基于广义延拓逼近的暂态稳定分析

在求解暂态稳定的问题中给迭代计算一个更好的初值,则能加速网络方程的迭代速度,减少迭代次数.提出了广义延拓算法,并应用于网络方程迭代求解的初值预测,最后通过仿真算例证明了它的有效性.研究结果同时表明,此算法和传统方法相比,能减少计算量,从而节省暂态稳定分析的时间,具有广阔的推广应用前景.     

求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

几何约束等价性及等价迭代研究

针对几何约束系统中不可构造的柔性复合顶点的求解问题,引入等价约束,分裂部分约束以打破柔性复合顶点的强耦合性,形成只包含简单顶点的求解序列。基于等价约束的性质和结构拓扑,研究了求解序列顶点存在与不存在实数解情况下,雅可比矩阵的求解方法,从而以少量分裂约束方程组对等价约束变量的等价迭代,或者柔性复合顶点的局部迭代,取代柔性复合顶点的整体数值迭代求解,降低迭代的维数,算法实现于几何约束求解引擎CBA(constraint broadcast automa-tion)中。     

非线性方程组求解器及平面连杆机构仿真程序研究

建立了基于约束的平面连杆机构系统运动学模型,通过表达式树实现基于牛顿-拉夫森迭代法的通用非线性方程组求解器。设计了平面连杆机构系统的编辑交互方式,实现运动学方程组的程序自动列式求解,求解结果可反馈到程序界面实现机构的运动仿真动画,并且输出位移、速度、加速度线图及数据。程序算法不依赖杆组理论,可求解任意杆组级别及多原动件的平面连杆机构。最后以一牛头刨床六杆机构为例介绍了该程序的用法,并与ADAMS仿真结果对比验证了正确性。     

基于PSO-BPNN和Newton-Raphson法融合的并联机构正运动学解法

以并联机构为研究对象,针对求解正运动学时神经网络法易陷入局部最优及Newton-Raphson法对迭代初值敏感的问题,提出了一种融合PSO-BPNN(Back propagation neural network,BPNN)和Newton-Raphson法的正运动学通用求解算法.建立了并联机构逆运动学方程,得到驱动杆值,以此为训练样本,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化BPNN(PSO-BPNN)模型获得位置正解,再以PSO-BPNN的正解值作为Newton-Raphson法的迭代初值对并联机构正运动学问题进行求解.为验证算法的有效性和通用性,给出了3-PCR、3-PPR两种并联机构的算例仿真.结果表明,由于迭代初值选取与目标值相差较大,导致Newton-Raphson法无法收敛;相比于PSO-BPNN算法,PSO-BPNN和Newton-Raphson法相结合得到的绝对误差最少降低了99.68％和99.96％,迭代次数更少;该方法既克服了神经网络法局部收敛性差的缺点,又避免了初值选取对Newton-Raphson法求解精度的影响,具有较好的通用性.     

基于Matlab的平面连杆机构仿真软件的研究

Matlab是工程中常用的数学分析软件,它的面向对象的(GUI)平台能非常容易的实现面向对象和可视化软件设计.为了实现对平面连杆机构运动性能仿真,依据实时求解位置约束方程组确定出连杆机构的运动的轨迹,再运用差分法和插值法获得运动曲线.以面向对象的形式搭建机构模型,实现了对常见的连杆机构的运动特性分析和仿真.这种方法编程容易实现,操作简单易行,运算精度高,并能输出AVI格式动画,时于设计者简化优化模型,提高设计效率具有很大帮助.     

基于两相流电容层析成像系统的正则化Landweber算法

针对电容层析成像系统的不适定性问题,提出了一种正则化Landweber阈值迭代改进算法。该算法将正则化项引入初值等式约束中,得到带约束的正则化问题,并在Landweber迭代算法的过程中设置门限阈值,在每次迭代中都自适应的调节阈值参数,最终用带约束的正则化Landweber阈值迭代算法得到最终的重建图像结果。数值仿真实验表明,正则化Landweber阈值迭代算法在改善图像重建质量和提高收敛速度方面均有明显的优势。     

一般6R机器人逆运动学算法的改进

机器人几何结构不满足Pieper准则时,无法求得封闭形式的运动学逆解,这样的机器人也被称为一般机器人,其逆运动学通常采用数值解法。针对一般6自由度关节型机器人逆运动学求解,在求解过程中延用迭代思想,将第n次求解结果作为第n+1次迭代初值,满足了牛顿迭代法对迭代初值充分接近精确解的高要求。在迭代过程中使用雅克比矩阵的伪逆矩阵代替其逆矩阵,避免了机器人在奇异位形处无法求解的现象。在轨迹规划算法中,采用四元数球面线性插值的方法对起始点和终止点进行姿态插值,解决了欧拉角姿态插值法中存在的奇异性以及姿态过渡不平稳的问题。最后在MATLAB环境下进行仿真实验,结果验证了改进后的牛顿迭代法的可行性与实时性。     

任意位姿孔轴线方位解析与图像测量方法研究

针对孔的空间定位问题,提出任意位姿孔轴线方位的求解算法。孔边缘轮廓在透视投影下为椭圆,基于代数距离的椭圆拟合保证了椭圆拟合结果的稳定性,再利用椭圆定义约束,迭代优化拟合结果,避免了异常点及不完整样本点对拟合结果的干扰。通过空间几何解析,建立空间几何模型,利用平面法向量和相似三角形推导出计算公式。仿真结果表明该算法精度高,实用性强。     

基于Web技术的平面连杆机构CAD系统研究

根据建立机械设计基础数字化信息资源软件库的需要,针对平面连杆机构运动形式和连杆曲线多样性的特点,采用机构综合和分析于一体的方法,开发了由管理、机构综合、运动分析、动态仿真、机构选型和系统帮助等功能模块组成的平面连杆机构CAD系统(简称PLMCAD),提出了基于Web技术的PLMCAD系统的总体结构,并论述了机构类型识别、主动件可行域确定、数学模型的建立与方程组求解等系统实现的关键技术.     

基于COSMOSMotion运动仿真的平面多连杆机构优化设计

以一种平面八连杆机构为例建立了平面多连杆机构的优化数学模型,应用Matlab软件进行了优化设计,并在SolidWorks软件中建立了装配体模型,应用COSMOSMotion软件进行了机构仿真,为机构优化设计提供了一种高效、直观的仿真手段,提高了对平面多连杆机构的分析设计能力.同时,也为其它机构的仿真设计提供了借鉴.     

平面四杆机构综合数值比较法的研究

提出了平面四杆机构综合（包括函数综合、轨迹综合和导引综合等三类基本问题）的数值比较法。在研究了四杆机构的连杆转角曲线和主从动连架杆转角曲线的基本特征后,根据当今计算机的强大的计算、存储、比较、检索与图形能力,对四杆机构综合的三类基本问题提出了相应的转化方法,均可以求出一系列基本满足给定要求的解,而后再根据每类问题提出的约束条件进行优化,得到满意解。利用该软件开发的软件可实现连杆机构综合的自动化与可视化。     

用计算机几何技术求解平面机构动力学的方法

提出用计算机几何技术求解平面机构的动力学。采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动等计算机几何技术,构造一些典型平面连杆模拟机构。给定输入件的驱动尺寸,确定输出件被驱动尺寸,求出各个杆件运动位姿和一些杆件之间相互位姿尺寸。根据实际工作载荷和机构特点,构造机构模拟力学分析模型,求出作用杆件关键联接铰点的载荷和输入件上的驱动载荷,利用CAD软件的记录功能,得到机构关键载荷数据曲线。计算机模拟结果表明,该方法不仅具有简捷直观、求解精度高和重复性好的优点,而且可以完成复杂机构和多自由度机构的动力分析,为机构的动力学分析提供更有效的工具。     

平面连杆机构运动分析的梁单元法

给出一种仅用一种基本构件即平面梁单元去分析平面连杆机构运动的方法，首先对组成平面连杆机构的平面梁单元进行了分析，给出了描述单元的变形模态分量与单元端点坐标之间的函数关系，进而用传递函数的概念对机构的位置，速度和加速度进行了分析，在此基础上，编制了计算机程度ＣＡＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｅｃｈａｎｉｓｍｓ），结合实例，给出了数值模拟结果。     

平面并联机构位置正解的粒子群复形法

根据杆长约束条件,给出了求解3-RPR平面并联机构位置正解的无约束优化模型.结合复形法与粒子群的优点,提出了机构综合方程无约束优化求解的粒子群复形法.该方法克服了牛顿法初值不易选择的问题,同时也克服了复形法和粒子群算法易陷入局部极值而导致方程组的解精度不足的问题.平面并联机构数值实例表明文中提出的方法能求出全部装配构型.该方法具有全局搜索性,收敛速度较快、精度较高.可以满意地求出对未知数具有敏感性的非线性方程组的解.     

机构综合的实数同伦方法研究

机构学问题的数学模型常可化为多元非线性方程组，一般求解多元非线性方程组需要初始值，而初始值的选择是相当困难的，同伦方法不需初始值就能求出全部解，为求解这一问题提供了可行的方法，但计算工作量大，需要编写专用的程序。同伦方法构造初始方程，可方便地求出其初始解，运用初始解为初始值，不需要构造同伦函数就可以求出非线性方程组的全部解或大部分实数解，这一发现虽不能理论证明，但可方便应用于机构学问题的求解中。我们运用这一发现，结合MAPLE与MATLAB编制了计算程序，对平面四杆机构的函数发生器综合问题进行了研究，从而找到了实现最大精确点时该问题的全部的解，为实际机构的设计提供了多种选择方案，为同伦方法提供了简便的实现方法。     

四杆直线导向机构综合新方法的研究

提出了四杆直线导向机构综合的数值比较法,运用鲍尔点附近的连杆曲线以３阶精度逼近给定的直线,建立起了连杆曲线中具有直线段的四杆机构数据库。将给定的直线段条件与数据库中的参数进行比较,即可得到一系列满意的四杆直线导向机构。该数值比较法解决了四杆直线导向机构综合的难题。应用该方法编制了一套四杆直线导向机构综合的设计软件,对单、双直线导向机构进行了综合与仿真,实现了导路上无摩擦、磨损的四杆直线导向机构综合的自动化与可视化,大大缩短了设计周期。     

NGWN(Ⅱ)型行星减速器基于Matlab的优化设计

针对NGWN(Ⅱ)型行星齿轮减速器提出了侧重于配齿计算、啮合及几何参数计算等的专用设计软件,建立了以减速器体积最小为目标,以齿轮强度要求等为主要约束条件的优化设计模型,并进行了基于Matlab的优化设计,获得了理想的、具备工程实用价值的综合设计效果.     

一种平面运动位姿的并联组合测量方法研究

基于特殊的测量环境需要，提出了用于平面运动位姿测量的并联组合测量方法。介绍了并联组合测量方法的测量机构组成和测量原理，并进行了可行性论证；通过建立误差模型，对几何误差源与原始测量参数的映射关系及其对最终位姿测量误差的影响进行了分析，仿真结果和实际应用测量数据验证了分析的正确性。所述并联组合测量方法构思新颖，结构合理，适用于具有一定特殊测量条件的高精度平面大范围运动过程位姿测量。如果在工程应用中有效地控制几何误差源的影响，该方法则具有一定的推广应用价值。