船舶随浪中参数激励非线性随机横摇运动计算

研究了船舶随浪中大幅参数激励随机非线性横摇运动的计算方法,将船舶稳性高度GM作为时变的随机参数激励,建立了船舶随机随浪航行情况的参数激励横摇运动微分方程,方程中的三次阻尼项根据自由横摇船模实验数据求出.参数激励项的求解考虑了船体纵摇、升沉及波浪运动对稳性高度变化的影响.在有义波高分别为10 m和12 m的2种不同随机波作用下,考虑初始横摇角为3°以及定常风作用下发生5°永倾角,计算出随机参数激励下船舶的时域横摇运动响应.计算结果表明此方法可以用于计算随机随浪中船舶的参数激励横摇运动,同时显示了随机随浪对船舶横摇和倾覆的重要影响.     

波浪能发电装置浮体形状参数对俘能性能影响

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响, 建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型, 推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式, 介绍浮体频域数值模拟步骤, 运用ANSYS-AQWA软件开展研究, 计算并对比不同底面形状和圆台半顶角下浮体的俘能功率与俘能宽度比, 探讨浮体形状参数对其俘能性能的影响规律, 为适用于锚泊浮台的波浪能供电装置浮体形状参数优化提供理论基础。研究结果表明:相对于圆锥和圆球底面, 圆台底面的实际制作可行性高, 且在中频波段的俘能性能与俘能稳定性均优于一般圆柱浮体; 上大下小型圆台浮体的俘能性能和工作稳定性较好, 半顶角增加时, 浮体的俘能性能增加且可改善浮体的中频俘能性能, 可根据工作波况合理选择最佳的半顶角, 使得浮体具有最佳的俘能性能与工作稳定性。     

液压蓄能式波浪能发电装置关键参数分析

针对波浪能发电效率低的问题, 建立由波浪输入至马达输出的系统数学模型, 采用理论建模和仿真分析相结合的方式确定影响系统发电功率的关键参数, 为提高装置发电效率的液压能量转换系统恒转速控制策略的研究提供理论指导。波浪能发电的液压蓄能式波浪能发电系统主要由3部分组成, 建立系统各元件的运动方程及能量方程, 寻找元件间的连接参数建立系统数学模型, 通过理论分析系统功率方程定性地确定系统工作特性及关键参数。为验证理论分析结果的准确性, 借助AMEsim仿真平台完成系统设计及仿真验证。结果表明, 马达输出功率主要受波浪波高、周期、比例流量阀流通面积及马达排量的影响, 最高影响阶次分别为1次方、4次方、4次方和2次方。仿真验证还证明蓄能器预充气压力几乎不会对马达输出功率产生影响。     

波浪能发电“点头鸭”式稳态绕流数值模拟研究

以FLUENT软件为平台建立二维数值模型,对＂点头鸭＂在不同攻角不同来流速度下的稳态绕流进行了数值模拟。本文模拟得到了不同攻角和来流速度下＂点头鸭＂受到的波浪力,以及相同攻角下＂点头鸭＂在不同来流速度时的速度场,并进行了分析和对比。所得结论可为开发利用高效飘浮式波浪能发电装置提供理论依据。     

环境激振多自由度系统模态参数的线性谱估计

在多輸入多输出模式下,本文用线性谱分析方法探讨了环境载荷作用时结构的频率、振型和阻尼的估计问题。建立了输出谱与系统正则频响函数的关系后,着重分析了这些谱的峰值分布和相位特性,估计结果就是根据这些特性并结合相干计算得到的。     

微型阵列波浪能发电装置捕能特性

提出一种微型阵列波浪能发电装置,通过理论分析建立阵列浮子频域运动方程,推导在线性能量输出系统(power take-off,PTO)作用下阵列浮子平均输出功率的计算公式,在频域内探究阵列形式、线性PTO阻尼系数、浮子参数和浮子间距对阵列浮子捕能特性的影响.研究结果表明:直线形阵列和正三角形阵列在随机波向下的捕能性能差距...     

多自由度电液混合运动模拟器动力学分析

为了研究运动模拟器,采用牛顿和罗伯逊-维滕伯格方法建立了多自由度电液混合运动模拟器动力学方程,建模中把运动模拟器结构中的闭链结构看做自由铰约束,使建模过程得以简化,解决了罗伯逊-维滕伯格方法对移动铰、特别是球铰不易应用的难题.该动力学方程与拉格朗日方法相比,具有计算简便、省时的特点,便于运动模拟器的实际动力控制.动力仿真结果与模拟器实际运动相符合,证明动力学方程建模的正确性.     

无阻尼多自由度动力减振器参数研究与应用

目的提出无阻尼多自由度动力减振器（功扒4DOF）最佳减振参数的确定方法．方法通过理论分析无阻尼3个自由度动力减振器（DA3DOF）减振弹簧在有限相等变形条件下的减振器最小总质量计算，推广到无阻尼多自由度动力减振器参数的确定．结果无阻尼3个自由度动力减振器在前两个减振质量块趋近于零，第3个质量块趋近于单自由度动力减振器（DASD—OF）质量的1／3时。减振系统获得最小总质量。此时子系统最大变形为无阻尼DASDOF的3倍．结论将结果推广到无阻尼多自由度动力减振器（DAMDOF），表明可通过刚性接点连接和改变弹簧方向增大弹簧总长度，减少减振总质量，研究结果对于实际应用有指导意义．     

随机激励下,多自由度体系加速度反应的穿越分析

本文对随机激励下多自由度体系的加速度反应进行了概率分析并提出了可靠性计算公式。这将有助于振动环境中,工作人员的健康及工作效率分析;精密仪器设备振动工作条件控制;结构的动力可靠性分析等。     

关于非协调元内自由度的注记

提出了广义自由度的概念,并通过对广义自由度施加一定约束,证明了在一定条件下非协调元是协调等参元的一种特例,而非协调元内自由度实质是广义自由度的一种退化。从而为非协调元构造机理研究和性能分析奠定了基础。     

具有转角自由度的曲面矩形扁壳元

扁壳单元中引入结点转角自由度可以在不增加结点的情况下,增加位移场的阶次,提高计算精度,从而显著地提高单元性能。利用广义协调薄板单元RGC-12的位移函数作为扁壳元的法向位移,利用广义协调矩形膜元的位移函数作为扁壳面的切向位移,构造了一个具有转角自由度的4结点广义协调曲面矩形扁壳元。并通过实例分析对该单元的收敛性和精度进行了验证,数值算例的结果表明,该单元收敛稳定迅速,用较少的自由度就获得了很高的精度,是一个性能良好的壳单元。     

六自由度机械臂对任意空间坐标取物研究

基于arduino对六自由度机械臂控制算法的开发和调试,实现指尖到达预定点并实现目标物体的夹取,并且为了能够摆脱繁琐的手动操作,而提出的一种简单易懂,适于应用的控制算法—向量法以及相应的控制策略。该算法能够直接在Arduino中应用,无需与其他软件结合使用。     

多自由度微陀螺结构参数对其动态性能影响分析

为了解决多自由度微机械陀螺结构设计中存在的参数耦合问题,提出了一种基于增益和带宽最优化的参数设定方法。为了从结构设计和参数限定的角度提高单轴微机械振动陀螺的性能指标,分析了多自由度单轴微机械振动陀螺的参数对于陀螺性能的影响。为了抑制低频环境噪声对于输出信号的影响,陀螺的驱动需要在高频率范围内进行操作。通过理论推演得到在高操作频率下陀螺结构设计中广泛存在于峰值间隔频率、操作频率、阻尼与陀螺性能之间相互制约的内在关系。结合其设计原则,设计出的微机械陀螺带宽为200 Hz、增益提高了5 dB,能满足绝大多数工程应用的要求。     

闭环控制的6自由度微动工作台的设计

重点探讨了弹性板簧导轨在微动工作中的应用.其目的是获的结构简单、运动精度高的多自由度微动台.微动台的基体是各部分相互间均以两组板簧导轨联接而成的整体式结构,微动台在X、Y、Z方向的线位移和绕X、Y、Z轴的角位移是由相应的微位移器产生等值同向或等值反向的推力来实现的,而位移量的大小可通过位移传感器测得,并可进行闭环反馈控制以确保相应微位移器产生等值位移.弹性板簧结构简单,无原理误差,且导轨的几何参数误差为系统误差,可以修正补偿,从设计原理上可保证微动台在各个方向的运动独立,避免相互的耦合.     

多变量解耦双自由度PID控制系统设计

为了解决多变量时滞过程解耦器结构复杂且不能解析设计、控制器不易兼顾控制性能和鲁棒性的问题,提出一种新的解耦双自由度PID控制系统设计方法.针对时滞过程改进了Cai所提出的正则化解耦方法:从能量功率谱的角度重新解释并构造结构简单的解耦矩阵;将系统解耦成单回路后,采用双自由度PID结构设计各回路控制器.典型工业过程实例验证了设计的简单性和性能的有效性.采用该方法,解耦传递函数矩阵可以解析求解,双自由度PID控制器能够有效改善各回路高频段的解耦性能,获得良好的设定值跟踪性能和扰动抑制能力,并且可以方便地应用于控制现场.     

两自由度机械手臂的交叉耦合模糊逻辑控制

针对两自由度机械手臂难以建立数学模型的问题,提出了一种交叉耦合的两级控制系统.利用MATLAB Simulink对建立的交叉耦合模糊逻辑控制器的性能进行了模拟仿真,并与传统的PID控制器、基于遗传算法优化的PID控制器进行对比分析.结果表明:搭建的交叉耦合模糊逻辑控制器对立臂转角和悬臂转角阶跃响应的稳定时间分别为0. 05和0. 12 s,该控制器具有较高的控制精度和收敛速度,在控制稳定性、响应速度和超调量等方面的性能均明显优于其他算法,对两自由度机械手系统具有优异的控制性能.