高加速精密直线电机运动平台键合图建模与分析

针对高加速度精密直线电机运动平台的特点,在宽频范围内对其进行了伞局耦合动力学建模和分析.利用键合图法建立了包括电机、机械部分并考虑柔性连接和系统非线件摩擦作用的运动平台全局耦合动力学模型,摹于建立的模型利用Matlab/Simulink仿真语言分析了电机的机械时间常数、电气时间常数、摩擦以及螺栓连接对系统响应性能的影响...     

旋翼飞行机械臂建模及动态重心补偿控制

旋翼飞行机械臂是将多关节机械臂固连在旋翼飞行平台上而组成的一种面向主动任务操作的特殊系统,其飞行平台和机械臂之间存在强耦合特性.本文针对机械臂的规划运动对飞行平台的干扰问题,建立了系统运动学和动力学模型,并通过动态计算系统重心位置坐标,设计出基于backstepping的动态重心补偿控制方法,针对补偿项测量噪声问题设计了二阶低通滤波器,并使用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性.仿真和实验均验证了在相同的参数条件下,具有动态重心补偿项的控制算法比没有重心补偿项的控制算法在轨迹跟踪和姿态稳定方面具有明显优势.     

基于自适应动态规划的移动装弹机械臂轨迹控制

针对移动装弹机械臂系统非线性、强耦合、受多种不确定因素影响的问题,本文基于自适应动态规划方法,提出了仅包含评价网络结构的轨迹跟踪控制方法,有效减小了系统跟踪误差.首先,考虑到系统非线性特性、变量间强耦合作用及重力因素的影响,通过拉格朗日方程建立了移动装弹机械臂的动力学模型.其次,针对系统存在不确定性上界未知的问题,建立...     

基于自适应模糊滑模控制的高速列车自动停车算法

为实现高速列车自动停车功能,根据列车纵向动力学分析和制动系统原理,建立了高速列车非线性制动模型.针对大系统模型的强耦合、强非线性和不确定性的特点,依据列车运行速度,将非线性模型表示为T-S(Takagi-Sugeno)模型,并基于自适应模糊策略,设计了自动停车滑模控制器.控制算法通过自适应模糊系统逼近模型中不确定项和互联项的上界,消除了车间作用力及运行阻力的影响,使列车追踪理想停车曲线.依据李亚普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性和追踪误差的收敛性.仿真结果验证了所提滑模控制器的有效性.     

基于能量法的超声电机压电振子的耦合动力学模型分析

基于分析动力学的哈密顿原理,采用模态假定将超声电机压电振子复合结构的复杂振动在模态域内等效成单自由度系统的简单振动;考虑压电陶瓷的压电效应,将压电陶瓷诱发应变的激振力的大小用参数力系数描述,建立了超声电机压电振子的机电耦合动力学模型,通过实例计算与实验结果对比,验证该模型是较准确的,可以在超声电机的初步设计阶段替代有限元分析来确定电机的结构及材质参数,并选定合适的工作频率,从而为超声电机进一步的参数化分析和仿真模型的建立,及结构动力特性优化打下理论基础.     

大范围运动柔性机械臂斜碰撞动力学分析

对作大范围运动柔性机械臂系统,进行斜碰撞动力学分析.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,计入耦合变形项,全面考虑大范围刚体运动与弹性小变形运动的耦合,建立系统连续动力学方程.引入斜碰撞力学模型,将法向和切向碰撞力以广义力的形式加入动力学方程中,对系统进行斜碰撞动力学建模分析.法向碰撞模型选取基于连续接触力法的非线性弹簧阻尼模型,切向碰撞模型选取一种修正Coulomb摩擦模型,对切向摩擦力进行统一描述.给出接触、分离判据,实现不同状态的动力学模型转换与求解.对斜碰撞全局动力学进行了仿真验证,分析了柔性机械臂全局过程的动力学特性变化以及碰撞对大范围运动和小变形运动的作用,并对比了不同碰撞方向对大范围运动、变形、机械能、碰撞力等动力学参数的影响.     

高超声速飞行器动力学建模与分析

吸气式高超声速飞行器本身具有复杂动力学特性,由于存在强烈的结构弹性/推力/气动的耦合以及其力学环境的诸多不确定因素,使得飞行器本身的动态特性相当复杂.经典牛顿力学方法建模难以清楚反映飞行器结构弹性/推力/气动耦合.为更为精确的分析高超声速飞行器复杂的动力学特性,本文针对吸气式高超声速飞行器采用拉格朗日法进行了建模与动态特性分析,选择了具有代表性的特征点,建立了小扰动模型,在不同特征点上采用拉格朗日模型和牛顿力学模型对比分析高超声速飞行器的动力学特性.结果表明,拉格朗日方法所建立的动力学模型能够更清楚地符合高超声速飞行器结构弹性和气动特性耦合以及发动机尾流和气动特性之间的耦合特性.     

车辆-轨道耦合系统中基于变参数的三维图形仿真研究

建立一个随参数改变而改变的三维可视模型。是机车车辆-轨道耦合系统动力学可视化的一个急待解决的重要问题，文中将可视化，三维建模技术引入机车车辆-轨道耦合动力学仿真中，系统地研究了机车车辆轨道耦合系统的基于变参数的三维图形仿真的方法，综合建立了车辆模型的动态装配三维图形系统，直、曲线轨道的三维离散结构等，为机车车辆-轨道耦合动力学仿真建立了一个有效的可视化综合仿真平台。     

空间太阳能电站的轨道、姿态和结构振动的耦合动力学建模及辛求解

作为一种从太空获得清洁能源的系统,空间太阳能电站(SPS)吸引着许多国家和科研机构的关注.由于其超大、超轻的柔性结构特点,研究其在轨动力学行为时需要考虑轨道、姿态和结构振动的耦合作用.本文在考虑地球的非球形摄动影响下,建立了集成对称聚光系统(ISC)的动力学模型.通过Legendre变换引入广义动量,在Hamilton体系下建立了其轨道、姿态、轴向振动耦合的动力学方程.采用辛Runge-Kutta方法对耦合动力学方程进行数值求解.根据数值结果,分别研究了其在地球同步轨道下二阶摄动项对轨道、姿态和结构振动的影响,并分析了总能量的变化情况.     

柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模

柔性关节柔性连杆机械臂是典型的非线性、强耦合、欠驱动系统,其控制难度高.对于这类系统,选择合适的动力学模型进行控制器设计对于提高控制性能是非常有帮助的.为此,研究了具有柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模问题,并提出了一种改进的建模方法.在该方法中,连接柔性连杆的柔性关节首先被简化为刚性关节和柔性连杆的弹性约束边界.然后,根据结构动力学理论、哈密顿原理和假设模态法建立系统的刚柔耦合动力学方程.相较于将柔性关节简化为刚性关节和扭簧的传统处理方式,所采用的简化方式一方面可以降低系统的自由度,另一方面可以得到更适合控制器设计的动力学模型.最后,通过数值仿真验证了本文方法的有效性和优势.     

超声电机定子的动力学特性仿真

将行波超声电机的两相振动简化为两自由度系统,建立了基于模态假定的动力学方程,基于机电类比建立定子系统的传递函数技导纳表达式,通过有限元计算及实验测量确定模型参数,在此基础上建立了定子动力学模型的仿真模型结果表明该模型可用于进行定子的参数化设计及性能的预测。     

运动声阵列跟踪系统坐标模型研究

为了研究运动声阵列跟踪系统的非线性及坐标模型之间的耦合问题,设计了三维运动声阵列的结构模型,分析了声阵列跟踪系统的状态参数;建立了运动声阵列系统的坐标模型,讨论了坐标模型之间的转换关系,确定了输出声阵列观测信息的坐标模型;以目标在匀加速及匀速转弯状态下,建立了运动声阵列笛卡尔坐标模型,分析了模型的非线性因素;基于状态空间的变换方法,建立了运动声阵列的修正极坐标模型,为进一步研究运动声阵列跟踪系统的跟踪算法奠定了理论基础。     

自行走式地下掘进机器人姿态测量系统的设计

针对当前自行走式地下掘进机器人姿态测量方法只能应用于静态测量的不足,提出一种可实时动态测量机器人行进过程中姿态的新方法。该系统的核心是两个激光发射器和多个激光接收器。发射器发射三束带有一定特征信息的激光,包括一束选通光和两束扇形光。接收器接收到光束后,利用光束之间的几何关系、发射器的旋转速度和光束被接收的时间差来计算接收器相对于两发射器所在水平面的水平角和俯仰角,通过前方交会原理确定接受器即目标点空间坐标。根据系统的测量原理建立测量模型,进行误差分析,建立误差模型,并对其进行仿真。仿真结果表明该方法测量精度满足机器人位姿的测量要求。     

基于Adams的剪式稳定架刚柔耦合分析

采用CATIA对剪式稳定架系统进行三维建模,基于ANSYS和Adams建立刚柔耦合动力学模型。考虑剪式稳定架的柔性特征,对刚柔耦合模型升降过程的3种工况进行动力学仿真分析,得到运动过程中剪式稳定架应力分布规律、连接铰点力和接触力。分析方法和结论可指导剪式稳定架的设计。     

瞬态表面温度传感器动态建模方法研究

测量瞬态高温时,由于传感器自身的热惯性,测量结果与真实结果之间存在很大的动态误差.动态补偿或动态误差修正对于改善测温系统动态特性,减小动态误差有重要意义,而建立温度传感器动态数学模型则是进行动态补偿或动态误差修正的前提.本文首先设计了瞬态表面温度传感器动态校准系统;然后,利用系统所测得输入输出数据,采用系统辨识方法建立了测温系统的动态数学模型;最后,利用交叉检验法验证该模型的正确性.经检验该方法可以达到理想的辨识效果,从而为系统反滤波动态误差修正奠定了基础.     

动态步行双足机器人THR-I的设计与实现

为了既能验证动态步行的理论结果,又能满足经济性的要求,本文设计并实现了一种基于总线型伺服电机的平面无脚双足机器人THR-I．首先介绍了该机器人的系统构成,包括机械结构部分和控制系统部分;在建立步行动力学方程时,考虑了中心约束系统的耦合影响．然后,利用虚拟约束原理,设计了步行约束,并成功实现了步行周期为0     

重载下的柔性机械臂的动力学耦合特性

首先叙述基于有限元的具有柔性关节与柔性杆的机械壁动力学模型的建立与求解，然后对于机械臂柔性关节与柔性杆的耦合特性进行研究，结果表明，在重载的情况下，柔性关节与柔性杆的耦合效应不容忽视。     

组合结构等效阻尼比的确定及在有限元计算中的应用

针对组合结构动力响应计算中,一般根据工程经验确定结构阻尼比,往往导致结构动力响应计算结果偏小,不利于结构安全评估的问题,首先根据复阻尼理论与结构动力学方法,推导出组合结构的等效阻尼比计算公式;然后,以某体育场组合结构为工程背景,在有限元法基础上使用ANSYS软件建立该结构的有限元模型.根据计算出的自振特性以及利用ANSYS二次开发功能所形成的阻尼刚度矩阵,实现等效阻尼比的有限元法求解.计算结果表明,等效阻尼比能够正确反映组合结构的动力特性,从而可以科学地计算其动态响应.