五自由度机械手动力学分析与仿真

针对五自由度机械手,基于Lagrange方程建立了五自由度机械手的动力学模型,通过UG建立实体仿真模型,利用UG与ADAMS良好的接口直接导入ADAMS建立了虚拟样机,并且进行了动力学仿真,得出了各关节转角和关节力矩的关系曲线,分析了末端机械手速度对各关节力矩、角速度和角加速度的影响,这对提高机械手的设计性能、减少研发时间提供了帮助,并为机械手的控制分析打下了基础.     

基于Matlab六自由度自动配药机械手设计研究

针对人工配药的精确度较低及部分有毒药剂会对操作人员身体造成影响的问题,本文应用D-H方法,建立了六自由度自动配药机械手运动学模型。利用Matlab中的robotics工具箱建立机械手三维模型,并应用Matlab对机械手摇匀药液过程进行运动学分析,同时在笛卡尔空间内进行轨迹规划仿真,确保药液摇匀过程的运动学参数满足机械手性能要求。仿真结果表明,该六自由度机械手末端运动轨迹符合预期规划,可以完成摇匀溶解西林瓶药液工艺过程,既能提高配药效率和精度,又能避免操作人员的人工操作所带来的伤害。该研究为后续的动力学分析及轨迹规划的关节控制提供了重要的理论依据。     

4自由度轮式悬架移动机械手动力学

结合轮式悬架移动机械手的约束方程,提取了系统独立坐标变量和关联坐标变量,建立了系统运动学模型;综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,计算出包含构件坐标变量的轮式悬架移动载体的驱动力模型,建立轮式悬架移动机械手的动力学模型.该动力学模型综合考虑移动载体的线弹性-阻尼悬架、路面扰动和电机的集中质量对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值方法给出4自由度轮式悬架移动机械手动力学模型的仿真结果.通过对比牛顿-欧拉方程得到的计算转矩与作为数值仿真输入条件的驱动转矩,两者完全吻合,进一步验证了轮式移动载体驱动力模型和轮式悬架移动机械手动力学模型建立的正确性.     

基于旋量理论的移动机械手建模及轨迹跟踪

研究了非完整移动机械手系统的建模及轨迹跟踪控制方法.首先应用旋量理论建立了非完整移动机械手系统动力学模型,然后综合考虑移动平台和机械手子系统的动态,通过对控制系统的动态补偿和积分反步技术,设计了非完整移动机械手渐近稳定的轨迹跟踪控制器.系统分析和仿真表明所设计的控制器是有效的.     

基于最优控制的空间机械手运动规划研究

利用多体系统动力学方法导出机械手系统非完整约束方程,再根据最优控制方法,讨论空间机械手系统载体姿态与机械手关节运动的优化控制问题,并通过仿真算例验证了该方法的有效性。     

2杆轮式移动机械手运动学、动力学、稳定性研究

针对2杆轮式移动机械手运动学、动力学、稳定性(平面)等问题进行了系统研究.假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)的同时,机械手末端执行器跟踪给定轨迹.通过分析系统约束方程组并采用Cartesian坐标分别得出系统构型位置、速度、加速的反解;应用牛顿-欧拉方程,建立该轮式移动机械手系统的完整逆动力学模型;以该动力学模型的分析结果为基础,得出轮胎支反力和水平驱动力,并综合考虑轮胎与路面间的摩擦,评价了系统在执行既定任务时的稳定性.由于Cartesian坐标的应用,致使该运动学、动力学等模型和稳定性评价标准等的推导具有通用性,从而为移动机械手性能的研究提供了相应借鉴.     

三轴仿真转台系统模型建立及解耦控制研究

三轴仿真转台的惯性耦合、速度耦合及重力效应是影响仿真精度的主要因素.采用 MATLAB 中simulink 的仿真方法研究三轴仿真转台系统动力学模型以及解耦控制算法.运用多刚体系统运动理论和拉—欧方程建立了系统动力学模型,提出了一种二阶系统反馈解耦控制方法,利用该控制方法设计了三轴仿真转台的解耦控制器,运用 MATLAB 软件的仿真工具箱,对三轴仿真转台整个机电系统进行了系统仿真,结果证明所提出的解耦控制方法及所设计的解耦控制器的有效性和实用性.     

基于SIMULINK的异步电机转差矢量控制系统的仿真

Matlab的可视化建模仿真软件包Simulink包含了许多有工程价值工具箱,其中电力系统工具箱非常有助于交直流传动系统模型的建立.利用Simulink建立了异步电机的转差矢量控制模型,并应用该仿真模型进行了详细的仿真研究.     

非惯性系下旋转压电层合悬臂梁的动力学建模及控制

以压电陶瓷-金属-压电陶瓷对称结构旋转压电层合悬臂梁(RPLCB)为研究对象,在大范围运动规律已知,基于Hamilton原理和有限元法,建立了该层合梁的离散非线性动力学模型.通过动力学数值仿真,给出了该梁末端的响应规律;然后基于建立的动力学模型,利用逆动力学控制方法对梁末端位移响应进行开环主动控制,通过仿真计算,在时域上,得到了0.5倍梁末端横向位移振幅下的预想控制电压,回代动力学方程,得到施加控制电压后梁末端位移响应,与预想结果误差为3.3%,从而证明了该逆动力学控制方法的有效性.另外,这种省去压电传感器,平铺压电层的柔性梁结构,为工程应用提供了一种参考方案.     

二杆机械臂的动力学建模与仿真

二杆机械臂是一个典型的、简单的、具有2-DOF的机构,且具有较为复杂的动力学特性.通过对二杆机械臂进行深入研究,推导出较为完整的向量方程和动力学方程,建立了一个能够全面反映二杆刚性机械臂动力学特性的模型,为进一步研究二杆机械臂的控制系统提供了完善的平台,同时应用Matlab Simulink工具箱完成了时其动力学模型的仿真工作.     

航天器对接机构缓冲系统特性研究

研究带周边式对接机构的航天器在对接捕获过程中的缓冲动力学行为。根据缓冲器等效撞击模型，在几种不同工况下，给出了等效质量的确定方法，从而提出了缓冲系统参数的计算方法。最后，用简化的对接动力学模型计算出一些模拟结果。     

分析力学基本微分原理在刚体系统动力学中的应用

本文试图把分析力学中已经发展成熟的基本方法应用于刚体系统动力学的研究。首先给出三类空间(坐标空间,速度空间和加速度空间)中刚体虚位移的定义,在此基础上,把分析力学的三个基本微分原理(D'Alembert—Lagrange原理,Bertrand—Jourdain原理和Gauss原理推广到适用于刚体系统、对有非线性非完整约束的刚体系统,应用Bertand—Jourdain原理推广了Wittenburg方程。应用Gauss原理,推导出有二阶非线性非完整约束的刚体系统运动方程。     

挖掘机载机整机挖掘力刚体动力学分析

以轮式WZ30-25型液压挖掘装载机为实例,基于多刚体系统动力学理论,在三组反铲机构液压缸的运动作用下,研究了挖掘装载机整机系统在铲斗斗齿切向产生的挖掘力响应。在斗杆液压缸挖掘和铲斗液压缸挖掘两种工况下,进行了挖掘力响应分析。在各工况下,影响挖掘力的重要参数有很多,包括液压系统的压力、液压缸的尺寸、各液压缸间的相互作用力、整机稳定性和地面附着性能。将推导这些因素和最大挖掘力之间的函数关系。     

机械系统动力学综合建模模式探讨

以大客车车体动力学建模为例,探讨了机械结构解析与系统识别相结合的综合建模模式。论述了对车体以特征系统识别算法(ERA)识别结果修改有限元计算模型,以及从识别信息中提取物理坐标下结构参数的数学原理及实施方法。研究表明,文中方法可以更精确、更真实地对机械系统动力学特性模型进行分析、评价和预测。     

有限理性条件下资源配置结果欠优的机理研究

借鉴了有限理性博弈相关理论，建立了有限理性条件下协调博弈的快速学习模型及复制动态进化模型；分析了存在理性局限的情况下，资源配置结果偏离最优化状态的机理，蓝指出了改善这种欠优的资源配置结果的可能途径。     

多刚体系统动力学的发展及其在汽车中的应用

本文简述了多刚体系统动力学的发展历史及现状,介绍了国际上通行的几种研究方法和适用于汽车工程领域的几个大型软件,列举了多刚体系统动力学在汽车运动学分析、动力学分析、撞车安全性研究等方面的应用实例及本文作者在这方面的部分工作。认为应用多刚体系统动力学研究汽车系统动力学问题有很多优点,具有广阔的前景。     

迷宫密封结构与动力学参数影响因素

针对迷宫密封-转子系统的特点,建立密封-转子系统动力学模型,分析转速、入口预旋比、密封间隙、压差等重要密封参数对密封动力学特性系数的影响.对三维模型的流体动力学(CFD)进行分析,总结出密封结构和压差对泄漏量的变化规律,并通过与实验的对比分析验证了本方法的正确性.研究结果表明:减小密封入口预旋速度,适当增大密封间隙,可以减小引起不稳定的交叉刚度系数,提高稳定性.齿宽存在一个临界值(1.04 mm),高于这个临界值时,随着齿宽变大泄漏量变大;低于这个临界值时,随着齿宽变大泄漏量变小.在相同转速下,随着密封间隙的增大泄漏量增大,压差增大泄漏量增大,腔深增大泄漏量减小.     

Dynamics modeling and simulation of mechanism with joint clearance

The existence of clearance in the joints of mechanisms system is inevitable.The movements of the real mechanism are deflection from the ideal mechanism due to the clearances and the motion accuracy is decreased.The effects of the hinge clearance on the crank and rocker mechanism system are studied.The system dynamics equation with clearance is presented.The contact dynamics model is established using the nonlinear equivalent spring-damp model and the friction effect is considered by using Coulomb friction model.Then the models are incorporated into ADAMS,and based on the model,large numbers numeric simulations are made.The regularity of contact forces in clearance are studied in detail.And the effects of clearance size,clearance friction on the mechanism dynamics characteristic are analyzed.The simulation results can predict the effects of clearance on the mechanism dynamics characteristic preferably.     

3-RRRT并联机器人动力学建模及其正向求解

研究一种3-RRRT新型高速搬运机器人动力学建模及正向动力学求解方法,以多体系统理论和Kane方法建立了该并联机器人的运动学与动力学模型,运用违约修正约束稳定法对动力学模型进行求解,并利用Matlab软件平台进行了动力学正向求解数值仿真,结果表明此数值积分方法速度快、精度高,适合于3-RRRT并联机器人动力学正向求解.     

高超声速飞行器非对称分离动力学建模与仿真

针对高超声速飞行器建立了三自由度动力学模型,研究了高超声速飞行器纵向非对称分离动力学的问题,对高超声速非对称分离流场进行了分析,界定了尾流区边界,分析了气动系数的特点,设定了高超声速飞行器分离时的受力情况,建立了质心运动方程和纵向动力学方程,并进行了验证飞行器和运载火箭分离弹道的仿真计算,得出了符合要求的结果。另外对高超声速飞行器的纵向分离可能遇到的问题进行了分析,为以后高超声速飞行器的分离设计提供了依据。