基于三平移并联机构的三维减振平台建模与仿真

为实现多自由度减振,构建了以3-PUU并联机构为主体结构的三平移减振平台;分析了3-PUU并联机构运动特性,推导了杆件及动平台质心的速度表达式.采用Lagrange方程建立了系统动力学方程,根据一般粘性阻尼系统的模态分析法,推导了求解固有振型的公式;分别在X、Z方向上施加一定的瞬时冲击力,观察动平台的运动情况,并采用ADAMS软件验证系统的固有频率.结果表明,该减振系统的加速度在2 s内迅速归零,具有明显的减振效果.     

三阶开环控制系统根轨迹图形的研判

利用根轨迹极坐标方程对三阶系统根轨迹进行了研究，得出了三阶系统根轨迹的基本图形为双曲线的结论，并对图形的各种具体情况进行了进一步的讨论。     

考虑主轴扭转变形的轴系振动模型

针对大型水力发电机组传统上忽略轴系扭转变形的假设可能导致轴系振动分析出现较大偏差的问题,采用Lagrange方法建立轴系振动方程和含轴系扭转效应的转子运动方程,通过定义广义动量,将这2个方程构建为统一形式的一阶微分方程组.以发电机转子上的阻力矩和水轮机转轮上的动力矩为纽带,构建包括水力系统、发电机、励磁、调速系统在内的完整水力机组模拟运行系统,并采用二阶Runge-Kutta法进行仿真计算.计算结果表明,在机组故障扰动条件下,计入轴系的弹性对轴系横向振动的影响不大,主轴扭转刚度对稳定工况下轴的扭转变形影响较大;故障扰动下,发电机转子和水轮机转轮之间的扭转角变化趋势与有功变化趋势基本一致.仿真表明,所建立的轴系扭振模型能反映轴系振动的基本特征,模型是合理的.     

空间全柔性并联机构动力学分析

针对精密柔性机构多自由度高精度运动的需求,以传统Delta并联机构为基础,设计了一种采用压电陶瓷驱动方式的空间柔性并联机构,基于伪刚体模型进行运动学分析。将从动臂质量分布作简化处理并主要考虑结构中柔性铰链的弹性应变能,利用拉格朗日方程建立动力学弹性振动微分方程,得到其固有频率表达式,并结合实际结构参数得到了相应的理论结果。3个主要运动方向的三阶固有频率的试验结果和理论分析结果误差分别为:12.71%、12.14%和14.90%,有限元仿真结果和试验结果误差分别为:6.20%、5.66%和10.28%,表明理论分析时所作的简化处理合理,得到的动力学数学模型有效、可信。     

空间柔性闭链机器人动力学建模与振动仿真

空间闭链机器人的柔性连杆在高速运行状态下产生的弹性变形对系统振动效应具有重要影响.为准确分析柔性连杆对空间柔性闭链机器人振动特性的影响,采用有限单元法对柔性构件进行离散,基于浮动坐标系法描述构件位移场,最后通过Lagrange方程建立空间刚柔耦合闭链机器人动力学模型及振动方程,并分析系统固有频率和振型函数.基于同等参数...     

轴向流中不同约束条件柔性板稳定性分析

基于板的轴向不可延伸假设,推导了轴向流中柔性板在不同约束条件下的运动偏微分方程及边界条件,柔性板采用两端固支、两端简支和悬臂3种支撑形式．采用伽辽金法离散该运动偏微分方程,采用复模态分析法,通过对物理量作量纲为一的处理,分析了3种约束条件下柔性板的失稳特性,计算了失稳临界速度,分析了振动频率、阻尼随流体速度的变化关系．研究结果表明,柔性板在较低流速作用下,保持稳定状态,在足够大流速作用下,发生屈曲失稳和颤振．两端固支柔性板发生一阶屈曲失稳和二阶、三阶振型颤振;两端简支柔性板发生一阶、二阶屈曲失稳和二阶、三阶振型颤振;悬臂柔性板由于受到流体阻尼作用,不会发生一阶屈曲失稳,发生二阶、三阶振型颤振．     

偏心齿轮系插秧机构的运动特性研究

以偏心齿轮的几何特性和啮合传动的参数方程为基础，导出了偏心齿轮行星轮系运动的参数方程，分析了其运动特性，并用以研究高速旋转式插秧机的运动特性。     

计及调压井动态的水轮机微分代数模型

为了消除调压井独立变量,减少未知量个数,将调压井动态归并到管道末端的水力动态.首先将调压井动态方程转化为传递函数形式,利用连续性方程和管道传递函数,将调压井动态归并到压力管道末端水头的动态传递函数,建立包含调压井动态的水轮机进口水头-流量传递函数,进而将该传递函数转化为微分方程模型,与水轮机出力代数方程一起构成了计及调压井动态的水轮机微分代数模型.所建立的模型中,调压井动态不再是附加输入或独立变量,减少了方程的变量和程序的运算量.构建了包括典型PID调速器、励磁PI控制器、三阶发电机模型和所建立的水轮机模型的模拟运行系统.仿真表明,建立的模型水轮机水头和发电机有功计算值与传统方式建立的模型计算结果基本一致,所提出的模型能够满足研究水轮机暂态特性的需要.     

冗余驱动并联机构动力学模型TVC优化H∞鲁棒控制

针对冗余驱动并联机构控制系统设计未结合动力学建模,未考虑伺服阀动、静态特性等问题,基于第二类Lagrange方程和流体力学动力学知识,对动平台及液压系统中机械、液压系统建模,建立电液伺服系统五阶传递函数模型,通过主导能量最优模型将其降为三阶模型。以此为控制对象提出了基于三矢量控制(Three vector control,TVC)反馈优化的H∞鲁棒控制策略(TVC-ROB),并与TVC前馈反馈控制、TVC反馈优化的模糊自适应PID控制(TVC-FAPID)两种控制策略在阶跃信号、线性扫频、实际武广谱路谱等进行对比分析。结果表明,TVC反馈的提出有效拓展了系统频宽,且提高液压系统阻尼比和固有频率,因此TVC-ROB在高频跟踪性能上改善较为明显,其位移误差百分比仅为1. 26%,且引入的H∞鲁棒控制提高了系统抗扰、抗噪性能。     

两轴四轮汽车四轮转向机构的运动分析

介绍了四轮转向汽车四轮机构的基本运动关系．系统地分析了二自由度四轮转向汽车模型的运动方程，建立四轮转向汽车的物理和数学模型，得到质心侧偏角与前轮转角之间的传递函数。在此基础上对四轮转向汽车运用Matlab软件进行仿真分析，得出了四轮转向汽车与传统两轮转向汽车相比的优势。     

柔顺关节并联机器人动力学建模与控制研究

对具有大范围运动特性的柔顺关节并联机器人开展了动力学建模、特性分析、控制策略设计及动态性能分析等研究。基于伪刚体法,研究柔顺关节特性,建立含大变形柔顺关节的系统模型,应用拉格朗日方法建立了系统动力学方程。为补偿柔顺关节引起的系统振动、未建模动态以及惯性参数摄动造成的模型误差,设计趋近律滑模控制策略并证明了其稳定性。仿真结果验证了动力学模型和控制策略的有效性。     

单轴振动电机横置的高速振动筛理论研究

将单轴振动电机横置于筛体上作为高速振动筛的振动源，通过筛体的动力学分析，建立了筛体的运动微分方程，从中解得筛体的运动方程及筛体的运动轨迹方程。理论分析表明：筛体作由随其质心的平动和绕质心的摆动组成的平面运动，筛面上点的运动轨迹为变化的椭圆，引起筛体摆动的因素是振动电机相对筛体质心在水平和垂直方向的位移以及筛体质心到弹簧支撑面的距离。就振动电机相对筛体质心的位移对筛面运动状态的影响进行了计算机模拟，找出了它们之间的相互关系，从理论上论述了振动电机位移对筛分性能的影响。     

内燃机曲轴扭振连续分布模型的计算方法

建立了内燃机曲轴扭转振动的连续体模型和计算方法。首先构建了内燃机曲轴的连续分布当量阶梯轴模型 ,根据轴段以及集中质量的动能表达式 ,由拉格朗日方程建立了整个轴系的运动方程 ,构造了能同时用于某单一谐次或整个轴系合成振动分析的矢量矩阵。计算结果表明 ,用能量法来分析扭振与实际测量的结果在各主要谐次都保持相当的一致。     

组培苗移植机器人的运动学求解

为了实现对5自由度关节式组培苗移植机器人的精确控制,对机器人进行了运动分析和综合,采用Denavit-Hartenberg分析方法建立了机器人操作臂的几何模型和运动学方程,实现了机器人的运动学方程正解;根据机构特点,用几何解析法得到封闭形式的机器人运动学方程逆解。对组培苗移植机器人进行了运动学仿真分析,验证了所求得的正解和逆解。机器人运动学正、逆解的实现,为组培苗移植机器人的轨迹规划和精确运动控制奠定了基础。     

The conveyance of a discrete resilient body on an oscillating surface

A model and an analytical method were developed to determine the transport velocity of a resilient body on an oscillating surface. In the first part of this paper an analysis of an out-of-phase vibratory conveyor is given. A general solution is formulated for the motion of an object on the oscillating surface, composed of equations defining discontinuous points in the equation of motion, and an equation for the object transport velocity. The model is valid when the object remains on the surface and a continuous relative motion exists between the object and the surface, excluding the discontinuous points at which the velocities of the object and vibrating surface are equal.In the second part of the work the motion of a resilient body on a vibrating surface is analysed. Agricultural products, such as potato tubers, onions and tomatoes, are modelled as a damped single degree of freedom dynamic system, and theoretically analysed for their motion on a vibrating surface. It is shown that the motion of a resilient object on a vibratory conveyor can be considered as an “out of phase” motion and the model and the solution of Part 1 can be applied for the prediction of the resilient object's transport velocity.The paper presents a comprehensive method for the determination of the transport velocities of resilient objects such as agricultural products on a vibrating conveyor.     

下肢外骨骼动力学分析与控制策略研究

针对流水线工人工作时需要长时间处于重复单一地站起、蹲下作业的姿态,关节、脊椎受损严重的问题,设计了一款结构轻巧、穿戴方便、安全舒适的下肢外骨骼起蹲系统。为了实现下肢外骨骼人机跟随系统的有效控制,简化模型后采用拉格朗日方法建立系统数学模型并进行动力学分析,最后运用迭代学习控制算法对外骨骼的控制策略进行了研究,并进行仿真实验。结果表明,外骨骼系统与人体运动之间的跟随误差可以得到有效控制,验证了此方法的可行性,同时也为进一步研究外骨骼系统提供了良好的理论依据和方法参考。     

具有符号式正解的降耦冲压机构动力学建模与分析

提出并设计一种具有符号式正向运动学、含3个子运动链(SKC)的单输入两滑块输出平面冲压机构.运用拓扑结构降耦方法,优化设计一种零耦合度单输入两滑块输出平面冲压机构,对其进行拓扑结构分析,得到机构耦合度为零(κ=0),从而得到正向位置、速度及加速度的符号解;采用基于Newton-Euler原理的序单开链法,建立了该机构的...     

柔顺关节并联机器人动力学模型

首次采用初始弯曲梁的伪刚体模型建立了柔顺关节的双1R伪刚体模型,应用拉格朗日方程和虚拟切割法推导了柔顺关节并联机器人系统动力学方程。对方程进行了数值求解,结果显示在理想结果的基础上存在低幅高频振动,而简化模型结果却比较理想,这表明理论模型比简化模型更能反映柔顺关节并联机器人这种刚柔耦合系统的特征;同时理论轨迹与ADAMS-ANSYS联合仿真轨迹、实验轨迹进行对比,最大相对误差分别为2.41%和4.69%,验证了理论模型的正确性。     

贯流式水轮机固液两相数值模拟

为了研究不同泥沙直径对贯流式水轮机全流道磨损情况,基于雷诺时均N-S方程,采用欧拉-拉格朗日法并结合多面体网格技术、Realizable k-εTwo-layer湍流模型对贯流式水轮机全流道进行三维非定常固液两相流数值模拟.结果表明:同一泥沙浓度下随着泥沙直径的增大,进水管道上端面磨损较小而下端面磨损较大,当泥沙直径为...     

基于ADAMS的花生收获机清选装置设计与仿真研究

花生清选分离是花生收获机作业过程中最重要的项目之一,是收获机的核心部件,其性能的好坏直接关系到收获机的作业质量,其主要的指标是含杂率与损失破碎率。为了提高花生清选分离装置的设计效率、缩短设计周期,提出了一种基于ADAMS的花生收获机清选装置虚拟设计和仿真方法,并对核心部件做了重点设计,包括轮轴和星型轮。利用非自由质点坐标系和广义坐标系,结合拉格朗日方程的位置和速度约束,建立了清选装置的机械系统运动学微分方程。使用ADAMS软件对不同转速条件下的轮轴工作效果进行了动力学仿真,得到了3种不同速度下的Y轴速度曲线,通过比较曲线的震动效果,选择合适的轮轴转速,对花生收获机的优化设计具有重要的借鉴意义。