基于动力学模型的汽车制动稳定性虚拟展示

现有3D引擎的物理模型不能真实反映车辆制动时的运动状态。为此,提出一种汽车制动稳定性虚拟展示系统。建立汽车动力学模型,包括四轮车辆模型和车轮轮胎模型,利用上层仿真软件对动力学模型进行运算和虚拟场景渲染,给出车轮状态和虚拟仪表的展现方法,并基于3D引擎设计虚拟展现系统。实验结果表明,该系统能同时观测整车及车轮的运行状态,实时再现制动过程中车轮抱死、车身横摆侧滑的行为,其动力学模型能够满足虚拟展现对画面渲染的实时性、连续性要求。     

船舶动力定位手柄操作模式PID解耦控制

针对船舶动力定位手柄操作模式表现出的多变量、强耦合、非线性和时变性等特点,提出了一种增量式PID解耦控制方法。考虑横荡速度与艏摇角速度之间的耦合问题,采用前馈补偿解耦法对船舶的动力学模型进行解耦;根据解耦后的船舶动力学模型,采用增量式PID控制算法分别对纵荡速度、横荡速度和艏摇角3个自由度设计相应的控制器。仿真结果表明,该控制器跟踪快、实时性较好、鲁棒性强,可以满足工程应用的要求。     

一类三关节体操机器人的类等效建模

无力矩驱动模式的电机驱动器使得三关节体操机器人控制难度增加,但具有实际意义.针对该类机器人系统,提出了基于＂类等效＂思想的简化动力学模型,该模型由刚体动力学和加速度驱动两个子模型构成.利用拉格朗日法建立刚体动力学方程;使用频率响应法得到加速度驱动模型的伯德图并确定了其阶次,根据阶跃响应曲线确定其纯滞后;使用改进的遗传算法辨识模型参数.通过对简化前后的模型进行对比实验以及简化模型的稳定控制实验,验证了简化模型的有效性和优越性.     

矢量控制的带式输送的动力学仿真

采用长距离、大带宽、大运量、高带速的带式输送机输送散装物料己成为带式输送机发展的主流。采用有限元分析法建立输送带的动力学模型,并采用Matlab/Simulink建立具有反馈作用的异步电机矢量控制仿真模块。对建立的带式输送机的动力学数学模型在Simulink中建立仿真模型,构建带式输送机的闭环控制仿真,以便更真实地反映实际系统。     

对硝基苯酚加氢试验及连续化工艺设计

针对间歇铁粉还原法生产对氨基苯酚劳动强度高,产品质量波动大,环境污染严重的缺点,研究了对硝基苯酚催化加氢连续化生产工艺。在给定温度、压力和进料组成的条件下,对低浓度下PNP加氢反应动力学进行了试验研究。结果表明,搅拌速率大于1000rpm时,外扩散影响可以消除。在低浓度下PNP反应速率和PNP浓度成线性关系。在此基础上,设计年产20000吨PAP规模的连续反应系统,包括搅拌釜加氢反应器和保护反应器。搅拌釜加氢反应器体积为32m3,直径为3.3m,高度5m。蛇管换热面积为142.7m2,蛇管传热系数为565W·m-2·K-1,搅拌形式为四叶折叶开式涡轮,直径1.1m,转速200rpm。保护反应器为直管,直径300mm,长度4m,出口PNP浓度200mg·L-1。     

凝并与沉降共存的直接蒙特卡罗模拟及其验证

气溶胶动力学方程是描述气溶胶动力学变化的主要方程,凝并与沉降共存问题是相关领域的常见的问题。建立了对该类问题的分段算法和直接蒙特卡罗模拟(Direct Simulation Monte Carlo method,DSMC)计算方法,对DSMC中事件后系统参数的更新方法进行了改进,并提出了用纳入解析解的分段算法的结果对DSMC模拟结果进行验证的方法。结果表明,改进的DSMC算法显著提高了计算效率,模拟结果与其它算法的结果一致。     

基于核磁图像导航的前列腺针刺手术机器人

在对核磁共振图像(MRI)导航手术机器人设计需求进行分析的基础上,设计出一套可用于完成经会阴前列腺近距离粒子放射治疗手术的机器人系统.该系统具有5个自由度,通过核磁兼容气缸和超声波电机混合驱动,自主实现针体位姿调整和针刺操作.根据机器人系统动力学分析进行了驱动气缸选型.最后通过核磁兼容性实验和针刺精度实验,验证该机器人系统能够满足核磁兼容性要求,针刺精度为0.91mm.     

2自由度驱动冗余摇摆台的设计

为使摇摆台具备工作空间大、承载能力强、驱动间内力耦合小的特点,提出了一种新型驱动冗余的2自由度摇摆台,并对该摇摆台的总体设计方法进行了探讨.采用ZYX欧拉角描述平台的位姿,推导了摇摆台运动学、动力学参数的矩阵表示形式.在动力学分析中,通过减少驱动力数量,求取了各自由度的协同出力.然后在每个自由度上将单对称阀控制两个非对称缸简化为单对称阀控制单对称缸,并进一步提出了偏心负载的等效方法,分析了偏心负载刚度对系统控制性能的影响.最后,结合运动学、多体动力学模型,完成了摇摆台动力机构的设计及负载匹配校验.     

聚氨酯快速(RIM)聚合的绝热反应动力学

用环氧乙烷封端的聚环氧丙烷聚醚二元醇与4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或液化改性的MDI(L-MDI)进行快速本体聚合,比较了二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡(SnOct)、硫醇锡(UL-29)以及相应的几种锡/胺体系在绝热条件下的催化活性.用非线性优化方法求取了反应动力学参数值.结果表明,在绝热条件下本体聚合的反应活化能为130～170kJ/mol,每当量NCO官能团的反应热为61～72kJ.催化剂的活性顺序为:SnOct>DBTDL>UL-29和BDTDL/DABCO(三乙烯二胺)>UL-29/DABCO>Snoct/DABCO.反应总级数为2级,催化剂种类的变化对反应总级数基本上无影响.     

苏云金杆菌生长的结构动力学模型

考察了苏云金杆菌(Bt)的间歇及流加培养.根据对Bt间歇发酵实验现象的分析和讨论,提出了一个基于Williams分室模型的四组分结构模型,并从实验数据确定了各组分的初值.该模型能较好地拟合Bt间歇发酵实验数据.从间歇发酵获得的模型参数推算出流加培养曲线与实验值也基本吻合.