大扭矩液压制动器建模分析

为了实现大扭矩液压制动器的精确控制,首先研究了双喷嘴挡板伺服阀的结构及工作原理,建立了其力学、电磁学及流体力学的平衡方程,并根据被控负载的特性最终推导出摩擦制动器的闭环传递函数;然后,采用系统辨识的方法推导出闭环传递函数模型的结构参数,得出摩擦制动器的精确模型;最后,搭建了摩擦制动器惯性试验台架,并通过样机试验验证了模型的正确性。     

自由漂浮空间机器人关节故障锁定位置辨识

针对自由漂浮空间机器人在关节故障情况下关节锁定位置的辨识问题,根据其线动量守恒和角动量守恒特性,建立了关节故障锁定位置辨识的误差模型,提出了利用混沌粒子群优化(CPSO)搜索关节故障位置的辨识算法。最后采用虚拟样机技术,建立了空间机器人系统的虚拟样机,对空间机器人系统进行动力学仿真,获取了运动数据,采用此数据对提出的关节故障位置辨识算法进行了有效性验证。     

基于SimulationX的抢救车作业装置液压系统能耗特性

针对装甲抢救车作业装置阀控液压系统发热量大、能耗高和效率低等问题,分析了其工作原理,构建了液压系统数学模型,并在Simulation X中建立了仿真模型。通过设定标准工作流程,对空载工况下液压系统主要元部件的功率变化情况进行了分析,并对比分析了空载和重载工况下的能耗特性,最后针对阀控液压的能耗特点,提出了相应的节能对策,以降低系统的能量损耗、提高系统的能量利用率。     

液压驱动型四足机器人对角小跑步态本体水平位置控制方法

为了对对角小跑中四足机器人本体的水平位置进行控制,建立基于沿支撑线方向运动分解的机器人近似动力学模型,将本体和对角支撑腿简化为一个七连杆结构和一个线性倒立摆,并且基于线性倒立摆解析模型提出摆动腿落足点位置计算方法,进而实现对本体水平位置的控制。针对液压作动器伸缩速度受限的问题,利用单腿冗余关节将关节角速度优化问题转化为标准二次型规划问题,通过设计二次型规划问题解法,降低对摆动腿关节角速度的需求,并且避免了传统伪逆方法可能产生的腿部奇异位型。仿真和实验结果表明:该方法能够实现在关节角速度受限的情况下,有效跟踪本体水平位置的期望轨迹。     

考虑黏弹性材料随机性的被动约束层阻尼梁动力学分析

采用传递函数方法研究了阻尼层黏弹性材料随机性对被动约束层阻尼(PCLD)梁动力学特性的影响。由Hamilton原理建立了PCLD梁六阶运动微分方程,通过引入状态向量,建立了系统的状态空间方程,利用传递函数方法得到了梁的固有频率和损耗因子。以黏弹性材料分数导数模型中的参数作为基本的随机变量,并假设其服从正态分布,使用Monte Carlo直接抽样法考察了材料模型参数的随机性对结构固有频率和模态损耗因子的影响。计算结果表明黏弹性材料参数的随机性对梁动力学特性的变异系数影响较大,模态损耗因子的变异系数最大值是材料参数变异系数的4.5倍。     

“尼罗河魔鬼”柔性长鳍运动曲面建模与仿真

以"尼罗河魔鬼"柔性长背鳍的波动运动为研究对象,综合考虑影响柔性长鳍运动建模的诸因素,建立了描述柔性长鳍波动运动时动态曲面的数学模型,并根据试验观测获得的仿生对象相关数据及对运动学模型中相关要素的简化假设,对仿生对象鱼体及柔性长鳍动态曲面进行仿真计算,通过与试验观测获得的照片进行对比,表明建立的柔性长鳍运动曲面模型通过合理设置各种参数,能够较好地描述柔性长鳍的波动运动,具有较强的适应性和通用性.柔性长鳍运动学模型的建立为其动力学研究及其基于有限元方法的仿真计算奠定了数学基础.     

装甲车辆磁流变座椅振动控制方法研究

对磁流变阻尼器进行力学性能试验,通过遗传算法进行参数辨识得到了磁流变阻尼器的Bouc-Wen模型;通过分析剪式座椅悬架受力,建立了磁流变座椅单自由度非线性动力学模型;根据座椅悬架动力学模型分析了刚度和阻尼对其振动特性的影响;制定了模糊控制策略,分别对刚度和阻尼进行控制并进行仿真和试验.结果 表明:基于模糊控制的变刚度变...     

路面对坦克火炮动态特性影响的计算机模拟

就不平地面行驶时坦克火炮系统的动态特性进行了动力学建模和仿真,主要包括:通过随机抽样法建立双侧不平地面模型,采用状态方程法建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、火炮的运动模型,并编制相应的程序进行了仿真。将路面-坦克-火炮相互作用过程体现出来,更加全面和客观地反映了坦克行进过程中火炮的动态特性,比实车测量法获得火炮运动特性的方法更为高效和系统,对于坦克火控系统的综合仿真有着积极的作用。     

三关节机器人的神经网络补偿自适应控制器设计

三关节机器人广泛用于工业生产、轮式或履带式排爆机器人,为了补偿由于机器人结构参数、作业环境干扰等不确定性因素造成的机器人动力学模型的不确定性,将机器人动力学模型分解为名义模型和误差模型两部分,其误差模型采用RBF神经网络进行补偿,得到其估计信息,神经网络的输出权值根据Lyapunov稳定性理论采用自适应算法进行调整。所设计的神经网络补偿自适应控制器解决了不确定性机器人动力学系统控制器设计的不确定性问题,同时,通过定义Lyapunov函数,证明了控制器能渐近、稳定地跟踪期望轨迹。机器人的3个关节在控制器的作用下,约在5 s时达到期望轨迹,神经网络约在5 s时逼近机器人动力学模型的误差模型,实验结果表明了机器人关节对期望轨迹具有良好的轨迹跟踪性能。     

某型履带车辆液压助力变速操纵系统仿真

应用AMESim软件对某型履带车辆液压助力变速系统建立仿真模型,调整系统中部分参数为模型注入故障信息,对系统进行了故障仿真,获得了系统异常动态特性与系统元件故障之间的联系,为该系统的故障诊断提供了参考依据。结果证明该仿真模型可模拟实际系统的故障响应。     

车辆动力换挡过程液压系统动态特性仿真

建立了某车辆换挡离合器液压系统压力控制阀动力学模型并进行了仿真,通过实验验证了所建数学模型和仿真计算方法的正确性与有效性,分析了不同结构参数对压力控制阀充油过程的影响,研究结果可以为车辆液压系统的设计、改进及预测提供理论依据.     

潮流与风对单点系泊系统运动稳定性的影响研究

应用时域仿真的方法研究了风与潮流作用下单点系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度运动微分方程,据此建立了系泊系统的多自由度计算机仿真模型。风与潮流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了数值仿真研究。以潮流速度和系缆长度为分岔控制参数,在参数平面上给出了油轮系泊运动的Hopf分岔集,它将参数平面分为两个系统动力学行为本质不同的区域。研究表明,与潮流(顶流)单独作用的情形相比,顶风条件增加了油轮静止系泊位置的Liapunov稳定性。     

海水淡化系统余压能回收过程的仿真模拟

针对阀控式海水淡化能量回收装置增泄压过程中压力波动和浓盐水海水掺混导致反渗透膜组件工作负担变大的问题,对增压容器和增压过程建立模型,使用流体力学软件Fluent仿真增压过程,得到了增压过程液压缸内部流域的压力和速度分布。探究了混合段液柱活塞的形成过程和长度变化,通过对比液压缸结构和进水口流速变化对混合程度的影响,给出了用混合段做液柱活塞的参数特性和适用性,为海水淡化系统余压能回收设计提供依据。     

利用振动信号诊断发动机气门间隙异常故障

提出了利用气缸盖表面振动信号诊断发动机配气机构气门间隙异常故障的方法,分析了气缸盖表面振动响应与气门机构状态的关系。通过实验和计算,从气缸盖表面的振动信号得到气门间隙异常状态的信息。在此基础上,提出了一种简单有效的时域分析诊断方法。     

环形串联直缸发动机配气系统设计

环形串联直缸发动机具有功率密度高、惯性力小等诸多优点,但其运行时气缸转子始终绕输出轴周向转动,使得传统发动机静态的配气方法不再适用。因此,研究设计一种能够满足该型发动机进排气需求的新型配气系统意义重大。针对该型发动机独特的环形串联结构和差速运动特性,研究了各转子气缸的容积变化规律,分析了各转子气缸进排气相位与转子转角之间的关系,创新设计了一种基于气道复用的动态位置配气系统。根据二冲程发动机配气方案设计加工了配气系统零部件,并通过高压气动实验完成了对该型发动机的动态进排气过程。实验结果表明,当给定外加驱动气压0.25 MPa时,发动机能够以约200 r/min的速度稳定运转,有效验证了该配气系统的可行性。     

基于缸盖振动的燃油喷射系统故障诊断

对V型12缸柴油机缸盖振动燃烧段信号与缸内压力进行了时域对比,分析了失火时的缸盖振动响应,研究了供油规律随转速变化情况。分析表明缸盖振动中包含喷油器针阀落座的振动响应,研究了基于短时能量动态双阈值端点检测提取针阀落座响应时间特征的方法,利用振动信号的峰值加速度来表征针阀落座的强度。在不同工况及不同状态下提取了针阀落座时间及强度的振动特征,结果表明：振动特征能够有效反映针阀的工作情况,可以用于燃油喷射系统故障的诊断。     

惯组动态测试台误差分析及附加运动补偿算法

为了完成惯组的高精度、大动态测试任务,基于Gough-Stewart平台设计了电动六自由度惯组动态测试台。建立了系统的误差模型并分析了电动缸长度误差对系统精度的影响,分析了电动缸在惯组动态测试台运动过程中产生的被动螺旋附加运动,并对该运动补偿算法进行了研究。对被动螺旋附加运动产生的误差进行量化分析,结果表明,被动螺旋附加运动对惯组动态测试台的位姿精度存在非常显著的影响。为了消除该影响,编制了补偿算法,并将其应用于惯组动态测试台的实时控制系统中。实验结果表明,经过算法补偿后,惯组动态测试台的位姿精度达到了设计指标要求。     

双控制回路电静液作动器建模及控制器设计

针对典型电静液作动器存在响应速度较慢的问题,将伺服阀引入其中,采用压力和位置双控制回路体系,阐述了其工作原理和建立了数学模型。同时作动器作为参数不确定性和外负载力变化的系统,在压力控制回路中,考虑其不确定性范围和性能指标要求基础上,基于定量反馈理论(QFT)设计了压力控制器。在位置控制回路中,运用动态压力校正伺服阀流量,消除外负载力的影响;并把位置误差引入压力控制回路,以提高其响应速度。仿真结果表明,其综合性能较好且便于工程实现。     

柔性长鳍仿生装置波动控制技术

以“尼罗河魔鬼”柔性长鳍的波动运动为背景,主要研究了柔性长鳍仿生装置的波动控制技术。首先研究了柔性长鳍推进波产生原理及其技术实现方案;其次,针对仿生装置的实际系统建立了鳍面运动学模型,从中提取了能够实现柔性长鳍多种波动模式的波动控制参数,并对柔性长鳍几种特定波动模式的实现方法进行了仿真研究;进一步,根据仿生装置的物理约束条件提出了控制参数的合法性判据;最后,研究了柔性长鳍仿生装置的波动控制策略及其控制流程。研究结果表明柔性长鳍仿生装置通过合理设置控制参数能够模拟仿生对象的多种波动运动模式,并实现推进波的多参数控制,能够满足柔性长鳍多种波动参数下的非定常流体动力学测试的需要。     

采用遗传算法的电控增压器电磁阀优化设计

运用Ansoft Maxwell软件建立电磁阀的动态响应特性仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。利用模型集成ISIGHT软件的方法,对影响电磁阀动态响应特性的参数进行灵敏度分析,得出各个参数对动态响应特性的Pareto图。基于遗传算法对电磁阀进行多参数优化设计,获取最佳参数组合,并利用电磁阀动态响应特性试验台架,开展参数优化前后电磁阀动态响应特性的对比试验研究。试验结果表明：相比于原参数方案,参数优化后的电磁阀动态响应特性得到大幅度提升,其开启响应时间缩短了59.1%,关闭响应时间缩短了47.2%。