一种解析和数值相结合的机器人逆解算法

针对不存在解析逆运动学解的机器人结构,提出一种解析与数值相结合的求解算法.将传统的算法简化为寻找一个合适的目标函数,对一维关节变量进行迭代求解,其余关节变量可以用解析式求得,从而将逆运动学的多变量迭代求解问题简化为一维变量迭代求解.利用该算法对一种不存在解析逆解的5自由度机器人进行解算,耗时不足0.3ms,计算速度优于传统的算法.这种算法的实时性和准确性满足了机器人实时控制的要求,不需要进行正运动学计算,可以解决大多数关节正交结构的机器人逆运动学问题.      

慢变参数系统的渐近解、分叉与混沌

研究了一类慢变参数振子系统,通过摄动方法得到其对称周期解的渐近展开式,并与数值解进行了比较.此外,通过系统解的相图、功率谱、倍周期分叉图和Lyapunov指数的计算,分析了系统的倍周期分叉至混沌的过程.结果表明,随着系统的小参数的变化,此系统的运动将经历与Lorenz模型极为类似的分叉而进入混沌状态.此外还可明显看出,此系统比起Lorenz模型相对说来容易处理一些,因为可得出系统的对称周期解的解析表达式.      

小卫星在轨安全分离速度设计

论文针对母星在轨释放小卫星安全速度设计开展研究。在考虑母星机动变轨约束条件下,基于Hill方程推导了分离速度的解析表达式,并与考虑了多种摄动因素的数值解进行了比对,误差的量级为10-3m/s。可为在轨释放安全分离速度的确定提供一种迅速准确的解析算法。     

梁结构线弹性碰撞的解析解

把结构弹性碰撞问题可以看成是碰撞结构集成系统振动初值问题,本文根据这一对策,得到了质点、杆分别与简支梁横向碰撞问题之解析解.借助数值分析方法详细探讨上述两种碰撞问题的动态响应特性,分析了冲击载荷的收敛性.用弹簧模拟接触变形,分析了接触变形对收敛性和碰撞响应的影响.     

蒙皮拉形加载轨迹优化

对双曲度飞机蒙皮拉伸成形问题,探讨了加载轨迹对成形质量的影响,提出了采 用最优化理论与算法和有限元数值模拟相结合,确定最优拉形加载轨迹的原理与方法.分析 了单凸双曲度蒙皮拉伸成形常用加载轨迹的成形特点和不足,采用有限元数值模拟和序列二 次规划相结合的方法,通过正交试验设计建立近似响应模型和设计变量的取值范围,以减小 卸载回弹提高贴模度为研究目标、最大主应变为约束条件建立最优化数学模型,确定最合理 的拉形加载轨迹.优化结果表明成形零件贴模度和应变分布与厚度的均匀程度均有明显提高 .      

数控蒙皮横拉机运动分析与仿真控制

进行了某数控蒙皮横拉机的机构分析,开发了机构运动反解软件.并在UG软件中进行了机构的运动建模与计算机仿真.运动反解与计算机仿真的相互验证,确定运动反解软件的准确性.实现了拉形过程有限元模拟与拉形机作动筒伸缩控制的结合,为该设备的精确控制及效能发挥提供了技术基础.      

闭截面型材的拉弯成形性

拉弯是型材的基本成形方法.截面畸变是型材拉弯成形中的常见缺陷,并对型材的回弹和变薄有交叉影响,型材拉弯成形性的分析评估远比板材成形复杂.提出了型材拉弯成形性的概念,建立了矩形截面型材拉弯成形性分析模型,基于有限元数值模拟研究了截面结构、相对高度和壁厚分布等几何参数对拉弯成形性的影响规律,从提高拉弯成形性出发提出了型材截面优化设计的原则.      

CT导航混联医疗机器人灵活性研究

总结了目前医疗机器人灵活性的分析方法,基于服务球的数值法,对5R串联机器人和4H并联机器人进行了灵活度计算,得到了各自的任务灵活度.针对9-DOF冗余度串并混联医疗机器人运动学的复杂性以及难以获得逆解的解析解的状况,给出了串联部分、并联部分的位移流形,推导了混联机器人的位移流形.提出了混联机器人的灵活性分析方法,即基于位移流形(黎曼流形)的方法,并定义了混联机器人灵活度的通用解析表达式.基于黎曼曲面外接椭球面的面积计算,得到混联机器人的灵活度超过了CT导航手术所需的灵活度,满足手术要求,为微创外科混联机器人灵活性分析和度量提供了新的参考.      

飞机蒙皮拉伸成形加载轨迹设计及优化

加载轨迹是决定飞机蒙皮拉伸成形质量的关键因素.首先对双曲度单凸蒙皮变形最大截面采用应变控制方法,通过解析分析公式推导设计拉形加载轨迹范围;然后将各加载参数转化为拉形设备中夹钳和工作台运动参数,并作为设计变量;最后采用最优化理论与算法和有限元数值模拟相结合的方法,以减小卸载回弹提高贴模度为研究目标,以单元最大主应变和厚度减薄率为约束条件建立最优化数学模型,采用序列二次规划的优化方法确定最合理的拉形加载轨迹;对优化结果进行实验验证,实验结果和优化结果相吻合.分析表明加载轨迹优化后,成形零件的贴模度、应变分布与厚度的均匀程度均有明显提高.      

脉冲爆震火箭发动机收敛扩张喷管数值模拟

排气喷管是脉冲爆震火箭发动机(PDRE)的重要部件,对提高发动机的推进性能起着重要的作用.应用特征线法给出一维CJ爆震波在理想爆震管内传播过程的解析解.对爆震波到达爆震管口后,发动机的非定常排气过程进行了二维轴对称数值模拟.数值模拟结果形象地反应了非定常流场的演变,详细讨论了激波和涡等的发展变化过程.所选用的收敛扩张喷管能够提高发动机性能达到18.24％.      

飞机板金件冲压模CAD系统的研究与开发

以AutoCAD2000软件作为开发平台,使用其提供的二次开发工具Visual Lisp 和VBA,并以Sybase作为后台数据库管理系统,在飞机板金成形数据库Ashbase的基础上,结合生产实际,研究了飞机板金件冲压模CAD系统.实现了冲压模标准件和常用件参数化绘图,开发了拉深模设计模块.本系统融二维和三维于一体,提高了模具设计效率,实用性很强.      

复杂薄壁零件板多级充液成形及过程数值模拟

板充液成形已被证明是制造复杂零件一种有效的方法.采用板多级充液成形方法对难成形复杂薄壁结构的飞行器零件进行了研究,利用有限元数值模拟的方法,分析了预成形凸模形状、预成形深度,以及液室压力等关键工艺参数对成形的影响.对成形中出现的诸如破裂、起皱等失效形式进行了探讨,给出了终成形时实现成功成形的最高液室压力区域范围.提出了控制成形质量的措施,优化了工艺参数,并根据数值模拟的结果进行了试验验证.结果表明,模拟结果和试验结果达到了较好的一致.      

模拟成形性的计算机预测

运用人工神经网络,对板料基本成形性（单向拉伸、平面应变等基本试验的参数）与模拟成形性（拉深、杯突、扩孔、福井等模拟试验指标）二者的相关性进行了研究．在大量试验数据和反向传播算法的基础上,建立了描述相关性的ＢＰ网络模型．通过该模型,对已知基本成形性参数的板料的模拟成形性指标进行了计算机预测,预测结果与试验结果比较接近．本文的研究方法和结果表明,人工神经网络是研究板料的模拟成形性的一条有效途径     

防原子氧与抗辐射环境薄膜性能研究

金属氧化物薄膜具有良好的光学,电学特性,因此是卫星表面热控材料防静电积累的重要材料之一。实验研究发现这些金属氧化物薄膜还是具有优良的防原子氧和抗空间辐照环境的能力,而且这种能力与成膜方法及工艺过程直接相关。经模拟原子氧环境的氧等离子体作用后,溅射镀氧化锡样品的质损明显小于蒸镀氧化铟锡薄膜的质损,而氧化铟锡薄膜的质损又小于未镀薄膜试样质损。     

飞机板金成形数据库的开发

为了配合航空工业进一步技术更新,以信息化技术提升传统的飞机板金工艺,根据航空工业飞机生产、型号预研、板金工艺手册、工艺实验等大量数据信息,基于Sybase数据库管理系统,应用PowerBuilder开发软件,研究开发了一套集板材性能、成形工艺、机床设备、工装模具等数据资料的飞机板金成形数据库系统(Ashbase).对该系统在设计思想、总体结构、系统功能、数据表现等方面的设计与实现方法进行了分析.      

The model of turbulent plasma sheet during IMF Bz > 0

Theory of the plasma sheet with medium-scale developed turbulence gives the possibility to explain the main processes of plasma sheet bifurcation and theta-aurora formation during IMF B_z > 0. The model suggests that during IMF B_z > 0 small bulge structure in the plasma sheet center is formed. The polarization of the bulge due to dawnward electron motion and duskward ion motion decreases the large-scale electric field in the bulge region. The decrease of the large-scale field in the conditions of constant coefficient of diffusion leads to the bulge growth. The results of plasma sheet bifurcation and theta-aurora formation modelling are presented.     

Tearing,coalescence and fragmentation processes in solar flare current sheet and drifting pulsating structures

The paper presents a summary of results from two different simulations which study the tearing, coalescence and fragmentation of current sheets, the associated production of energetic electrons and of plasma waves from these electrons which could explain drifting pulsation structures observed at radio wavelengths. Using a 2.5-D particle-in-cell (PIC) model of the current sheet it is shown that due to the tearing mode instability the current sheet tears into plasmoids and these plasmoids later on coalesce into larger ones. During these processes electrons are accelerated and they produce observable electromagnetic waves. Furthermore, the 3-D PIC model with two current sheets extended in the electric current direction shows their fast fragmentation associated with the exponential dissipation of the free magnetic field energy. An example of the drifting pulsating structure which is considered to be a radio signature of the above mentioned processes in solar flares is shown.     

周期性多电流片系统中涡旋诱发重联过程的相互作用

运用二维可压缩磁流体动力学(MHD)模拟方法考察了周期性多电流片系统中涡旋诱发重联(VIR)过程的发展演化.结果表明,相邻电流片中的VIR过程发生相互作用,相距越近,作用越强烈.反对称和对称波模VIR过程的线性增长率随电流片间距的减小而分别增大和降低.当电流片间距小于某临界值时,反对称波模VIR完全被抑制.相对于对称波模VIR,反对称波模VIR过程对空间多电流片系统的发展会发挥更大作用.      

基于实例的飞机板金工艺知识库的构建

为了配合航空工业进一步技术更新,以信息化技术提升传统的飞机板金成形工艺,根据航空工业飞机生产、型号预研、板金成形工艺手册、工艺实验等大量信息数据,以Oracle数据库作为后台的支撑数据库,应用面向对象的Visual C+ +.NET作为前台开发工具,研究开发了一套基于实例的飞机板金工艺知识库系统,该系统建立了统一的工艺实例信息模型,以工艺实例作为基本信息单元,涵盖大量的成形工艺、工装模具等数据信息,具有知识维护、知识匹配和知识修正等功能.本文还对该系统的体系结构、实现方法及关键技术进行了分析.      

磁尾等离子体片对流对亚暴的影响

采用2(1/2)维全粒子电磁模拟方法研究了等离子体片中稳态对流及局地爆发高速流对磁层亚暴触发过程的影响.研究发现,地向瞬时局地高速流可触发磁场重联,导致储存于磁尾磁场能量的快速释放.但是,等离子体片稳态对流可抑制磁尾磁场重联过程.此项研究结果表明,局地爆发高速流能够触发磁层亚暴;而行星际磁场(IMF)持续南向时的稳态磁层对流期间,不易发生亚暴.