     

双立柱堆垛机立柱动态挠曲变形分析

采用结构力学中关于超静定门架结构的角变位法,考虑下横梁由自重、有效载荷、惯性力等因素导致的变形对立柱挠曲变形的附加影响,根据叠加原理得到立柱动态挠曲变形公式.采用Matlab软件分别建立两种堆垛机立柱变形的计算模型并求解,同时利用APDL参数化设计程序建立双立柱堆垛机的简化ANSYS模型,加载求解,得到了立柱变形结果.对双立柱动态挠曲变形原模型、改进模型和ANSYS模型的求解结果比较分析可知,改进后双立柱堆垛机立柱变形模型是一种有效的、在工程设计中偏于安全可靠的立柱变形模型.     

城市轨道交通S型曲线夹直线与长直线地段振动对比试验研究

夹直线在一定程度上可以保证线型连续和行车平顺,但过短的夹直线长度会导致振动叠加,影响旅客舒适度和列车运行的稳定性,增加运营维护成本。本文通过对城市轨道交通S型曲线夹直线与长直线地段振动对比试验研究,从时域、时频域、振动加速度级及地面Z振级等方面对获得的数据进行分析,解释了夹直线段振动叠加的产生机理,验证了车体垂向加速度峰值在缓直点处会出现峰值提前现象,并阐述了夹直线段的振动叠加现象对地面环境振动的影响。结论如下：车辆在通过S型曲线线形变化点时产生的冲击振动会通过钢轨以弹性波的形式向前传播,与车辆在夹直线段行驶产生的振动叠加;由于弹性波的形式传播的速度远高于车辆行驶速度,因此会导致夹直线段出现振动加速度峰值提前现象;S型曲线夹直线的垂向振动加速度的优势频率要高于长直线段,且更向高频分散;S型曲线夹直线产生的振动叠加现象不会对地面环境振动产生影响。     

基于分段速度规划的机器人臂运动平滑减振方法

目的 保证机器人臂在生产作业时,其末端速度、加速度、jerk曲线光滑且连续,避免机器人臂在高速运行时发生剧烈振动。方法 提出一种基于分段速度包络轨迹规划方法,该方法与传统样条算法相比,边界条件的确定和计算量大大简化,仅需给定运行轨迹点和期望运行时间,就能实现机器人臂末端轨迹的速度、加速度以及jerk曲线光滑连续,并且通过调节因子和分段时间间隔可以单独控制加速度、jerk曲线的波动幅值和整体运动周期。结果 在双臂并联机器人平台上,依次进行本文算法与三次样条算法的对比实验,以及本文算法在不同调节因子取值下的对比实验。在第1组实验中发现采用本文算法运行机械臂更加平稳,所得轨迹也很平滑,而三次样条算法运行机械臂振动较大;通过第2组对比实验可得,在分段时间间隔一定的情况下,调节因子取值越大机械臂运行就会越流畅,振动也会进一步减小。结论 文中提出的方法能够有效抑制机器人臂振动,可以使机器人高速平稳的运行。     

用于核酸提取样本容积最优化的等频率运动控制

为实现核酸提取振荡运动下样本容积最优化,将等频率运动控制算法应用于核酸提取过程中,通过提高核酸提取运动过程的平稳性,使振荡运动下核酸样本容积得到有效提升。基于搭建的STM32高精度控制平台,通过等频率离散化的方式控制步进电机使用Sigmoid曲线实现加减速过程,实现步进电机的平滑、精确控制。提出的等频率离散加减速运动控制算法可解决变速过程中速度变化不平稳问题。对比等时间采样的实验表明,相同实验参数下,采用等频率离散的方式比等时间离散能更快达到目标频率。在精度对比上,采用等频率离散的方式在定位精度上比等时间离散法提高39.47%。在核酸提取应用中,等频率离散法比等时间离散法可有效提高核酸样本容积20.62μL。与传统Sigmoid函数模型实现S型曲线加减速控制算法相比,等频率离散法可提升运动定位精度使抽提过程更加顺滑,有效提高了核酸提取振荡运动下的样本容积。     

基于ADAMS的自动化立体仓库巷道式堆垛机的动力学建模与仿真

利用ADAMS软件建立了考虑绳索和柔性梁的自动化立体仓库巷道式堆垛机的简化模型。其中,在绳索建模过程中,应用一系列相互作用的点质量来模拟实际绳索的动态特性,解决了ADAMS软件中绳索建模的问题。该模型可以按照指定的速度参数模拟堆垛机的运行情况,并提供运行过程中的各种力学和运动学参数。在此基础上,通过对该模型进行的大量动力学仿真,模拟了载物台沿特定的直线和曲线的合成运动轨迹运动时对堆垛机结构振动的影响。仿真分析结果表明,载物台沿直线合成运动轨迹运动时,可以使堆垛机运行达到效率较高和振动较小的综合效果。     

基于三次样条曲线的码垛机器人平滑轨迹规划方法

以混联式圆柱坐标码垛机器人为对象,研究了高速码垛机器人在关节空间内快速平稳的轨迹规划问题。首先应用三次样条曲线对机器人轨迹进行规划,其次以路径点的逼近程度与轨迹曲线的参数连续性为参考,建立了机器人平滑轨迹优化模型,得到了基于三次样条曲线的码垛机器人平滑轨迹。仿真结果表明,给定不同的曲线最大拟合误差,机器人的运动轨迹优化效果不同,验证了该轨迹规划方法能够兼顾码垛机器人的运动平稳性与轨迹平滑连续的控制要求,减小其在加、减速过程中产生的机械振动。     

Dynamic friction transmission and creep characteristics between hoisting rope and friction lining

Dynamic friction transmission and creep characteristics between the rope and friction lining during deep coal mine hoisting were presented in this study. Rope tensions during lifting and lowering were obtained applying Simulink simulation models. Effects of the effective payload, maximum speed, acceleration and deceleration on dynamic friction transmission and creep properties were explored. The results show that increases of the effective load, maximum speed, acceleration and deceleration almost all induce expanding trends of overall ranges of the active slip angle, maximum creep amplitude and maximum creep velocity, respectively.     

三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究

目的研究三自由度半正定系统在随机振动条件下的加速度动态响应以及加速度功率谱密度。方法以运输包装中常见的三自由度半正定系统为原型,建立了三自由度半正定系统的质量-弹簧-阻尼系统。依据美国ASTM-D4728随机振动标准,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立仿真模型,并输入模型参数,得到了三自由度半正定系统随机振动下的动态响应。基于相同试验标准进行试验,对比分析试验结果与仿真结果的差异。结果在低频段内(小于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数达到0.983,加速度功率谱密度值最大处仅相差8.8%。在高频段内(大于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数只达到0.745,加速度功率谱密度值最大处相差13.1%。结论利用Matlab/Simulink仿真平台分析包装系统的低频随机振动是一种简单可行的方法,一定程度上可以作为随机振动试验的代替手段。     

自适应半主动悬架系统机械硬件在环试验研究

车辆处于加速、制动或转向工况时,运动惯性会导致车身发生俯仰、侧倾运动,如果幅值过大将使乘员产生紧张、眩晕等不舒适感。为解决此问题,提出一种基于车身姿态补偿控制与天棚加速度控制相结合的算法,建立自适应阻尼控制系统,不仅可使车辆垂向运动的振动效果得到改善,还能兼顾车身俯仰、侧倾控制,使其控制效果更加接近主动悬架。另外,搭建一种新型的减振器机械硬件在环试验台,可以对车辆垂向、俯仰及侧倾运动进行控制算法有效性验证,能克服四分之一减振器台架仅能验证车辆垂向运动的局限性。试验结果表明,与被动悬架相比,该算法在不同车速工况下B级路面和C级路面质心加速度幅值平均降幅达21.16%和13.21%,不同减速度和加速度工况下俯仰角波动峰峰值平均降幅达25.50%和28.82%,蛇形工况下不同车速的侧倾角幅值也均有降低。     

急救车载担架人工肌肉隔振系统特性分析

将仿生气动人工肌肉(PAM)运用于急救车车载担架隔振平台,作为担架的缓冲执行机构,建立缓冲减振系统数学模型,以白噪声模拟路面输入,运用Simulink结合模糊PID控制理论进行仿真。在选定的3种工况下,分析担架在主动控制与被动情况下振动的垂向加速度和俯仰角加速度。结果表明PAM仿生担架隔振平台可有效减小担架所受到的振动冲击,提高病人的乘卧舒适度。研究结果可为急救车担架的设计提供一定的参考。     

基于S曲线的包装码垛机器人轨迹优化

目的为了提高包装搬运机器人的码放效率,提升机器人运动轨迹的平滑性,降低机器人运动过程中因加速度突变出现的振动。方法针对包装码垛机器人的运动轨迹特点,在机器人最大运动速度恒定的前提下,提出一种以时间和冲击为优化指标的五阶S曲线优化方法,将可变化参数引入优化冲击力中,在保证冲击力最小的情况下大大缩短机器人加速时间。结果仿真结果表明,经过五阶S曲线优化的机器人加减速时间明显缩短,机器人的加速度曲线更加平滑。结论该优化方法大大降低了机器人因速度突变出现的振动,有效提升了包装码垛机器人的工作效率。     

随机路面激励下车辆垂向振动微分几何解耦控制

分析车辆悬挂与非悬挂质量动力学耦合机理,建立装备被动悬架的整车7自由度非线性模型,利用微分几何方法对该非线性模型受到随机路面激励时的垂向振动进行解耦分析。经过解耦的非线性系统成为独立的互不干扰的线性子系统,悬架簧上质量的振动不受路面激励的影响。进行解耦前后仿真对比分析,结果表明:解耦后的车身垂向加速度、车身俯仰角和侧倾角的振动幅值和频率大幅衰减,验证了解耦算法的有效性。     

滚筒洗衣机瞬态脱水阶段控制策略的研究

滚筒洗衣机在瞬态脱水阶段的振动较为剧烈,为此制定脱水启动阶段电机转速的两种控制策略来实现滚筒洗衣机的减振降噪。首先,在动力学仿真软件ADAMS中建立滚筒洗衣机动力学模型,分析脱水工况下启动加速度以及偏心负载质量对瞬态脱水振动的影响。进而,依据瞬态脱水振动特点制定两种控制策略:分段式加速的开环控制策略以及基于传感器测振的闭环控制策略。最后,建立ADAMS与Simulink联合控制仿真模型,对比研究传统加速方式工况下以及两种控制策略下滚筒洗衣机瞬态脱水阶段的振动情况。结果表明这两种控制策略在瞬态脱水阶段对滚筒洗衣机具有良好的抑振作用。     

基于免疫算法的内燃机配气机构型线动力学优化设计

建立了内燃机配气凸轮机构型线的动力学数学模型,运用免疫遗传算法和Matlab语言,对该数学模型进行了仿真优化计算,与原设计相比,仿真结果表明:丰满系数提高了1.24%,动态最大正加速度在上升段下降了0.87%,在下降段上升了5.23%,动态最大负加速度下降了5.93%,使得系统动态速度和动态加速度趋于平稳,有效的减少内燃机配气机构的冲击振动,提高了内燃机的动力性能。