摘要：目的研究叶片类零件精密测量、逆向与误差评定方法,为该类零件的精密加工提供数字化误差分布模型。方法针对接触式测头存在的空间径向偏置问题,基于四点标定法,建立空间数学模型,完成工具中心点(TCP)的标定;针对叶片点云分布散乱、无序等问题,提出基于多级B样条插值方法,进行叶片三维点云的曲面重建;最后基于迭代法,对叶片误差进行精确评定。结果对测量所得叶片点云,基于多级B样条与控制网格差异化细分的重建算法可以重建出高保真的连续曲面;误差评定算法可以完成测量结果与设计模型之间不小于0.01 mm的误差计算并得到分层分区的误差可视化云图。结论机器人接触式测量系统可以对叶片类复杂曲面完成高精度测量,采用基于B样条的三维重建算法可以快速的重建出叶片三维曲面;笔者提出的误差评定算法可以进行高精度叶片点云的误差计算,其分层分区结果对于叶片抛磨精加工阶段具有指导意义。

摘要：传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。

摘要：目的研究离散时间切换系统区间观测器的设计,实现所有子系统不稳定的离散时间切换系统状态估计,解决电主轴等复杂系统的状态监测。方法针对不稳定子系统组成的离散时间切换系统设计区间观测器,通过构造一类递减Lyapunov函数,利用驻留时间方法给出误差系统的指数稳定条件。结果在数值仿真中,所有子系统的状态不稳定,采用切换策略后所有子系统不稳定的离散时间切换系统状态稳定;区间观测器在未知干扰的影响下,仍然可以估计出离散时间切换系统状态。结论笔者提出的离散时间切换系统状态估计方法可为日后研究电主轴等复杂系统的状态监测提供理论基础。

摘要：为解决非线性双摆型塔式起重机欠驱动系统负载两级摆动幅值大、定位精度不高、抗干扰能力差的问题,基于能量强耦合的分析方法研究了塔式起重机转臂转动与两级摆角摆动之间的耦合关系,设计了一种防摆控制器,并通过李雅普诺夫方法和拉萨尔不变性原理证明了系统的稳定性。仿真实验结果表明,与其他应用广泛的控制方法相比,所提控制策略明显提升了负载的运送效率,有效地抑制了负载的两级摆角,消除了残余摆角,并且控制驱动力矩不会对系统造成冲击;在系统参数、目标位置变化和加入综合性外界干扰时,控制器具有优良的鲁棒性。所提控制策略具有良好的适应性和控制性能。

摘要：为了解决四旋翼无人机在吊挂负载飞行过程中吊挂负载在其水平方向摆角波动过大、不能消除、四旋翼无人机无法精确定位等实际工程问题,通过能量分析的方法研究提出了一种基于能量分析的四旋翼无人机吊挂飞行系统非线性耦合防摆控制器。首先,采用拉格朗日法建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统的二维动力学模型;然后,通过非线性能量耦合的方法设计了针对此系统的非线性耦合防摆控制器,通过拉塞尔不变性原理和李雅普诺夫方法证明了该闭环反馈控制系统的稳定性。结果表明,所提出的非线性能量耦合控制器能够适用于多种飞行运输情景,在其改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时均有良好的控制效果。最后,通过数值仿真,与其他基于能量分析的控制器,就其目标定位、摆角消除等控制效果进行了对比,结果表明所提出的控制器在改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时,均具有良好的鲁棒性。

摘要：为了解决塔式起重机二维空间建模参数不全以及三维建模对模型线性化导致模型不准确的问题,建立塔式起重机三维非线性化模型,基于系统能量分析研究了台车驱动与大臂转动、负载空间内摆角的关系,设计了带有积分项的控制器,然后通过李雅普诺夫方法对系统稳定性进行了证明。最后,仿真结果表明,与已有的成熟的控制方法相比,所提控制器的运送效率更高,抑制负载摆角的效果更好,台车位移与大臂转角的定位更准确,抗干扰能力更强。同时,在不改变系统控制增益的基础上,改变台车目标位移和大臂目标转角,系统仍保留上述特点。所提控制器具有更稳定的控制效果和更强的适应性。

摘要：在机械加工过程中,机床和工件之间会产生颤振,由于系统振动频率在不断变化,因此本文为解决颤振对加工造成的危害,设计实现了一种阻尼可调的剪切-挤压混合模式橡胶-磁流变液隔振器。通过对磁流变液进行挤压特性实验,得到其应力-应变曲线,接着对橡胶模具进行超弹性分析得到其本构模型,再应用有限元软件对隔振器进行电磁仿真分析与模态分析。最后通过频响分析实验得到随着磁场强度发生改变,磁流变液的刚度与阻尼发生改变,在外加激励的作用下隔振器能够充分利用频移特性,有效降低非期望振动对结构的动力响应,该隔振器可以应用于不同激振频率下的减振工况。

摘要：针对欠驱动门式起重机控制系统,设计了一种欠驱动门式起重机控制系统仿真实验。基于Euler-Lagrange方程建立门式起重机动力学模型,分析了门式起重机的非线性特性;采用Lyapunov方法设计了基于能量耦合的控制律;使用Matlab/Simulink软件设计了仿真实验。仿真实验结果表明:所提控制律提升了门式起重机控制的准确性和鲁棒性。所设计的控制系统仿真实验将理论分析与专业实践相结合,有助于学生对非线性欠驱动控制方法相关课程的学习和科学研究工作。

摘要：针对全陶瓷球轴承热变形小,在宽温域下轴承外圈与轴承座之间配合间隙变化较大的特点,建立了考虑温变配合间隙的全陶瓷球轴承-轴承座动力学模型。将轴承座与轴承外圈受热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。以轴承工作温度、工作转速、初始配合间隙为变量对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,考虑温变配合间隙的动力学模型能够准确模拟全陶瓷角接触球轴承在不同工作温度下的动态特性。随着工作温度的升高,全陶瓷球轴承振动整体呈现增大趋势,且振动幅度呈现非线性变化趋势。在全陶瓷球轴承外圈与轴承座配合处适当采用紧配合有助于减小高温下轴承外圈与轴承座之间配合间隙,提升变温工况下全陶瓷球轴承回转精度。研究工作可为全陶瓷球轴承状态分析提供参考,并为全陶瓷球轴承-转子系统优化设计提供理论依据。

摘要：针对全陶瓷球轴承刚度大,滚动体径向变形小于其尺寸误差,传统模型对其辐射噪声计算精度差的问题,考虑滚动体尺寸误差建立了适用于全陶瓷球轴承的动力学模型,并基于子声源分解理论对其辐射噪声特性进行了仿真分析与实验验证。结果表明,考虑滚动体尺寸误差的理论模型对全陶瓷轴承辐射噪声特性计算更为准确,滚动体尺寸误差会导致全陶瓷球轴承构件之间摩擦与撞击加剧,辐射噪声增大,且辐射噪声周向分布呈现明显不均匀性。全陶瓷球轴承球径差幅值与球径差幅值比的改变会影响承载滚动体与轴承套圈间相互作用情况,从而对辐射噪声周向分布造成显著影响。该研究为全陶瓷球轴承设计与辐射噪声分析提供了理论基础,对提升全陶瓷球轴承声学特性具有参考价值。