一种大角度大负载展收机构设计与优化

针对为实现交会对接系统可重复使用而产生的可展收防热装置设计需求,提出了一种双四连杆串联式防热罩展收机构,建立了ADAMS仿真模型,以大传动角、避免杆间重叠干涉以及展开位置死点自锁为约束条件,对展收机构的铰点位置和连杆长度等参数进行了优化设计,实现了四杆机构在死点位置时防热罩展开180°的几何特性,具有断电保持能力。通过对大惯量负载的驱动力分析,确定了最小驱动力矩(64.6 N·m)。可实现大角度、大负载重复展收。     

微扑翼飞行器驱动装置设计与动力学性能研究

将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼驱动装置,并采用粒子群算法完成了微扑翼驱动装置结构参数优化设计;采用拉格朗日方程来建立微扑翼驱动系统动力学模型,对动力学性能进行了仿真研究.研究结果表明:采用正弦驱动电压,微扑翼驱动装置可以实现稳定扑打运动,另外,采用标准正弦驱动电压,在某一频段微扑翼驱动装置能实现高效扑动,而且通过调整驱动电压幅度能够控制扑动幅度.该研究为微扑翼飞行器运动控制奠定了基础.      

欠驱动机器人的动力学耦合奇异研究

欠驱动机械臂的运动只能从动力学水平进行控制,从动关节的运动是通过主动关节的动力学耦合间接控制的。主、被动关节之间的动力学耦合特征与机械臂关节空间的位形有关,因此在欠驱动机械臂运动过程中可能发生动力学耦合奇异,某些被动关节的运动变得不可控。从关节空间和操作空间两个角度分析了欠驱动机械臂的动力学耦合问题,给出从以上两种工作空间度量系统动力学耦合的指标。提出一种基于输入变量非线性变换的滑模变结构控制方法,用于实现欠驱动机械臂操作空间中的连续轨迹控制。通过平面二连杆欠驱动机械臂和只有一个主动关节的平面三连杆欠驱动机械臂进行了仿真,仿真结果证明提出的控制方法是可行的。     

登月助力航天服下肢关节迟滞模型建立与动力学仿真

针对未来航天员月面行走的需要,对登月助力航天服下肢关节进行动力学仿真分析。基于月面行走的登月助力航天服结构设计理论,分析了航天服下肢关节阻力矩迟滞特性,采用Preisach迟滞模型对关节阻力矩进行仿真计算,得到关节阻力矩随角度变化曲线;按照登月航天服下肢运动角度、关节长度及质量分布,利用ADAMS建立航天员下肢二连杆动力学模型,得到登月航天服下肢关节驱动力矩随步态周期变化曲线。仿真结果表明,1个步态周期内航天服下肢关节阻力矩在驱动力矩所占比例可达50%,登月助力航天服下肢关节的迟滞特性能更准确地描述关节活动力矩特性,计算所得模型可为下肢驱动机构设计与运动控制系统提供理论依据。     

平面三连杆欠驱动机械臂谐波函数控制方法

对一种平面三连杆欠驱动机械臂的稳态周期运动进行了理论分析和计算仿真,发现对于确定的欠驱动机器人系统,给系统中的主动关节施加合适的控制,被动关节出现一种"螺旋运动",而且螺旋运动速度与输入振幅和频率有关。在此基础上提出两种欠驱动机械臂位置控制的谐波函数控制方法,通过仿真验证了这种控制方法的有效性。     

民用飞机后缘襟翼机构设计仿真计算研究

研究了民用飞机后缘襟翼运动机构,并对几种常见的机构形式进行了对比分析。重点研究连杆滑轨机构,它具有驱动力矩小和襟翼扭转力矩小的特点,并且在飞机起飞时襟翼偏角小,同时有较大的富勒运动。根据连杆滑轨机构的特点和机构学理论,建立数学仿真计算模型,并用C++编写了计算仿真软件。文中针对某飞机后缘襟翼参数,通过计算仿真软件计算出襟翼偏角与富勒运动量、缝隙之间的关系以及驱动角与襟翼偏角、富勒运动量、缝隙之间的关系,取得良好结果,证明了该方法的可行性。     

FS-SEA柔性臂改进的反馈计算力矩控制方法

对于基于FS-SEA(力源串联弹性驱动器)的柔性关节机械臂,当其动力学模型已知时,反馈计算力矩法是一种非常直观的控制方法。但是对于一个动力学参数难以精确确定,并且可能受到冲击扰动的系统来说,传统的反馈计算力矩法难以进行稳定地控制。在传统的反馈计算力矩法基础上,提出了一种改进的控制方法。通过在控制律中引入自适应补偿项,保证了控制系统在机械臂动力学参数或所受外力无法精确估计情况下的渐近稳定性;通过在系统的加速度指令之后引入低通滤波环节,大幅度增强了控制系统抵抗外部冲击的能力。仿真实验证明,利用改进的反馈计算力矩法对FS-SEA柔性机械臂进行控制,不仅能够保证系统稳定性,实现高精度轨迹跟踪,而且使控制系统具有很强的抗冲击能力。     

面向在轨服务任务的气囊型软体机械臂运动学建模与分析

针对软体机械臂具有质量轻、自由度多、适应复杂非结构环境、大范围变形等独特优势,提出一种气压驱动式软体机械臂。利用3节中空的波纹管并联形成软体驱动器,进而3节软体驱动器串联形成软体机械臂,通过控制不同波纹管内的气压输入实现机械臂复杂空间运动。基于局部弹性变形假设建立了机械臂运动学模型,根据气囊输入压力和机械臂物性参数,可以计算得到机械臂运动轨迹,并仿真分析了软体机械臂末端运动包络的尺寸和形状特征。建立的气囊型软体机械臂运动学模型及分析结果为机械臂设计和运动控制提供了理论基础。     

基于多旋翼无人机的多连杆仿生起落架设计与仿真

传统的多旋翼无人机着陆架存在对着陆场地适应性差、智能化程度低的缺点，设计一种具备复杂地形自适应起降的着陆装置对多旋翼无人机的发展具有重要意义。本文设计了一种基于多连杆混联机构的仿生起落架，针对单腿的设计构型进行驱动力矩分析与机构优化，在此基础上完成结构设计，并以多旋翼无人机为对象，设计了一套四腿仿生起落架系统，针对四腿机构进行典型地形着陆仿真。结果表明，多连杆仿生起落架设计方法可应用于多旋翼无人机的起落架设计中，并实现多旋翼无人机在非结构地形的自适应着陆。     

超混沌耦合发电机系统的反同步研究

以四维超混沌耦合发电机系统为对象,采用非线性控制法和全局控制法两种反同步方法,实现了超混沌耦合发电机系统的反同步。基于Lyapunov稳定性理论,从理论上证明了这两种反同步控制法,并通过数值仿真,验证了这两种反同步控制法的有效性和可行性。     

液体静压丝杠驱动的超精密运动系统设计与实验研究

本文设计了液体静压丝杠驱动的超精密直线运动系统,完成了机械结构、控制系统装配与搭建;通过实验表明液体静压丝杠驱动的运动系统能够达到10nm运动分辨率(反馈分辨率5nm),具有良好的刚度特性、稳态特性以及动态跟踪特性,适合作为超精密加工设备的驱动装置。     

平面柔性欠驱动机械臂的非线性动力学分析

研究了平面柔性欠驱动机械臂中被动关节对系统动态特性的影响 ,在动力学分析的基础上 ,提出了一种基于内共振原理的柔性欠驱动机械臂振动控制方法。在对系统的稳态周期运动进行分析研究的基础上 ,发现处于自由摆动状态的被动关节的平衡位置随系统结构的振动而发生漂移 ,并且被动关节平衡位置的漂移速度和方向与周期输入的振幅有关。提出利用结构柔性产生的振动实现被动关节位置控制的方法 ,通过平面二连杆柔性欠驱动机械臂进行了仿真计算     

陀螺稳定平台视轴稳定系统自适应模糊PID控制

 在运动载体上的光电跟踪系统中，需要采用建立在陀螺稳定平台上的视轴稳定控制。分析了平台结构和惯性稳定隔离原理。针对系统机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性不确定因素的影响，设计了复合自适应模糊PID控制器。引入自适应调整因子进行控制规则和参数的在线修正，采用复合控制克服模糊控制固有的盲区，实现无差调节。在光电跟踪转台上的实验结果显示该方法能够有效地隔离载体扰动，减小扰动造成的误差，保证视轴对目标的准确瞄准，具有快速的动态响应和较强的抗干扰性。     

驱动激励下的柔性太阳翼系统振动及抑制研究

针对太阳翼驱动机构不平稳激励所引起的系统振动问题,分析了驱动激励下柔性太阳翼系统振动响应,发现刚柔耦合作用会大大增强系统在驱动作用下的微弱振动。指出旋转运动控制是太阳翼系统振动控制的关键,提出了一种在驱动机构与太阳翼之间安装旋转磁流变阻尼器的系统振动抑制方案,以振动干扰抑制为控制目标。运用PID算法计算旋转运动控制的阻尼力矩需求,定量地研究了旋转振动控制对柔性太阳翼系统振动抑制效果。仿真结果表明:旋转振动控制能使系统振动的干扰力矩衰减达89%,有效抑制驱动激励下的太阳翼系统振动,对提高航天器的运行稳定性及定位精度具有重要意义。     

激光导引车模糊控制技术研究

为了解决目前差速驱动车体在行进过程的跑偏问题,文章提出了将现有的差速驱动装置更换为舵轮驱动的同时,在运动控制方面引入模糊控制算法.在AGV运动规律的基础上,以法向位置误差和方位角误差为输入,舵轮转角为输出,建立了双输入单输出模糊控制系统.通过实验的分析和比较,确定了模糊控制器中的各个参数,并且利用自制的小车进行了相关的运动学实验,验证了控制系统以及所建立模型的正确性,为进一步研究激光导引AGV小车打下了理论和实验基础.实验结果表明,AGV控制系统运行平稳,性能良好,最大行使速度可达40m/min,导航精度可达±10mm,停车精度可达±5mm,能够连续工作24h,能够满足实际生产需要.     

周向弹簧力分布对圆周密封装置密封性能的影响

为了研究周向弹簧力分布形式对密封装置密封性能的影响,针对周向弹簧建立力学模型,分析周向弹簧力不均匀分布形式产生的原因,并对其不均匀分布的临界范围进行预测分析,建立泄漏预测模型对密封结构的密封性能进行研究。首先对密封装置主要结构进行受力分析,研究周向弹簧不均匀加载对密封结构变形的影响,再结合ANSYS软件对圆周密封装置主要部件进行结构-热耦合仿真计算,进而通过仿真分析验证理论分析的合理性。仿真结果表明：不均匀周向弹簧力产生的附加力矩使得密封环翘曲变形,主密封面径向接触间隙最大位置出现在密封环的接头区域;相比弹簧力分布均匀条件,当弹簧力分布形式的不均匀程度处于临界范围内时,接触间隙增加了24.52%,气体泄漏量增加了7.99%;当弹簧力分布形式的不均匀程度处于临界范围外时,接触间隙值呈倍数增加,气体泄漏量增加一个数量级。综上,周向弹簧力不均匀分布导致主密封面接触间隙值增加、密封结构气体泄漏量增加、密封装置密封性能下降。周向弹簧力的不均匀分布对密封装置的密封性能有较为严重的影响,在实际工程应用中应尽可能保证周向弹簧的不均匀分布程度处于临界范围内,避免由于弹簧卡滞使得密封结构密封性能下降。     

双驱动技术在超大型测量机系统中的应用

根据超大型测量机的结构与运动特点,将双光栅、双驱动技术应用到超大型测量机系统中,实现了超大型测量机双轴运动同步,给出了提高超大型测量机精度的方法。     

燃气-液压混合驱动的大型起竖系统内弹道设计

针对传统起竖方式起竖缓慢、装机功率大等问题,提出了一种燃气与液压方式混合驱动的起竖方案,并结合机械结构实际,建立了起竖系统的整体动力学模型;参照起竖过程目标曲线,采用线上匹配参数、线下修正弹道的方案,重点对起竖系统内弹道进行了设计:将系统微分方程嵌入遗传算法程序,龙格库塔方法在线求解,遗传算法进行实时寻优,并对解算结果作了三种方式的修正,通过对比分析,最终确定了一种药柱燃烧8s且在15s时进行动力切换的燃气-液压混合动力起竖方式。数值试验结果表明,该方式可在22.3s内实现负载起竖到位,相比于传统方式,大大缩短了起竖时间,具有理论可行性,可为实现大型装置快速、平稳起竖提供参考。     

一种非线性系统的弹簧力确定方法

针对地面共振试验中出现的结构固有频率的不恒定问题,提出了一种结构刚度非线性系统的分析方法。可以由试验测得的结构频率和激励力幅值,得出系统的非线性弹簧力函数,并确定系统弹簧性质,最后通过算例分析,验证了该方法的有效性及可行性。     

视觉测试系统校准装置耦合补偿控制

本校准装置是用来校准用于测试火箭喷管三维运动的视觉系统,为其提供标准的静态和动态运动参数.基于动量矩定理和欧拉动力学方程,推导出了双轴摆动的非线性耦合动力学模型,分析了轴间转动惯量耦合、速度耦合及力矩耦合作用规律.通过SIMULINK仿真验证模型参考自适应系统有效地补偿了耦合力矩的扰动.提高了联动时内框轴的速率精度.