汽车排气管焊接夹具的运动学仿真

针对排气管与焊接夹具之间发生运动干涉导致焊接质量不佳的情况以及夹持机构工作周期选择不合理导致夹持机构寿命降低这两个问题。利用CATIA软件设计了一种四爪型焊接夹具,该装置主要由夹持机构和分度机构两大部分组成。将模型导入到ADAMS仿真软件中进行运动学仿真,得到夹持机构与分度机构位移和角度的仿真结果以及夹持机构中四个夹爪在不同工作周期下运动速度、加速度、位移的数据结果,这些结果为解决焊接夹具的运动干涉问题与合理地选择工作周期提供理论依据,从而节省焊接夹具设计周期和成本,提高了焊接夹具工作的可靠性。     

排气管焊接夹具夹爪的优化设计

利用有限元软件ANSYS Workbench对排气管焊接夹具夹持机构的夹爪进行静力学分析,得到夹爪的变形和应力分布情况．在夹爪满足排气管焊接中强度和刚度要求的前提下,对夹爪采用多目标优化中的响应面优化法对其进行尺寸优化,首先建立夹爪优化的数学模型,设置目标函数和约束条件,然后将夹爪各个尺寸进行参数化,通过计算得到夹爪最优设计尺寸．再采用变密度法对夹爪结构进行拓扑优化,以减轻其质量．将夹爪优化前后的变形和应力分布情况进行比较,结果显示优化后夹爪在应力和变形满足设计要求的情况下,重量减轻了18.2%.     

牙轮钻头滑动轴承的接触有限元优化设计

以牙爪大轴颈和小轴颈的鼓形度为设计变量，以接触有限元分析的峰值接触压力为目标函数，以牙爪轴颈的体积不超过给定值作为约束条件，用接触有限元方法建立了牙轮钻头滑动轴承的优化设计模型。利用ANSYS软件进行接触有限元优化设计，优化结果表明：最优方案的峰值接触压力相对理想模型(无鼓形度)降低了34．6％，并且接触压力分布合理。     

电力铁塔攀爬机器人夹持机构设计与分析

根据对电力铁塔攀爬机器人夹持机构的运动和受力分析,提出并设计了一种新型双V字夹持机构,其夹持爪V形槽角度固定,大小可变,双爪联动可从多个方向对不同规格角钢夹持。建立了机构CAD模型及数学模型,并对夹持力进行了动力学仿真。实验室样机试验,结果验证了这种夹持机构能够从多个方向对宽度从80-220mm不同规格的角钢进行可靠夹持,为攀爬机器人在电力铁塔移动提供可靠的夹持力。     

主从式微创手术机器人主手结构设计及运动学分析

为提高微创手术中从手端的执行精度和控制端力觉临场感的真实程度,利用反求设计方法设计了一种串联6+1自由度主手机械结构。根据变异设计方法,基于大、小臂内部闭环传动钢丝存在中心距过大的情形,采用刚柔结合传动结构,并对其进行理论推导和参数化分析;构建主手正运动学模型,运用Matlab和ADAMS进行联合仿真;并通过蒙特卡洛方法对主手实际运动空间与要求工作空间的三维对比云图进行仿真。结果表明:与纯钢丝传动结构相比,在给定8 N预紧力情形下,刚柔结合传动结构在传动行程内减小传动空回误差0.056 mm;由Matlab和ADAMS得到的主手运动轨迹基本重合,说明所构建的正运动模型正确,主手结构设计合理;主手运动空间完全满足微创手术的工作空间要求(准150 mm×250 mm)。     

裂解连杆夹钳机构动力学仿真及试验

介绍了裂解连杆自动化生产线步进梁机械手夹钳机构。采用机械系统仿真软件AD-AMS,对连杆夹钳手部的工作过程进行一系列动力学仿真。根据仿真结果,对手部进行结构优化,确定连杆与定位夹具间隙的最佳值,从而确保夹钳满足夹持传送仿真中的基本设计要求。根据优化结果,进行了直连杆夹钳手部的物理试验,试验证明:当夹具间隙大于0.15mm,大小头孔倒角大于0.5mm×45°时,直连杆夹钳手部工作稳定可靠,夹持效果好。     

面向非线性矛盾目标的微夹持系统参数优化

分辨率和最大输出位移是微定位系统互相矛盾的两个关键性能指标,传统以柔度为目标的结构优化设计不能满足系统的这些性能要求。因此,作者建立了综合考虑两者的优化设计模型,并针对该模型含非线性矛盾目标的特点,提出了相应的求解方法。首先,选取对系统性能影响较大的参数作为优化变量,根据各变量间的相互制约关系及设计要求建立约束条件;然后,建立只含优化变量的最大输出位移和分辨率的参数表达式,分别作为目标函数和约束条件函数。最后,采用综合分支定界法、内点法和外点法的合成算法用于求解该类优化模型。该合成算法以应用内点法获得的优化模型的任一可行解为搜索起点,并根据外点法的求解结果,应用分支定界法逐渐缩小最优解的搜索范围,最终求得最优解。将该方法应用于一种微夹持系统,对求解结果分析可得,在分辨率要求的不同取值范围内,分辨率要求对最大输出位移的约束作用的强度是不同的。该综合方法直接考虑系统矛盾目标变量,进行微定位系统参数优化,实现了全局优化。     

考虑碰撞工况的车架轻量化设计

针对车辆行驶安全的前提下结构的轻量化设计问题,本文以某公司城市客车为研究对象,利用Solidworks软件简化模型,进行参数化设置,并导入Workbench中进行正面碰撞仿真,得到优化前车架变形量。选取车架7个横梁结构尺寸作为优化变量,以车架质量最小作为优化目标,以最大应变作为约束,结合Kriging近似模型和NSGA-Ⅱ算法,对车架进行多目标优化,得到Pareto前沿解集,从中选取最优解验证其车架的轻量化效果。研究结果表明,客车车架质量减轻了8‰,碰撞产生的变形满足碰撞要求,优化效果较好。该研究具有一定的实际应用价值。     

基于核分布估计的动态多目标优化进化算法

建立了一种近似估计下一环境进化种群和问题的Pareto最优解集的核分布估计方法, 当问题环境发生改变时, 算法利用以前不同环境搜索到的有用解信息对下一环境进化种群及Pareto最优解集进行近似估计, 极大地提高了算法的搜索效率。在对进化算子的合理设计基础上提出了一种核分布估计的动态多目标优化进化算法。通过对4个常用标准测试函数所作的数据仿真实验表明:提出的算法是十分有效的.     

YWZ灵巧手运动学分析和交互式仿真

对一种多自由度的灵巧机械手进行了运动学分析以及交互式的运动学仿真。首先介绍了YWZ灵巧机械手的机械结构和自由度,然后通过D-H方法得出YWZ灵巧机械手的运动学方程,最后提出一种交互式的运动学仿真方法对YWZ灵巧机械手进行运动学仿真。仿真结果表明：交互式的灵巧机械手运动学仿真能在仿真过程中实时调整虚拟灵巧手各个关节的旋转方向、角度,优化抓取动作,不必反复设置运动学参数,提高了运动学仿真的效率,有利于灵巧手机械结构的设计和控制方案的改进,为灵巧手的研制和实际控制提供理论依据。     

基于多目标遗传算法的二自由度动力吸振器优化设计

针对实际工况中常见的具有平移和绕质心转动两个自由度的无阻尼主系统,提出了一种二自由度动力吸振器,通过对吸振器刚度和阻尼的优化,使主系统获得良好的减振效果。用位移、加速度、角位移和角加速度对主系统振动进行评价并作为优化目标。采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)解决4个优化目标、3个设计变量的多目标优化问题,得到含有60个解的Pareto最优解集。用熵权TOPSIS法对Pareto最优解进行排序,选取最优解作为动力吸振器优化设计的解。对动力吸振器进行仿真分析,频域仿真结果和随机激励下的时域仿真结果表明:参数优化后的动力吸振器使得主系统的4个振动评价指标均大幅降低,二自由度动力吸振器的振动控制效果良好,NSGA-Ⅱ和熵权TOPSIS联合优化方法适用于二自由度动力吸振器的优化设计。     

基于神经网络的模型跟随控制方法

提出了一种用于数学模型未知多变量系统的模型跟随神经元控制方案,该方案利用神经网络逼近非线性映射的能力及学习能力实现系统对参考模型的,以达到优化控制的目的.同时,提出了一个模型优化学习控制算法,利用该算法获取作为神经元控制器训练样本的最优模型跟随控制律数值解.将模型跟随神经元控制方法用于一个造纸机网前箱的多变量过程,获得了良好仿真研究结果.     

专用锻造机械臂轻量化设计及仿真分析

针对锻造生产过程中存在的工人劳动强度大和生产效率低等问题,本文对某生产线专用锻造机械臂进行轻量化设计.通过对机械臂夹持器进行创新设计,减小夹持工件时夹持器所需的最大驱动力,并采用有限元软件,对机械臂进行极限位置处的静力学分析,得到了机械臂最大变形约3.64 mm,最大应力约38 MPa.同时,以最大变形为约束条件,以横...     

多种配套作业机械优化配置方案求解方法研究

目的使用整数规划法解决土木工程施工中多种配套作业机械配置方案问题.方法通过具体的案例,在考虑了方案的技术可行的前提下,分别采用常规求解法和整数规划法求解多种配套作业机械最优配置方案选择问题,并将计算过程和结果进行比较分析.结果常规求解法需要多次试算才能得到最优解,整数规划法以工期等技术条件为约束,将方案的最小费用作为求解目标进行计算,可以直接得到最优解.结论运用整数规划法求解多种配套作业机械优化配置方案选择问题更直接、科学、准确,并有利于采用计算机编程计算.多种配套作业机械优化配置方案的选择不仅要求满足技术的可行性,又具有较好的经济性.     

三脉冲最优交会问题的解法

针对两航天器交会问题,研究了燃料最省的三脉冲交会方法。推导了存在端点滑行段和不存在端点滑行段两种三脉冲最优解的充要条件,并给出相应的解法。三脉冲最优解的求解采用多变量迭代的方法;对于存在端点滑行段的三脉冲最优解的求解,利用四脉冲最优解的对称性,减少迭代变量的数量,降低了计算量。通过数值仿真验证了本文解法的正确性和有效性。仿真结果的分析表明,对于给定的初始状态,在某些时间段内没有双脉冲和四脉冲最优解,只存在三脉冲最优解,而且三脉冲最优交会是一种对燃料和时间都比较合理的交会方法。     

电动汽车充电站内的实时最优功率分配

随着电动汽车的普及,急需为充电站内的电动汽车设计实时最优的功率分配。针对这一需求,提供了一种可行的功率分配方案。首先,将功率分配问题描述为一个具有线性约束的非线性优化问题。该优化问题中的目标函数由对数效用函数构成。然后,从数学上证明该优化问题的最优解是用户友好的,并为实时获得最优解提供了高效的算法。最后,通过数值仿真验证了本文功率分配方案的性能。     

移动机器人灵巧手的优化设计

针对移动机器人灵巧手的最佳灵巧性设计问题, 提出了一种最优化结构参数的设计方法。将人类手 指仿生学原理引入优化算法中, 从单个手指的灵巧性分析出发, 采用灵巧度指标最优的设计准则, 确定了空间单指 的最佳灵活性区域、各杆长度间的关系以及各关节的旋转范围, 并采用MAT LAB 对上述结构参数进行优化计算与 仿真, 获得了满足抓取任务的尺寸参数, 在此基础上对手指间相对位置采取了定量化的计算方法, 仿真结果满足了 灵巧性的设计要求。     

桁架结构尺寸和形状、拓扑的渐进优化方法

提出了一种求解桁架结构尺寸，形状和拓扑组合优化的渐进优化方法。将优化问题分解为拓扑优化和尺寸、形状优化两个子问题分层求解。通过连续化的拓扑变量和近似方法构造了拓扑变量灵敏度系数计算式，由拓扑变量灵敏度系数识别和删除杆件单元。结构尺寸、形状优化采用准则法和渐进移点法的组合方法。分层优化时，在桁架中加上所有可能的杆件，先进行尺寸、形状优化，再进行拓扑优化，随后二者交替进行迭代，迭代过程的结构重量最小值即为最优解。算例表明了文中方法的有效性，以及组合优化最优解不一定是杆件数目较少的解。     

漂浮基空间机器人姿态与末端爪手协调运动的反演滑模控制

讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基空间机器人系统的控制问题。结合系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机器人的运动Jacobi关系及系统动力学方程。以此为基础,借助于反演设计方法,设计出空间机器人载体姿态与机械臂末端爪手协调运动的滑模控制方案。此方案可有效地减少控制系统的在线计算时间,更能满足空间机器人这一时变系统控制的实时、在线要求。数值仿真结果证实了该控制方案的有效性。     

动态逆与模糊控制方法在飞控系统中的应用

首先用动态逆方法,对多变量系统进行解耦;然后将带优化修正函数的模糊控制规则自调整方法与动态逆方法相结合,构成了一种动态解耦模糊集成控制方案,并用该方案对AFTI／F－16飞机的直接升力控制系统进行了设计与仿真。仿真结果表明,集成控制方案能有效地抑制系统内部参数扰动对系统输出产生的影响,取得了良好的控制效果。