液压驱动冗余振动台自由度控制及内力协调

振动台是一种对高层建筑、大型桥梁和基础设施等大型结构进行抗震性能试验的重要设备。为了提高振动台有效载荷,以便进行大尺寸或全尺寸结构试验,振动台通常采用液压驱动冗余并联机构。本文首先根据液压驱动冗余振动台机液作用机理,建立了冗余振动台的整体机液动力学模型,并提出一种适用于液压驱动冗余振动台的自由度控制结构。之后,针对冗余驱动内力耦合问题,采用基于雅克比矩阵伪逆的内力协调控制方法,协调控制各激振器间的出力,减少各个激振器间的内力耦合。最后,通过仿真分析,验证了本文提出的自由度控制和内力协调控制的有效性。     

GPU加速的二维流体实时流动仿真

Stable Fluids是计算机图形学领域标准的流体仿真技术,但其存在一定的数值耗散.针对这一问题,将计算流体动力学领域(CFD)成熟的SMAC法移植到计算机图形学领域,结合CFD领域合理的边界条件处理及其相关技术进行二维流体的实时流动模拟.基于2种技术在可编程图形硬件(GPU)上进行Kárman漩涡以及叶轮机械叶片尾流等算例仿真,试验表明SMAC法具有更强的视觉真实感和物理真实感,是纯CFD技术的移植和加速,因而具有一定的工程价值;所采用的噪声纹理混合技术能够准确反映流体流动的物理细节,适用于计算机图形学领域,并可应用于矢量场的数据可视化.     

基于六自由度并联机器人的运动仿真可视化系统

对运动可视化仿真系统的开发流程作了相应论述.基于动态虚拟装配的机理,给出了几何建模和VRML原型封装的方法,并运用Java技术实现了六自由度并联机器人的运动可视化;运用LabvieW嵌入Corona(VRML浏览器)ActiveX组件,开发了集在线动画、轨迹规划控制、数据回放以及运动学分析功能于一体的运动仿真可视化系统.     

基于加速度各向同性的空间光学仪器主动隔振Stewart平台设计

为保证高精度空间光学仪器的仪器精度,采用主动隔振Stewart平台作为多维振动隔离系统。基于加速度各向同性定义,考虑负载的质量几何特性,推导了加速度各向同性的解析数学表达式,揭示了各向同性、机构结构以及负载特性之间的联系,给出了柔顺中心的数学表达式以及各向同性Stewart平台的特征不变量。为降低系统非线性及耦合影响,提出以运动正交、加速度各向同性为指标的主动隔振Stewart平台设计,建立了生成一类加速度各向同性隔振Stewart平台的设计方法     

面向飞行模拟的云仿真及其实时绘制

改进并建立了云光照模型,引入了大气密度与海拔高度间的关系,并基于粒子尺度对散射相函数进行加权以提高仿真精度。针对飞行模拟的静态/动态云绘制,提出了基于粒子系统和Texture Sprites实现云谱交互建模的有效方法。为达到实时绘制,采用动态生成Impostor技术和GPU加速仿真及实时绘制。将本文提出的粒子云绘制技术集成于飞行模拟器的视景系统,能够增强虚拟环境的真实感、沉浸感,并满足限时系统的交互要求。     

重载足式机器人单关节驱动系统H_∞控制器的设计

针对某节能型重载足式机器人单关节电液伺服驱动系统动态跟踪问题,对重载足式机器人节能型单关节电液伺服驱动系统特性、H_∞控制等方面进行了研究,建立了系统数学模型,提出了采用扩展H_∞混合灵敏度控制,引入了转换环节,将实际对象虚轴极点转换到传递函数或控制器中,解决了因单关节电液伺服驱动系统传递函数分母存在积分环节引起的奇异H_∞问题。通过采用扩展H_∞混合灵敏度三块加权函数法求解H_∞控制器,选择适当的加权函数,基于Matlab/Robust工具箱,设计了扩展H_∞混合灵敏度控制器,基于Matlab/Simulink平台搭建了系统仿真模型,对扩展H_∞控制的单关节电液伺服驱动系统动态跟踪特性及其系统稳定性进行了评价。仿真实验结果表明,H_∞控制系统满足鲁棒性及鲁棒性能要求,控制系统动态响应满足2 Hz正弦信号双十指标要求。     

液力变矩器叶栅系统参数的反求算法研究

介绍了根据液力变短器加工图纸反求叶栅参数的较精确的数值算法，即采用三次样条函数拟合循环圆及叶片骨线，运用保角变换法反求叶栅参数，实现了计算机辅助设计。结合计算实例，作了分析和结论，取得了令人满意的效果。     

复合单叶双曲面上广义Gough-Stewart并联机构加速度传感器各向同性优化设计

并联机构可作为六维加速度传感器的结构敏感元件,其各向同性特性直接影响测量精度及控制性能,然而满足标准Gough-Stewart并联机构加速度各向同性的负载物理上并不存在,为此提出基于广义Gough-Stewart并联机构的六维加速度传感器设计问题。通过引入具有最小结构几何参数描述集的复合单叶双曲面定义及描述,推导并建立数学描述封闭、解析的设计方法,证实广义Gough-Stewart并联机构加速度各向同性的存在性和可应用性。所提出的技术路线几何意义清晰,易于实现广义Gough-Stewart并联机构的构造及分类,是一种研制基于并联机构的六维加速度传感器结构构型的新方法。     

变结构力控制方法在油气悬架加载系统中的应用

针对油气悬架的非线性和不确定性特性采取变结构的控制方法,选取含有位置、速度和加速度状态的滑模函数,利用指数趋近方式,使系统能够快速地稳定于平衡位置.基于Lyapunov稳定理论,设计了参数摄动和不确定量两种非线性环节的自适应律,结合自适应控制方式减小了滑模带的宽度,从而减小由于开关控制而引起的系统振动.通过仿真分析和实验验证了负载刚度变化时,变结构滑模力加载控制对比常规PID控制的优势,为具有状态反馈的力加载控制系统提供了实用的控制方法.