船用柴油机电控系统半物理仿真平台开发研究

为了对电控系统功能、性能测试和验证,建立了基于平均值原理的16V396TE94船用增压柴油机的数学模型,并且基于Tesis DYNAware软件,建立了增压柴油机多控制需求的参数化仿真模型和动力传动系统仿真模型.利用所建立的仿真模型和dSPACE硬件平台构成虚拟柴油机,与接口设备、真实的柴油机电控系统和执行器相连接,组成半物理实时仿真试验平台.利用该平台进行了起动、调速、相继增压控制等功能与性能仿真,并将仿真结果与配机实验值进行了比较,结果吻合度达到90%,并且特性趋势完全一致.结果表明该仿真系统精度高、实时性好,能够满足电控系统功能及性能测试要求.     

带滑移／转动镇的柔性机械臂的动力响应和特性分析

应用时变模态展开方法建立了带滑移／转动铰的平面单连杆柔性机械臂的动力学模型并给出了动力响应的计算方法。对若干种特殊条件下的响应特性进行了分析，数值模拟和分析结果一致。最后本文给出了此类柔性机械臂动力响应的一些结论。     

排爆作业机器人嵌入式半物理仿真系统

针对排爆机器人的作业需求,开发了一套由嵌入式系统及3D仿真平台组成的半物理仿真系统,对排爆机器人的典型操作任务——危险物探测、爆炸物处理等任务进行仿真实验.采用单片机开发排爆机器人的嵌入式控制系统,运行实际的轨迹规划与控制算法,并按真实的时序产生控制指令;采用VC和OSG软件开发3D实时仿真平台,该平台由动力学模型、系统3D几何模型、双目相机模型、传感器模型等组成,在一台PC机上运行;将嵌入式控制系统与3D仿真平台集成,进行典型工况的闭环控制仿真.仿真结果表明了该系统的有效性.     

绳系拖拽系统半物理仿真实验装置设计与控制

为有效清除太空垃圾,模拟空间中对废弃卫星的回收过程,采用半物理实验技术对绳系收放装置进行地面试验考核,验证绳系收放控制系统的性能。半物理仿真是一种通过实物或物理模型与数学模型相结合进行仿真的技术,通过地面半物理仿真实验对空间任务进行先验,大大减少了空间实验的成本,可有效指导空间任务的设计与控制。首先,对绳系卫星拖拽过程进行动力学建模,明确了拖拽过程的任务目标,确立了绳系拖拽半物理系统的机械组成。其次,设计了全物理仿真单元为被动加载单元,卫星质量采用等效惯量转台模拟。然后,为模拟目标在绳系拖拽作用下的动力学状态,仿真加载单元由半物理仿真方式设计。最后,针对实际试验过程中存在的张力测量误差扰动,设计了基于模型预测控制的控制策略,为了对拖拽过程的张力和绳长精确控制,实验使用双闭环电机联合控制,通过模型预测控制的方式联合张力位置双电机仿真。结果表明,基于模型预测控制的张力误差精度为5%,从而验证了绳系收放控制系统对拖拽过程的控制有效性。     

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.     

Hardware-in-the-Loop Simulation System for Space Manipulator Docking: Model, Stability and Experimental Evaluation

A manipulator-type docking hardware-in-the-loop( HIL) simulation system is proposed in this paper,with further development of the space docking technology and corresponding requirements of the engineering project. First,the structure of the manipulator-type HIL simulation system is explained. The mass and the flexibility of the manipulator has an important influence on the stability of the HIL system,which is the premise of accurately simulating actual space docking. Thus,the docking HIL simulat...     

空间对接整体动力学仿真系统稳定性分析

为了在地面模拟空间对接的动力学过程,对其动力学仿真系统进行了研究。描述了动力学综合实验台的工作原理,提出能模拟空间对接过程的动力学仿真问题。对空间对接整体动力学仿真系统的物理参数进行了合理配置,并对其稳定性进行了分析。试验结果验证了相应结论的有效性。     

考虑惯性特性的对接机构缓冲系统特性研究

在考虑传动元件惯性的情况下,利用拉格朗日第二类方程对差动式缓冲阻尼系统进行了动力学建模;并进一步推导出了等效质量阵、等效刚度阵、等效阻尼阵;通过仿真计算,考核了缓冲阻尼系统的缓冲特性,为对接动力学仿真研究打下了基础。     

汽车防撞控制系统的虚拟仿真

提出了一类汽车防撞控制系统的结构模型，并使用LabVIEW平台对汽车防撞控制进行了现实事件的虚拟仿真，结果表明，汽车防撞控制的虚拟仿真具有良好的动态特性，且参数整定比较简单。     

基于耦合滑模面的机械臂操作柔性负载系统分布参数控制

针对多变量刚柔耦合的机械臂操作柔性负载系统,提出了一种自适应滑模控制方法,研究了系统存在参数不确定性和外部干扰影响下的位置控制和振动抑制问题。系统动态特性由偏微分方程表示的分布参数模型来描述,避免了集中参数模型导致的溢出问题。基于对柔性负载的能量动态分析,设计了一种自适应滑模控制器,其中滑模面定义为关节角误差、关节角速度误差和柔性负载的根部应变和剪切力的耦合。利用LaSalle不变性原理,证明了闭环系统的渐近稳定性。最后仿真验证了所设计控制方法的有效性。     

平面四杆机构运动精度可靠性分析与数字仿真

通过引入误差随机变量并应用微小位移的线性迭加原理,对平面四杆机构分别在仅有杆长尺寸误差或铰链间隙误差以及两种误差同时存在的3种情况之下,对其输出运动误差进行了分析与综合;建立了机构运动精度可靠性分析模型;利用计算机数字仿真技术,考察了机构中杆长尺寸误差和铰链间隙误差随机变量均值和方差的改变对机构输出运动精度可靠度的影响,从中获得了一些有意义的结论。     

冶金液压系统蓄能器设计与仿真分析

为了让液压系统蓄能器高效节能地工作,以蓄能器总容积为研究对象,详细介绍了大型冶金液压系统蓄能器站的设计过程,总结和比较了不同工况下蓄能器总容积的计算方法,并对所选蓄能器动态特性参数进行仿真研究,绘制出蓄能器在两种不同温度下的压力、温度、容积及工作循环图。从设计和仿真结果可知,蓄能器总容积按照理想气体绝热过程考虑结果偏小;按照不可逆多变过程计算并进行温度校正所得结果是最符合气体的实际工作过程。仿真结果验证了设计方法和数据的准确性。     

城市公共交通系统发展策略的系统动力学建模与仿真

城市公交系统是由公交出行者、公交运营系统和公交管理者3个主体构成的多变量、非线性的复杂巨系统,不同发展策略对各主体的影响不同.根据城市公交系统在系统中的作用将公交系统划分为公交需求子系统、公交供给子系统和公交吸引能力子系统.采用系统动力学方法,建立城市公共交通系统变量间的因果关系图和流图,分析并确定城市公交系统常用的3种发展策略方案,以哈尔滨市公共交通系统的统计数据为基础,对不同发展策略下的城市公交系统发展情况进行仿真,得出客运量、拥挤程度和分担率的变化趋势,评价不同发展策略的实施效果.     

基于隐式Taylor级数法的电力系统暂态稳定计算

基于快速高阶Taylor级数法暂态稳定计算,结合隐式积分梯形公式,推导了隐式Taylor级数法。对该方法的数值稳定性进行了分析,得到了一种可调谐的隐式Taylor级数法。该方法保留了显式Taylor级数法准确、快速、递推和编程简单的优点,并明显提高了数值计算稳定性。分析与计算表明,该方法具有隐式积分数值稳定性好、可以采用较大的积分步长、能够适应较长动态过程仿真计算的特点,同时又具有显式积分编程简单可靠、便于扩展的优点。     

A dynamic model with substructures for contact-impact analysis of flexible multibody systems

In the fields of science and engineering, many kinds of impact problems of flexible multi-body systems, such as impact of objects on a spacecraft and collision caused by locking of space-craft extension mechanisms, are frequently encountered. They are referred to as contact-impact problems when people are not interested in the local deformation close to contact points but in the transient dynamic response in contact-impact duration. It is necessary to investigate contact- impact dynamics of f…