針對重型自卸汽車的開發(fā),應(yīng)用多體動力學(xué)分析軟件adams建立了自卸汽車數(shù)字化模型,進行了隨機路面下的平順性仿真試驗,綜合評價了自卸汽車駕駛員舒適性能。

基于修正的固定界面子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合法———craig-bampton法,利用多體系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析軟件msc.adams與有限元分析軟件msc.nastran完成對雙連桿柔性機械臂動力學(xué)建模,進行了運動學(xué)仿真分析,并且與剛性臂運動相比較,對柔性機械臂末端運動振動信號進行了頻譜分析。分析結(jié)果表明,這種方法在多柔體系統(tǒng)建模和分析中是精確和高效的。

通過hypermesh軟件,對實體模型簡化、單元類型選取、網(wǎng)格劃分等建模關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,建立了蹺板式開關(guān)裝置的有限元模型;并通過ls-dyna軟件對開關(guān)工作過程作了虛擬仿真和動態(tài)力學(xué)分析,得到了開關(guān)工作時各構(gòu)件的應(yīng)力變化圖,得出了觸點間接觸壓力隨時間的變化規(guī)律。為開關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化做了前期準(zhǔn)備。

降壓型、升壓型和升壓-降壓型dc-dc變換器是應(yīng)用廣泛的基本開關(guān)dc-dc變換器.電流模式控制開關(guān)dc-dc變換器在較寬的電路參數(shù)范圍內(nèi)具有兩個邊界,基于開關(guān)切換前后電感電流的上升和下降斜率,建立了斜坡補償電流模式控制開關(guān)dc-dc變換器的統(tǒng)一模型.該模型進行無量綱歸一化處理后只有三個參數(shù),可有效展示開關(guān)dc-dc變換器在電感電流連續(xù)傳導(dǎo)模式(ccm)和電感電流不連續(xù)傳導(dǎo)模式(dcm)時的動力學(xué)特性.利用此模型,導(dǎo)出了軌道狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移時的兩個分界線方程,由此確定了開關(guān)dc-dc變換器的穩(wěn)定周期1域、ccm魯棒混沌域和dcm弱混沌強陣發(fā)域三個工作狀態(tài)區(qū)域.開關(guān)dc-dc變換器二維參數(shù)映射圖和電流模式控制降壓型dc-dc變換器的電路實驗觀察驗證了由兩條分界線劃分工作狀態(tài)域的正確性.

研究潛孔鉆機優(yōu)化定位和結(jié)構(gòu)設(shè)計問題,潛孔鉆機鉆臂是一種復(fù)雜的多關(guān)節(jié)機構(gòu)的特點,傳統(tǒng)的方法采用機器人動力學(xué)模型求解困難。為了提高設(shè)計的可靠性和有效性,提出一種虛擬樣機技術(shù)進行設(shè)計,建立仿真系統(tǒng)。首先采用pro/e和adams建立鉆臂虛擬樣機模型,再結(jié)合實際工況對鉆臂四個典型動作進行動力學(xué)仿真,得到各液壓缸受力變化曲線。實驗結(jié)果進行了對比。實驗表明仿真模型和仿真結(jié)果合理可靠,為進一步進行鉆臂設(shè)計和研究提供了可靠的參考依據(jù)。

主要研究了往復(fù)式活塞隔膜泵動力端滑道磨損故障的動態(tài)特性。筆者借助于-接觸二狀態(tài)模型,對隔膜泵動力端的滑道磨損進行了動力學(xué)建模,并作了數(shù)值仿真,研究了不同磨損間隙時的動態(tài)特性,繪制了龐加萊截面圖,并求取了系統(tǒng)最大李雅普諾夫指數(shù)。研究表明:當(dāng)滑道磨損時,系統(tǒng)處于混沌狀態(tài),且隨著磨損量的增加混沌程度增加,系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)也有所增加,可以用最大李雅普諾夫指數(shù)進行滑道磨損程度的監(jiān)控。

索結(jié)構(gòu)因其輕、柔及高強度等特性被作為受拉構(gòu)件廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域.一方面,環(huán)境載荷激勵下索結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了復(fù)雜的大幅動力響應(yīng),給結(jié)構(gòu)帶來危害;另一方面,索結(jié)構(gòu)是一個同時含有平方和立方非線性的典型力學(xué)系統(tǒng),具有非常豐富的非線性動力學(xué)行為.因此,索動力學(xué)的研究受到了工程界和力學(xué)界的廣泛關(guān)注,產(chǎn)生了大量的研究成果.本文嘗試從索結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模、非線性內(nèi)共振分析、支座運動激勵下的索動力學(xué)以及復(fù)雜環(huán)境載荷作用4個方面對索動力學(xué)研究進行總結(jié),并討論目前研究的局限性.

索結(jié)構(gòu)因其輕、柔及高強度等特性被作為受拉構(gòu)件廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域.一方面,環(huán)境載荷激勵下索結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了復(fù)雜的大幅動力響應(yīng),給結(jié)構(gòu)帶來危害;另一方面,索結(jié)構(gòu)是一個同時含有平方和立方非線性的典型力學(xué)系統(tǒng),具有非常豐富的非線性動力學(xué)行為.因此,索動力學(xué)的研究受到了工程界和力學(xué)界的廣泛關(guān)注,產(chǎn)生了大量的研究成果.本文嘗試從索結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模、非線性內(nèi)共振分析、支座運動激勵下的索動力學(xué)以及復(fù)雜環(huán)境載荷作用4個方面對索動力學(xué)研究進行總結(jié),并討論目前研究的局限性.

進入鍋爐的給水中如果含有氧氣,將會使給水管道、鍋爐設(shè)備及汽輪機通流部分遭受腐蝕,縮短設(shè)備的壽命。除氧器的主要作用是用它來除去鍋爐給水中的氧氣及其他氣體,保證給水的品質(zhì)。目前,對于除氧器動態(tài)數(shù)學(xué)模型已有比較成熟的研究。由于現(xiàn)場工況復(fù)雜,除氧器全工況數(shù)學(xué)模型也比較復(fù)雜,不易理解。也有基于simulink搭建的仿真模型,但內(nèi)部機理不夠直觀。系統(tǒng)動力學(xué)仿真采用流量存量圖來構(gòu)建模型,不僅簡潔直觀,而且能夠體現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部各變量之間的相互關(guān)系,這也是將其應(yīng)用于電廠建模與仿真上的優(yōu)勢。

對走鋼絲機器人姿態(tài)的模糊滑?？刂茊栴}進行了研究。在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,利用拉格朗日方法建立了走鋼絲機器人的動力學(xué)模型,為克服模型的強非線性和模型參數(shù)難以測量等實際難題,基于合理的假設(shè),簡化出適合于模糊滑模控制技術(shù)的系統(tǒng)模型,并根據(jù)所建立的模型設(shè)計了模糊滑?？刂破?。matlab仿真表明,所提出的控制策略有較好的跟蹤效果。為了進一步驗證控制策略的可行性,進行了實物樣機的實驗驗證,實驗和仿真結(jié)果基本吻合。

蛙式打夯機的建模與數(shù)值模擬問題是典型的受到多個含摩擦單邊約束作用的多體系統(tǒng)動力學(xué)問題。通過對蛙式打夯機及其工作環(huán)境的合理假設(shè),建立蛙式打夯機的簡化多體模型。利用第一類拉格朗日方程,得到其動力學(xué)方程,它受到兩個含摩擦單邊約束的作用。采用沖量-速度層面上的時間步長算法以及與判斷stick-slip狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件等價的線性互補公式,對蛙式打夯機的整個工作過程進行數(shù)值模擬。計算結(jié)果完整地模擬了蛙式打夯機的行進過程中的stick-slip現(xiàn)象和周期性離地-夯擊地面的過程。利用數(shù)值結(jié)果對衡量打夯機性能的兩個重要參數(shù),即蛙式打夯機行進速度和每次夯擊過程中地面吸收的機械能進行計算。

以平面雙連桿彈性機械臂為對象,采用相對坐標(biāo)系法,利用圓向量函數(shù),建立了bernoulleuler梁的離散化動力學(xué)模型,并且進行了數(shù)值仿真.

柔索并聯(lián)機器人采用柔索代替連桿作為機器人的驅(qū)動元件,它結(jié)合了并聯(lián)結(jié)構(gòu)和柔索驅(qū)動的優(yōu)點。500m口徑大射電望遠鏡(fast)粗調(diào)系統(tǒng)是通過六根索長的協(xié)調(diào)變化使饋源艙作跟蹤射電源的六自由度運動,其工作特點類似并聯(lián)機器人,因此也被看作柔索并聯(lián)機器人。基于fast5m縮比實驗?zāi)Ｐ?首先進行了逆運動學(xué)分析;其次,采用拉格朗日方程建立了柔索并聯(lián)機器人的逆動力學(xué)模型;最后,針對結(jié)構(gòu)特點模擬作用在饋源艙上的隨機風(fēng)荷,設(shè)計了用模糊控制器自動調(diào)整免疫系統(tǒng)反饋規(guī)律的免疫pid控制器來控制饋源軌跡跟蹤的風(fēng)振響應(yīng)。數(shù)值結(jié)果驗證了該主動控制策略能夠有效衰減風(fēng)荷振動,從而提高了饋源軌跡跟蹤精度。

針對磁懸浮開關(guān)磁阻電機這一多變量、非線性、強耦合系統(tǒng)解耦控制時逆動力學(xué)模型難以獲取的問題,提出一種基于最小二乘支持向量機的逆動力學(xué)建模與解耦控制方法。介紹磁懸浮開關(guān)磁阻電機工作原理,給出懸浮力和轉(zhuǎn)矩的動力學(xué)模型,分析模型的可逆性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合最小二乘支持向量機擬合與逆模解耦線性化特點,研究磁懸浮開關(guān)磁阻電機的最小二乘支持向量機逆動力學(xué)建模與解耦控制方法,給出逆動力學(xué)建模與優(yōu)化過程,設(shè)計前饋和反饋環(huán)節(jié)對系統(tǒng)進行復(fù)合控制。仿真及實驗結(jié)果表明:逆動力學(xué)模型實現(xiàn)了系統(tǒng)的解耦線性化,復(fù)合控制系統(tǒng)具有良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。

針對地下水動力學(xué)課程教學(xué)中存在的部分問題，改革地下水動力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容與訓(xùn)練內(nèi)容，建設(shè)互動式授課模式與平臺，開展預(yù)設(shè)問題的輔助教學(xué)模式和計算機數(shù)值模擬與仿真教學(xué)方法。改革實驗教學(xué)方法，構(gòu)建開放式實驗教學(xué)模式，建設(shè)野外試驗與實踐教學(xué)基地。通過教學(xué)改革，深化理論教學(xué)、實踐教學(xué)與創(chuàng)新培養(yǎng)，為水文與水資源工程專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)探索一條新的模式。

4tps-1ps四自由度并聯(lián)平臺是針對穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)需要而設(shè)計的一種新型并聯(lián)機構(gòu),具有3個獨立的轉(zhuǎn)動自由度和1個移動自由度.對該新型并聯(lián)平臺進行運動學(xué)分析,將其分為上平臺、電動缸、從動支鏈3個部分,利用拉格朗日方法建立了完整動力學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上提出一種適用于該并聯(lián)平臺的位姿閉環(huán)魯棒控制策略.采用該并聯(lián)平臺特有的實時正解得到上平臺實際位姿進行反饋,將平臺作為一個整體進行控制,在任務(wù)空間內(nèi)設(shè)計滑模變結(jié)構(gòu)控制器,進行兩自由度復(fù)合運動控制實驗.結(jié)果表明,該控制策略是有效的,提高了平臺的軌跡跟蹤精度,平均位姿跟蹤精度優(yōu)于0.05°.

針對現(xiàn)有兩輪機器人轉(zhuǎn)彎速度較低問題,提出一種可軸向擺動的新型兩輪機器人設(shè)計方法.該方法使用連桿控制機構(gòu)擺動來調(diào)整機構(gòu)的重心分布,實現(xiàn)機器人在小轉(zhuǎn)彎半徑條件下穩(wěn)定運動的目的.基于拉格朗日方程方法,對機器人的小擺角自由度進行了動力學(xué)建模與分析,得到了系統(tǒng)動力學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種狀態(tài)反饋控制器.運用matlab/simulink進行控制器系統(tǒng)仿真,驗證了控制器在機器人穩(wěn)定控制方面的有效性.結(jié)果表明,該兩輪機器人機構(gòu)設(shè)計思路及運動控制手段可有效提高系統(tǒng)運動穩(wěn)定性.

針對柔性并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)振動及控制問題,提出在并聯(lián)機器人的柔性構(gòu)件上附加多組成對的壓電換能器進行振動測量和主動振動控制的方法。首先,設(shè)計了基于直線超聲電機驅(qū)動的3-prr(p代表移動副,r代表轉(zhuǎn)動副)柔性并聯(lián)定位平臺;其次,根據(jù)hamilton方程和假設(shè)模態(tài)法,并考慮到每條支鏈中柔性桿終端的實際邊界條件,分別建立了三條對稱支鏈和移動平臺的動力學(xué)模型,通過施加閉鏈約束方程,得到了3-prr柔性并聯(lián)平臺的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)方程;然后,為有效抑制振動,在柔性桿上安裝多組成對的壓電驅(qū)動器和傳感器,從而使柔性桿具有智能結(jié)構(gòu)的特性;最后,基于此模型,提出了采用pd反饋控制器和srf應(yīng)變率反饋(strainratefeedback)控制器相結(jié)合的混合控制方法來進行軌跡跟蹤與振動抑制,并給出了基于李雅普諾夫理論的穩(wěn)定性證明。matlab仿真結(jié)果表明:所提出的基于多組壓電換能器的混合控制方法可以使動平臺在準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo)軌跡的同時,實現(xiàn)對柔性桿殘余振動的快速抑制,進而提高定位平臺的效率和精度,為后續(xù)的工程實驗提供了理論支撐。

以浮球式慣導(dǎo)平臺的懸浮穩(wěn)定為研究對象,全面分析了平臺的干擾特性,建立了液浮支撐模型,推導(dǎo)了在受擾條件下穩(wěn)定部件的六自由度運動方程.針對外部環(huán)境、流場阻力、模型參數(shù)不確定、未建模動態(tài)和測量噪聲等干擾問題,設(shè)計了基于高增益擴張觀測器的滑?？刂破?數(shù)值仿真表明,液浮穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可以有效隔離外界干擾的影響,提高平臺的抗干擾能力;所提出的控制方法可以有效抑制系統(tǒng)的抖振,實現(xiàn)平臺的高精度快速穩(wěn)定控制.與前期的研究相比,控制器的動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性能提升了50%.

根據(jù)某型強夯機的技術(shù)參數(shù)和使用要求,采用三維建模軟件pro/e和機械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件adams,建立某型強夯機的虛擬樣機模型,完成了后傾動力學(xué)仿真,獲取了彈簧式防后傾裝置的彈簧變形量以及表征主臂后傾幅度大小的主臂質(zhì)心y向位移,驗證了該型強夯機防后傾裝置的有效性。

進行適用于空間微環(huán)境的磁懸浮六自由度隔振系統(tǒng)動力學(xué)研究,設(shè)計磁懸浮隔振平臺結(jié)構(gòu),借助有限元軟件分析振源中隔振平臺定子模態(tài);分析磁懸浮隔振平臺不同擾動力作用下系統(tǒng)耦合非線性特性,建立面向控制的非線性動力學(xué)模型;通過仿真研究系統(tǒng)對不同激勵擾動下的動力學(xué)響應(yīng)。該研究為控制算法設(shè)計提供理論基礎(chǔ)及依據(jù)。

艦用框架斷路器受沖擊載荷作用后的沖擊響應(yīng)特性對艦船電力系統(tǒng)能否可靠運作起著重要作用。本文建立艦用框架斷路器沖擊系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,然后對沖擊載荷作用下框架斷路器進行了有限元建模和動力學(xué)仿真,分析了施加不同方向沖擊載荷和施加不同大小沖擊載荷時框架斷路器機構(gòu)的位移、加速度、應(yīng)力歷程、能量變化等動態(tài)響應(yīng)特性,探討了研究艦用框架斷路器機構(gòu)沖擊響應(yīng)的新思路和方法。最后,對艦用框架斷路器抗沖擊設(shè)計提出了一些建議。