自由漂浮柔性机械臂系统的动力学建模与仿真

动量矩守恒约束使自由漂浮柔性机械臂系统成为非完整系统,其动力学模型通常是难以求解的微分—代数方程,因此提出将机械臂系统等效为一个完整系统进行建模。假设载体存在姿态控制力矩,此时由于不存在动量矩守恒约束,系统变成一个完整系统,采用Lagrange方法建立其动力学方程;令方程中载体的姿态控制力矩为零,即得到自由漂浮机械臂系统的动力学方程;采用数值方法求解动力学方程,并将动力学分析的结果与ADAMS中仿真的结果进行对比,验证了模型能够有效模拟自由漂浮柔性机械臂系统的动力学特性。     

高阶稠密矩阵的并行求逆与应用

采用基于列交换的Ｇａｕｓｓ－Ｊｏｒｄａｎ并行算法来解决空气动力学中超音速高阶面元法的稠密矩阵求逆问题,该方法采取了块循环数据分配方式,尤其对超立方体结构的并行机系统来说具有通讯优势。在４台ＳＧＩ工作站构成的２×２网格上进行的实验表明,对秩为１０００左右的矩阵可得到５７％～６４％的效率。     

地面无人作战系统机械臂运动学建模与仿真

以某地面无人作战系统中的机械臂为研究对象,探讨其运动学模型建立中的相关问题．结合该机械臂的结构特点,利用D-H方法建立其相应的运动学模型,并在该基础上求解机械臂的正、逆运动学方程．最后在Matlab环境下,借助Robotics Toolbox工具箱对该机械臂的结构和运动学问题进行验证和仿真．仿真结果表明：该设计方法是正确可行的．     

Hilbert 空间中半线性随机发展方程的 Mild 解的一个存在性定理

讨论如下的Ｈｉｌｂｅｒｔ空间中半线性随机发展方程的Ｃａｕｃｈｙ问题：ｄｙ（ｔ）＝［Ａｙ（ｔ）＋ｆ（ｔ,ｙ（ｔ））］ｄｔ＋Ｇ（ｔ,ｙ（ｔ））ｄＷ（ｔ）;ｙ（０）＝ｙ０．｛在并不要求系数ｆ、Ｇ满足Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ条件的情况下,对上述Ｃａｕｃｈｙ问题的Ｍｉｌｄ解建立了一个局部存在性定理．     

柔性机械臂动力学的虚功率原理-有限元法

本文根据虚功率原理,用有限元方法对柔性机械臂系统进行了理论上的讨论和描述,并导 出了柔性机械臂的动力学方程,对单臂模型的数值计算结果验证了本文的方法。     

Morse码音频报抗干扰仿真及其性能分析

对Ｍｏｒｓｅ码音频报在普通短波电台上,采用Ｇａｕｓｓ信道且在信噪比变化条件下的传播进行了仿真分析,并与同样条件下的话音通信进行了对比。该结果可为未来军事通信关于“信源”抗干扰的研究提供有价值的参考依据。     

毁歼概率积分的高精度计算

精确地计算武器系统对目标的毁歼概率是重要的。在对几种数值积分方案比较的基础上,证明了Ｇａｕｓ－Ｈｅｒｍｉｔ数值积分方案可以最少的积分点达到最高的精度,并以此方案计算了各个参数对毁歼概率的影响     

大型挠性空间机械臂动力学与减速比对振动抑制影响

大型空间机械臂在操作过程中,一个突出的问题是超低频挠性,不仅存在机械臂的弯曲振动,而且还存在关节的扭转变形振动,关节控制中,一个重要问题是在实现关节位置控制的同时如何稳定和衰减机械臂及其关节的低频挠性振动.与关节驱动结构相关的减速比参数如何影响振动抑制的效果是空间机械臂关节设计中需要分析的问题,这关系到如何合理选择减速比参数.运用集中参数法对空间机械臂的关节驱动及其挠性组合动力学进行建模,研究了同时抑制关节振动和机械臂振动的一种稳定性策略,通过数值仿真分析了减速比参数对振动抑制的影响,提出了选择减速比参数的方法.这对未来空间站工程的大型挠性空间机械臂设计、动力学与控制研究中具有可应用的参考价值.     

六自由度工业机械臂动力学模型简化分析

拉格朗日方程是通用六自由度工业机械臂进行动力学分析的常用方法。然而,当关节自由度多于三时,其动力方程的展开式相当复杂,完整地求出其表达式并不现实。考虑到通用工业机械臂的满足Pieper准则的特殊结构,只考虑机械臂的前三关节,并将腕部三个关节看作为动力效应的外部干扰,对其进行动力学分析,并通过ADAMS进行对比验证。结果表明,当只考虑机械臂前三关节时其动力学特性与考虑全部六关节相比不失一般性,且具有较小的误差。     

基于改进QPSO-NN的冗余机械臂逆运动学算法

针对某种冗余机械臂逆运动学求解的问题,提出了一种基于改进量子粒子群神经网络的求解算法。以冗余机械臂末端位姿为输入,经神经网络求得其逆解;针对神经网络输出结果误差较大的问题,把神经网络求初值加入初始化的粒子群中,通过基于Metropolis准则改进量子粒子群算法,避免了量子粒子群算法的早熟现象;以关节坐标经正向运动学求得的末端位姿和期望位姿的误差为适应度函数,对机械臂关节坐标迭代寻优。仿真结果表明该方法结合了神经网络算法的快速性和改进量子粒子群算法的精确性,满足求冗余机械臂逆运动学问题的速度和精度要求。     

奇异积分方程在裂纹板条动态断裂分析中的应用(I)

利用积分变换方法,将含Ｇｒｉｆｉｔｈ裂纹的无限长板条问题转化为Ｌａｐｌａｃｅ变换域中一Ｃａｕｃｈｙ型奇异积分方程。通过求解奇异积分方程和对裂纹尖端场的渐近分析,获得了Ｌａｐｌａｃｅ变换域中的动态应力强度因子。     

冗余空间机器人基座姿态调整的笛卡尔路径规划

空间机器人系统的机械臂和基座之间存在着动力学耦合,为了保证笛卡尔路径规划的同时可以调整基座的姿态,文章以冗余自由度空间机器人为研究对象,首先建立了空间机器人系统的运动学方程;由于存在一定的冗余度,通过将基座姿态运动方程与广义雅可比矩阵组合得到扩展后的雅可比矩阵,实现了基座和机械臂运动的协调规划;最后讨论了基座姿态无扰路径规划,并与零空间法进行了对比。建立平面三自由度空间机器人系统,分别采用零空间法和扩展雅可比矩阵法进行了基座姿态无扰路径规划和基座姿态跟踪路径规划,仿真结果验证了方法的有效性。     

进化计算在机器人轨迹规划中的应用研究

本文介绍了采用进化计算思想研制的机器人轨迹规划系统ＲＴＰ－１，提出多层次动态结构化编码方案，利用低中高三层进化算法分别优化距离、路径和关节角度偏差，基于多层综合优化策略解决多目标多约束工程优化问题，建立了次序相关问题求解的通用框架。在进化算法中，利用拉马克效应加快轨迹规划速度，在ＲＭ－５０１机械手上实现的任意空间直线和空间曲线轨迹规划具有良好的鲁棒性，规划轨迹的相邻臂构型间具有良好的柔顺性，规划轨迹的臂构型序列具有良好的平滑性。本文所采用的机器人轨迹规划方法具有通用性，可推广应用于各种动力学系统的研制。     

清末军队装备的毛瑟枪

清末军队装备的毛瑟枪王子林毛瑟枪是由德国人彼德·毛瑟（ＰｅｔｅｒＭａｕｓｅｒ１９３８－１９１４年）及其兄威廉·毛瑟（ＷｉｌｈｅｌｍＭａｕｓｅｒ１８３１－１８８２年）所设计,由毛瑟工厂和力佛工厂所制造的步枪和手枪。１８８４年（光绪十年）德国首次从１８７...     

几何非线性机械臂有限段传递矩阵法

提出了几何非线性柔性机械臂动力学有限段传递矩阵建模方法,该方法既保留了有限段法自动计及几何非线性和动力刚化的优势,又保留了传递矩阵法建模的方便灵活.算例表明,计算时间与自由度成正比,在已知运动规律的情况下,可直接求得所需的驱动力矩,反之亦然.该方法无需建立系统总体动力学方程,易于工程技术人员掌握,具有一定实用价值.     

基于模糊基函数网络的机械臂免模型输出反馈PD控制

针对无速度信息的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种带观测器的机械臂免模型模糊基函数网络输出反馈PD控制。所设计的模糊基函数网络被用来估计关节速度,并同时用来补偿系统的未知不确定。网络的权值及参数调整采用混合算法,且能够在线自适应实时调整,不需要离线学习阶段。所提出的观测器及控制器均不需要任何的机械臂动态模型(包括惯性矩阵逆),并通过引入PD控制使整个方案更易工程实现。基于Lyapunov理论证明了整个闭环系统一致最终有界。两关节机械臂试验结果进一步证明了这种基于观测器的反馈控制算法的有效性。     

关节对中误差对机械臂末端定位精度影响

针对机械臂关节对中误差对机械臂末端定位精度影响进行研究。以6自由度机械臂为研究对象,利用D-H法建立了机械臂运动学模型,并建立对中误差传递数学模型。利用蒙特卡洛方法以MATLAB为平台进行了误差分布仿真实验,得出了由于对中误差引起的机械臂末端定位误差分布特点,以及在不同对中误差等级下,机械臂末端定位误差概率分布情况。为对中误差修正提供了参考基础,同时为机械臂定位精度评价提供了定量化依据。     

基于新型滑模面的机械臂快速轨迹跟踪滑模变结构控制

从滑模变结构控制的趋近运动和滑模运动两个阶段人手,分别对影响其性能的滑模面和趋近律进行了设计．首先,基于线性滑模面和终端滑模面,设计了一种具有较快收敛速度的新型非线性滑模面,以缩短系统在滑模运动阶段的运动时间．同时,根据幂次趋近律提出了一种改进的趋近律设计方法,保证了其趋近运动的速度,并减弱了传统滑模变结构控制所固有的抖振．最后,将该方法用于机械臂的滑模轨迹跟踪控制策略设计,仿真结果表明,该策略保证了机械臂对期望轨迹的快速跟踪,具有较强的鲁棒性,并且验证了控制策略的有效性．     

欠驱动关节机械臂位置控制研究

以具有欠驱动关节的水平两自由度机械臂为研究对象,研究当驱动关节达到指定位置后,以幅值和频率可调的驱动关节角速度信号为控制输入量来控制欠驱动关节的位置。用平均法对欠驱动机械臂的拉格朗日动力学模型进行了简化,并基于简化后的模型给出了闭环非线性反馈控制律。仿真结果表明,所设计的闭环非线性反馈控制率能够使任意初始位置的欠驱动关节趋近其指定位置。     

基于灰狼算法的机器人多关节综合运动轨迹优化

针对机械臂运动需满足高效率和低冲击的问题,在分析机械臂轨迹规划流程的基础上,选取了机械臂末端运动轨迹的六个关键路径点,并基于灰狼算法以时间、平滑度为目标对机械臂运动轨迹进行了优化,获得pareto最优解集。对六自由度机器人的仿真结果表明:将灰狼算法与机械臂的轨迹优化结合能得到比较好的仿真结果,理论上实现了在运动过程中抑制振动,为解决该问题提供了新的方法。