基于S试件的AC双转台五轴数控机床加工 精度检测联合仿真

为了深入研究高档数控机床的加工精度检测机理,利用Adams和Matlab/Simulink软件平台对AC双转台五轴联动数控机床加工S试件的运动过程进行联合仿真。首先搭建了机床的机械系统和控制系统模型,然后将整机机械模型的6个输入变量和12个输出变量通过Adams/Control模块分别与Simulink建立的控制模型进行对接,完成系统输入、输出的设置,从而实现整机机电耦合的联合仿真。仿真结果表明五轴机床在加工S试件过程中各个轴的运动都呈非线性变化,与工程实际经验相符。     

多态模块化自动变速器换挡过程仿真与试验

为实现一种新式模块化变速器试验样机的自动换挡功能,设计了样机配套换挡液压系统,并对换挡过程进行仿真建模.基于刚体动力学原理对二挡模块样机进行分析,并利用MATLAB/Simulink建立包括传动系和液压缸的整体仿真模型.利用溢流调压控制,设计一套简化换挡液压系统.以输出轴扭矩变化率和输入轴最低转速作为评价指标,研究充油流量、复位弹簧预紧量等参数对该新型结构样机换挡品质的影响规律.用换挡试验验证了模型和样机换挡可信度.结果表明,充油流量决定零件运动速度和液压缸内压力上升速度,影响换挡速度和换挡制动时间.增大流量可有效消除换挡制动,但会引起冲击增加;使用较小的弹簧预紧量可以减小换挡冲击.     

2UPR/UPS/UP并联机构的动力学建模与仿真

以一种具有空间三自由度的2UPR/UPS/UP冗余并联机构为研究对象,根据机构的约束条件建立各支链的闭环约束矢量方程,求得机构的位置反解并得到雅可比矩阵.根据运动学分析,得到3个驱动支链的变化规律,方便实现对机构的位姿控制.在此基础上,利用虚功原理对机构的动力学进行分析,建立该机构的动力学模型.最后,在典型工况下对机构的运动学和动力学分别进行Matlab算例仿真与Adams样机仿真,通过对比仿真结果验证运动学和动力学模型的正确性.该方法为并联机构的设计和控制奠定理论基础,同时适用于类似机构的研究与分析.     

宽幅喷墨打印机字车机构运动及控制联合仿真

为在设计全过程中能对打印机字车系统的运动及控制系统的性能进行验证,从而设计出性能优异的字车系统,加快设计进程,在Adams中建立了字车机构的虚拟样机,在Simulink中建立控制模型,应用Adams/Controls插件联合Adams和Matlab对字车机构进行机构运动和控制的协同仿真。对字车机构的速度控制采用模糊PID控制方法,应用Matlab模糊逻辑工具箱建立模糊PID控制器,利用模糊控制规则在运行的过程中动态地改变PID控制参数。结果表明,应用模糊PID控制可以达到很好的控制效果,展示了对复杂机电一体化系统进行联合仿真的一般方法。     

基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制器在硼酸浓度稀释控制中的应用

针对核电厂一回路冷却剂硼酸浓度存在大惯性、大时滞的问题，提出了基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制器。首先，对自抗扰控制公式进行推导，得出自抗扰控制器中关键参数对于目标函数的影响；其次，针对自抗扰控制器存在调节参数过多、工程整定复杂的缺点，采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行自适应整定；然后，改进鲸鱼优化算法中的收敛因子，对控制器关键参数寻优，得到目标函数最优值；最后，利用Simulink仿真平台，完成不同工况下的阶跃仿真实验。实验结果表明，该方法可以实现核电厂一回路在不同工况下冷却剂硼酸浓度稀释的快速稳定调节，较好完成核反应堆功率跟踪。     

空气悬架大客车高度控制仿真与试验研究

基于大客车单轴空气悬架的动力学方程,利用MATLAB/Simulink和DSHplus建立了带空气弹簧模块的联合仿真模型,为获得空气弹簧模块关键参数,设计进行了空气弹簧激振台试验和进排气电磁阀的流量特性试验,并针对单轴模型完成PID高度控制器设计。仿真结果表明该控制器动作及时,响应迅速,且避免了超调。基于单轴空气悬架试验车进行了试验,结果表明高度控制工作可靠,反应时间短、调节准确。     

摩擦加载式电液负载模拟器大幅值加载机构

为在紧凑的结构尺寸下利用现有的摩擦材料大幅度提高摩擦加载式电液负载模拟器的加载幅值,提出利用大幅值力矩加载机构进行加载的方法.给出加载机构的工作原理,设计并研制一个加载机构样机;利用ABAQUS软件建立该机构的有限元模型,并对该机构进行动态热-力耦合仿真研究,验证该机构的可行性,研究摩擦热的产生特征及其对该机构的影响,发现实际应用时需要对该机构进行充分的散热;利用研制的加载机构,将原有的单向摩擦加载式电液负载模拟器样机改造为大幅值摩擦加载式电液负载模拟器,基于改造的负载模拟器,在PID控制器控制下进行了大幅值力矩加载实验.实验结果表明:改造后的负载模拟器能够精确跟踪高达70 N·m的力矩,该机构能够按设计预期将原有负载模拟器样机力矩加载幅值提高3倍左右,验证了该机构的有效性.     

逆变弧焊电源动态仿真及实验研究

在半桥电路小信号模型的基础上,采用平均电流控制方式设计了逆变直流弧焊电源的双闭环控制系统,并确定了其电流控制器和电压控制器的增益及各零点、极点角频率;在Matlab/Simulink环境下,利用所设计的控制器,建立了半桥逆变直流弧焊电源双闭环控制系统的动态仿真模型,在大信号下对逆变弧焊电源的稳态及空载-短路、短路-负载和负载-短路的动特性进行了仿真和分析,根据仿真结果对主电路和控制系统参数进行了优化设计;在所研究样机上进行了一系列实验。所得实验波形与仿真波形基本吻合,验证了研究方法的合理性,为逆变弧焊电源的设计提供了一种有效途径。     

约束边界和销轴简化对液压支架强度影响

为准确分析液压支架在顶梁扭转加载试验时的强度特性,以ZY6800/08/18D型液压支架为研究对象,采用整机建模的方式,建立了液压支架的三维实体有限元模型.根据液压支架试验的测试结果,选取仿真模型上的测点位置,分析对比顶梁和底座在8种不同的约束边界条件下,液压支架的应力分布情况,同时分析带摩擦的接触边界条件下底座和平台的接触应力分布及接触状态,指出顶梁扭转加载时的载荷不对称导致的底座不完全接触的现象.在不改变顶梁和底座约束边界的条件下,分析4种销轴连接简化方法对液压支架整体应力分布的影响.对比仿真结果与测试结果,分别评估各种边界条件和不同销轴连接简化方法的准确性,以及对仿真效率的影响.结果表明,液压支架的顶梁边界选择固定支撑,底座边界选择与工作台摩擦接触,保留销轴并将销轴与轴孔绑定接触得到的仿真结果最接近试验结果,且有较高的计算效率.研究结果可为液压支架设计过程中准确预估应力分布提供依据和参考.     

汽车线控制动的仿真与分析

基于车轮滑移率在Matlab/Simulink 环境中建立仿真模型,应用PID控制方法对线控制动系统中的电子机械制动系统(EMB)进行仿真,分析了当外界路面条件变化时线控制动系统的工作状况.仿真结果表明,线控制动具有较好的制动效能,在越差的路面上,其优越性越明显.     

汽车悬架系统二自由度模型的振动特性研究

基于Matlab/Simulink建立了汽车前悬架系统的二自由度振动模型,分析了系统在缓冲块作用下的瞬态响应,并进行了悬架参刚度、阻尼和轮胎刚度等参数对车身动态响应的灵敏度,通过Adams模型动态仿真分析验证了Simulink模型的正确性.仿真分析为后续系统地研究悬架系统奠定了基础.     

装载机工作装置动态载荷测试方法与试验研究

为获得装载机铲装作业过程中工作装置各铰接点处的动态载荷时间历程,基于达朗贝尔原理建立了动平衡状态下工作装置的受力模型,提出一种考虑构件重力和惯性力的动态载荷测试方法.构建铰点力、油缸压力、油缸位移和动臂应变等多参数同步采集系统,进行散状物料铲装试验,获得了求解受力模型的基础数据.建立动臂有限元仿真分析模型,对比分析测点应力实测值和仿真值.结果表明:提出的测试方法获得的结构应力值能够准确地反映工作装置在铲掘作业过程中的应力分布规律,仿真值与实测值的变化趋势一致,验证了数学模型和测试方法的合理性.     

Numerical Modeling of a New Flight Simulator Enabling Continuous 360-Degree Spinning and Translational Motion

一种新型可实现360°旋转和平动的飞行模拟器的数值模拟

周跃发¹,李涛¹,毕再林¹,周文博²,陈群凯¹,张治勇1

（1.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院,哈尔滨 150001;

2.伦敦大学学院 心血管工程实验室,英国）

摘要：

本文提出一种新型的飞行模拟器,介绍了基于逆运动学方法和Newton-Euler方法的模型,对模拟器的运动学和动力学进行理论分析,并在Simulink平台上进行仿真分析。理论和仿真结果表明,该飞行模拟器不仅可以实现六自由度运动,而且座舱可以实现360度空间旋转,在较大程度上恢复了飞机在空中飞行的复杂运动。飞行模拟器有助于飞行员在实验室获得更好的训练,本文的研究成果对飞行模拟器的设计和分析有一定的参考价值。

关键词：三轴转台;多自由度;飞行模拟器;牛顿-欧拉方程;数值模拟

     

AMT离合器起步接合过程控制研究

通过对离合器工作过程研究,建立离合器接合动力学模型.从满足车辆起步要求出发,确定影响离合器接合性能的主要因素和理想接合规律,制定了“比例-模糊-PID”多模态控制策略.利用Matlab/Simulink软件搭建离合器起步的仿真模型,结果证明该控制策略合理有效.     

新型锻造操作机主运动机构控制系统设计(邀请论文)

基于运动链图拓扑图库,提出一种新型六自由度前后双提升驱动锻造操作机工作装置.该装置不仅可以控制夹钳提升的同步性,还能更好地适应偏载工况.基于虚功原理建立了该新型锻造操作机主运动机构的动力学模型,并结合液压缸系统模型,设计模糊PID控制器实现对锻造操作机夹钳末端的运动跟踪.对夹钳在竖直平面运动进行轨迹规划并确定运动过程中液压驱动各单元所需提供的驱动力.基于Matlab/Simulink平台搭建控制系统仿真模型,在给定负载情况下,分别对夹钳的竖直提升运动、水平运动以及俯仰运动进行仿真分析,得到系统单位阶跃响应与正弦响应跟踪曲线及误差曲线.研究结果表明:基于该新型锻造操作机,采用模糊PID控制器能够快速、精确地获得新机构的性能参数并高效地完成跟踪,使系统保持良好的稳态性能与动态特性.     

基于ADAMS的摆锤式铺棉机的运动分析

针对摆锤式铺棉机的摆动机构建立虚拟样机模型,采用三维建模工具Pro/E对模型进行设计,利用动力学仿真软件ADAMS对该模型进行运动学模拟仿真。分析执行机构工作点在铰链四杆取不同长度下的位移、速度、加速度的变化规律及动力输出的驱动曲线,分析各曲线,从而实现对铰链四杆进行优化,得出铰链四杆机构的最适宜尺寸。结果表明:通过模拟仿真能直观展示摆动系统的工作规律,为摆锤式铺棉机的结构设计和改进提供参考依据。     

基于Simulink的运动仿真在机械原理课程设计中的应用

在机械原理课程设计中,通常需要进行机构的运动分析计算。以六杆机构为例建立了闭环矢量方程,介绍了仿真初始条件的确定,并基于Matlab／Simulink对其进行了运动学仿真,得到六杆机构的运动参数以及滑块的速度、加速度。仿真过程简单,改变了传统的图解法设计,为机械原理课程设计的改进提供了一种新的思路。     

非接触式定位隔振平台机电联合仿真分析

为了研究工作于空间微重力环境的非接触式定位隔振平台的工作性能,利用机电联合仿真方法对平台的6自由度定位和微振动隔振功能进行仿真分析. 介绍所设计非接触式定位隔振平台的工作原理,其中平台的激励单元、位置测量单元和加速度测量单元分别利用非接触式二轴作动器、二维位置敏感探测器和单轴加速度计根据空间对称布置方案构成,并基于位置和加速度反馈设计平台控制器. 利用ADAMS和MATLAB/Simulink,分别建立平台的机械系统仿真模型和基于位置与加速度反馈的闭环控制系统仿真模型,获得平台的机电一体化联合仿真模型. 利用所建立的联合仿真模型,对平台的定位和隔振性能进行仿真分析. 结果显示,在小范围定位模式下,所设计平台的6自由度位移和角位移控制误差分别小于10 μm和2×10^-5 rad;在隔振模式下,平台在6自由度方向对0.01~1 Hz正弦直接振动干扰的抑制效率为39~73 dB,对1~100 Hz正弦直接干扰的抑制效率为19~73 dB,在隔振控制过程中浮台与基台的相对位移小于1 mm.     

模块式小型堆乏燃料水池冷却系统仿真分析

采用Flowmaster软件，建立了多用途模块式小型堆（ACP100）的乏燃料水池冷却系统主要设备及系统的物理模型，进行了稳态及瞬态仿真分析，确定了衡量系统达到预期运行状态的关键指标。分析并校核了最严苛工况下冷却水泵的汽蚀余量（NPSH），得到了腔室液位变化的运行特性。研究成果可为该系统的设计及评估提供思路和仿真模型支持。     

六自由度摇摆平台的反解模型及其仿真研究

六自由度摇摆平台驱动缸的缸长变化规律是优化平台结构参数,满足其性能指标要求,找到合理的轨迹规划方法以实现平滑运动和减少震动的关键.为了得到缸长变化规律,推导了六自由度摇摆平台运动学反解算法,在MATLAB/Simulink中利用该算法搭建了摇摆平台的运动学反解模型,并与ADAMS三维仿真结果进行对比,验证了反解模型的正确性.通过模型仿真得到了伺服电动缸的缸长变化曲线,显示了平台在六个自由度上的运动规律,为优化平台结构参数,搭建控制系统提供了依据.