双臂单腿跳跃机器人控制系统的通信技术研究

通信是制约控制系统性能、影响控制效果的关键技术,而CAN总线本身可以保证通信的快速、实时和强抗干扰能力.但是,CAN协议只定义了物理层和数据链路层,具体的跳跃机器人控制问题上,需要应用层协议来实现.针对一种双臂单腿跳跃机器人,基于CAN总线搭建了上、下位机模式的控制系统,分析了双臂单腿跳跃机器人控制系统功能需求,设计了CAN应用层协议.实验结果证明,应用此应用层协议能够实现上、下位机间准确、高效的通信.     

CAN总线在混合动力汽车中的应用

结合混合动力汽车的特性,介绍了CAN总线及其通信协议,在对混合动力汽车CAN总线应用层协议分析的基础上,组建了CAN总线多主分布式控制技术的控制网络,并对CAN接口进行了软硬件方面的设计,最后通过硬件在环仿真对CAN通信进行了测试,结果表明CAN通信满足了混合动力汽车实时性和可靠性的要求.     

电动汽车动力总成系统控制器局域网(CAN)总线通信协议

给出制定控制器局域网(Controller area network, CAN)总线通信协议应遵循的基本原则.结合电动汽车的控制结构特点,设计混合动力、纯电动、燃料电池等三种类型电动汽车动力总成系统推荐的网络拓扑结构.针对目前电动汽车应用层协议的不统一现状,在SAE J1939的基础上,制定同时适用于三种类型电动汽车动力总成系统的CAN总线通用协议,并与传统内燃机汽车的通信协议兼容.该通用协议综合考虑了三类电动汽车的拓扑结构以及控制所需参数,并充分利用CAN通信的优势,对电动汽车各节点源地址分配、输出参数以及参数组定义等都做出明确的规定.在总线波特率为500 kb/s时,协议的有效性分别在CANoe软件和自主开发的网络在环平台中得到验证,通信性能满足控制的实时性要求.     

基于CAN总线的锅炉膨胀监测系统设计

针对电站锅炉热膨胀人工检测存在的问题,提出一种基于CAN总线的分布式锅炉膨胀实时监测方法。针对系统通信要求,设计了CAN总线应用层协议的报文格式和通信模式。在实验室的模拟锅炉环境下进行应用实验。结果表明:基于CAN总线的锅炉膨胀监测系统保证了通信的实时性、可靠性,能够取代原有的人工测量方法,提高电站的自动化水平。     

适用于汽车性能检测系统的CAN总线应用层协议设计

借鉴其他CAN总线应用层协议的优点,设计适用于汽车性能检测系统应用的CAN总线应用层协议-xCAN.主要从报文定义、数据通信和网络管理3个方面进行讨论,并给出了一个应用实例,结果表明xCAN协议应用于汽车性能检测系统是可行的.     

适合于温室控制系统的CAN总线应用层协议开发

CAN总线是一个具有实时性的高速串行总线系统,它被广泛应用于各种控制系统中.该文根据CAN总线协议规范,结合温室控制系统特点设计了一种实用可靠的CAN总线应用层协议,该协议特别适合于温室控制系统的使用.     

基于CAN总线的老人服务机器人通信方法的实现

介绍了一种老人服务机器人系统通信方法。根据所需实现的功能及结构,对老人服务机器人进行模块化分解。在此基础上,使用CAN总线技术作为各模块间的通信方式。完成了CAN总线与各模块间的接口设计,制定出相应的机器人控制器内部通信协议,并对其性能进行了测试。实验结果表明,所设计系统的通信实时性高,可靠性好,稳定性高,可满足老人服务机器人系统控制的需要。     

基于嵌入式技术的多协议转换系统研究

针对工业控制中不同通信协议之间通信困难的问题,文中对多协议转换技术进行深入研究,建立多协议转换系统通信模型,并基于嵌入式技术搭建多协议转换系统软硬件平台,编写总线协议驱动程序以及应用程序。实现LIN总线协议、CAN总线协议以及RS485总线协议设备的网络互连和信息交互,实验结果验证了多协议转换系统的准确可靠性,解决了不同通信协议之间通信困难的问题。     

基于CAN总线的蓄电池车辆电气系统检测与故障诊断

针对蓄电池车辆电气设备检测与故障诊断,提出了基于CAN总线构建的网络化检测系统。该系统将待检测子系统作为总线上的节点,以PC104系列工控机为控制单元,通过相应接口电路连接到待测节点,进行CAN总线应用层通信协议的开发和实现,系统具有良好的实时数据采集、处理和通信功能,数据处理结果可通过CAN总线上传到上位机。实现了蓄电池车辆电气系统的实时监测、状态检测和在线故障诊断。     

DSP内嵌eCAN模块在微机保护测控系统中的研究与设计

针对微机保护测控系统通信速率低、传输数据出错率高的缺点,设计了一种基于现场总线CAN的微机保护测控装置的设计方案。结合增强型CAN控制器模块的特点,构建了以TMS320F2812内嵌eCAN模块为核心的微机保护测控系统,并给出了硬件设计方案;在软件设计上,通过CAN总线将采集的信息与监控计算机进行通信,从而实现远方控制和实时监测,同时结合微机保护测控装置的具体应用,定义了应用层的通信协议,并阐述了通信部分软件的设计方法和流程,进行了通讯实验,验证了系统的可靠性与准确性。     

水下滑翔器浮力驱动效率分析

水下滑翔器作为一种新型水下机器人系统,由于采用了浮力驱动技术具有续航能力大、效率高、噪声低等优点,对于海洋环境监测与资源探测具有重要的应用前景.基于此,对做匀速滑翔运动的水下滑翔器驱动能量进行分析,给出水下滑翔器驱动效率的概念,并推导水下滑翔器在考虑额外能耗与不考虑额外能耗这两种情况下浮力驱动效率的计算方法,进一步分析影响驱动效率的相关因素和提高驱动效率的途径.通过分析可知,机翼的升阻比与滑翔额外能耗是影响浮力驱动效率的两个主要因素,其中机翼的升阻比是影响驱动效率的最重要因素.为揭示驱动效率和机翼结构参数和机翼形式之间的关系,采用经验公式分析机翼展弦比、后掠角对机翼升阻比的影响,采用流体力学计算软件Fluent6.2对相同面积的不同形式机翼的升阻比进行数值计算.研究结果为水下滑翔器设计提供了依据.     

飞推一体化飞行器多模态计力体系及升阻性能研究

针对推进系统采用TBCC组合循环发动机的飞推一体化高超声速飞行器,进行气动/推进力计算方法研究;分析并建立飞行器运动力学体系及计力体系,推导出推进系统双通道模式下一体化飞行器气动/推进力计算公式;针对TBCC推进系统的涡轮模态、涡轮冲压过渡模态及冲压模态三种工作模态,研究计力方法并计算分析飞行器在不同工作模态下升阻性能...     

水下航行器用永磁直流电机漏磁场数值分析

基于Magnet软件,对某型水下航行器推进用永磁直流电机漏磁场进行了有限元数值仿真,得到了电机漏磁场强度与电机距离之间的数值关系,也为分析水下航行器推进电机漏磁场对其附近电子仪器设备带来的不利影响,提出了一个良好的方法。     

压电纤维致动的仿鲤鱼尾鳍式小型推进器的摆动特性及流固耦合机理

宏压电纤维复合材料（Macro fiber composite,MFC）克服了传统压电材料在韧性和脆性方面的不足,具有驱动变形大、柔韧性好且防水性好的优点,在仿生变形驱动领域具有广泛的应用前景。模仿锦鲤鱼类的形态特征和身体/尾鳍（Body or caudal fin,BCF）游动推进模式,提出了一种MFC致动的仿鲤鱼尾鳍式小型水下推进器。在峰值1 000 V、频率7.5 Hz的简谐激励电压下,试验测得推进器末端水下最大摆速154.5 mm/s。采用计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）分析了推进器摆动过程中周围流场分布及变化情况。仿真结果表明,推进器在稳定推进阶段产生的瞬时最大推进力和平均推进力分别为9.8 mN和4.22 mN,与Lighthill细长体理论一致;同时从推进器周围的周期平均流场结构中观察到了一片流速约为推进器结构最大摆速2倍的高速流场区域,且始终存在着一对对称分布、旋向相反的涡环结构沿着推进器顺流而下,因此产生一股高速水流从推进器尾部喷射而出,而推进器在高速水流的反作用力下向前推进,从而揭示了仿鲤鱼尾鳍式小型水下推进器的流固耦合特性和推进机理。     

水压人工肌肉驱动喷水矢量推进系统设计与试验

传统喷水矢量推进系统的驱动器存在密封困难、易腐蚀、使用寿命短、结构复杂等问题。为了解决这些问题,开发了水压人工肌肉驱动的喷水矢量推进系统。基于水压人工肌肉调节关节转角的驱动方式,对二自由度喷水矢量推进系统进行设计,并建立水压人工肌肉工作压力与喷嘴偏转角度的对应关系,先后进行了喷嘴矢量调节试验和水下自航试验。喷嘴矢量调节试验结果显示,当人工肌肉压差分别为0.310,0.614,0.898,1.158,1.386,1.584 MPa时,喷嘴实际偏转角度为13.56°,21.66°,33.24°,44.21°,52.80°,56.88°,试验结果与理论计算结果平均偏差为10.8%。水下自航试验表明,水压人工肌肉作为驱动器不仅能够满足喷嘴偏角矢量调节的要求,同时能够实现喷水矢量推进机器人的矢量运动,为研发能耗低、结构紧密的水下智能装备提供了新的思路。     

模块化微小型水下航行器的布局研究

提出一种用于浅水水域工作的微小型水下航行器模块化布局方法,将耐压主舱、动力推进系统、传感器系统、视觉系统以及浮力系统等分别设计成独立模块.通过将各种模块按一定要求进行布局,可快速构造适用于不同场合、不同需求的微小型水下航行器,并给出一个3D虚拟仿真实例.     

管道连接件安装机器人液压系统管路精简设计

水下大口径管道沟槽式连接件安装作业机器人是有缆机器人,缆索中包含有液压管路和通讯线路。为了减小缆索对水下作业主体运动的影响,将电磁阀由控制柜移到水下作业主体上,使用水声通讯代替部分电缆通讯,并改进了相应的控制软件和硬件系统。该方法可以有效精简液压系统管路,减小缆索直径,降低缆索对水下作业主体运动的影响,同时也降低了母船上绞车的复杂程度。     

Stability analysis of supercavitating underwater vehicles with adaptive cavitator

Supercavitating vehicles are characterized by substantially reduced hydrodynamic drag with respect to fully wetted underwater vehicles. Drag is localized at the nose of the vehicle, where a cavitator generates a cavity that completely envelops the body (supercavity). The size of the supercavity and the magnitude of the drag at the cavitator are greatly affected by the vehicle's velocity and by the shape and size of the cavitator. This paper investigates the benefits of an adaptive cavitator, capable of adjusting its size with the speed of forward motion of the vehicle. Objective of the cavitator size variation is to maintain the minimum cavity length and the minimum drag at any given speed. The localized drag and the propulsion required to sustain the vehicle's motion can cause the vehicle to buckle. In addition, propulsion acts as a follower force and may be a source of flutter-type instabilities when the vehicle is accelerating. The insurgence of buckling and flutter is investigated to identify limiting operating conditions. The analysis is performed by using a finite element model developed to predict stability limits. The case of pulsating thrust is also addressed through the application of the method of infinite determinants, also known as Bolotin's method.     

某水下航行器电机支架的动力学分析

振动噪声是水下航行器的重要指标,水下航行器的电机支架是振动传递的关键,因此以某水下航行器电机支架为研究对象,采用CAD软件Sol-id Edge建模,用有限元软件ANSYS Workbench对其进行动力学分析,包括模态分析和谐响应分析。通过有限元计算得到电机支架的固有频率和对应的振型,进而计算出结构的频率响应曲线,分析峰值频率对应的应力与变形,找出电机机架的共振频率,最后评估水下航行器电机支架的动态性能,为支架进一步结构设计提供了理论依据。     

自主水下航行器折叠天线设计

通过对水下机器人的主体外形以及传统水下机器人的外附体进行建模,运用CFD流体软件对其进行仿真分析,发现自主水下航行器外附体中,天线产生阻力最大.天线是自主水下航行器必不可少的通信模块.针对天线带来的大阻力问题,设计出两种折叠天线机构.运用ADAMS软件对比了两种折叠天线机构运动性能参数;运用SolidWorks的应力仿...