摘要：为综合得到解耦混联机器人构型,基于GF集理论提出一种简单而有效的解耦混联机构型综合方法及其构型法则。首先阐述GF集的概念及运算法则;其次通过GF集元素组合和转动轴线迁移定理构造混联拓扑结构,并给出机构输入运动副选择原则和解耦分支设计准则,确保了混联机构运动解耦性;然后根据该构型综合原理,完成2T2R四自由度解耦混联机构型综合具体过程;最后,针对所综合的解耦混联机构,运用混联机构末端分析方法求解其机构的自由度,同时求得其雅克比矩阵,验证了该机构的解耦特性,进一步证明了该构型方法的有效性。

摘要：为了简化四旋翼飞行器控制器的设计和验证过程,设计了一个硬件在环仿真实验平台。首先,简述了硬件在环仿真实验平台的技术方案和软硬件组成。实验平台由地面站程序、四旋翼飞行器和Vicon运动捕捉系统组成。为了能够有效实时地控制四旋翼飞行并实现飞行器与地面站之间的高速率数据传输,设计了一个有效的无线通信协议。其次,在此基础上,建立了四旋翼飞行器的动力学模型。之后,完成了PID控制器设计并用于验证实验平台的有效性和可靠性。最后,在实验平台上完成了四旋翼飞行器的悬停飞行实验,其结果表明四旋翼飞行器能够很好地跟随地面站的控制命令,证明了实验平台的可行性和有效性。

摘要：在研究奥米亚棕蝇定位机制的基础上,首先运用传递函数方法设计了一种仿生三维声定位电学装置,为此搭建了4种电路原型,电路原型由测量单元与耦合单元组成,最后讨论并优化了与提高灵敏度相关的参数。理论分析和仿真结果表明,所设计的声定位电学装置与其他装置相比,具有尺寸小、定位精度高等优点,可为进一步研究奥米亚棕蝇这种精确感知声源的能力及其对波达角的高精度定位应用提供参考。

摘要：考虑工作辊和支撑辊的传动轴弯曲和变形在传递运动中形成储能环节作用,将电动机、纯惯性负载以及联结二者的等效传递轴所组成液压伺服系统作为多质量的非刚体对象,建立多质量体的伺服传动系统模型。对轧机运行过程中有弹性负载力和外负载力的跳变的工况,提出应用自抗扰控制策略,并设计了伺服系统的非线性扩张状态观测器。最后,根据某冷轧机液压伺服位置控制系统的物理参数,对带冷轧机液压伺服位置系统进行仿真研究。验证对非刚体系统设计的自抗扰控制策略的有效性,能够实现快速且精确的液压位置跟踪控制。与传统的PID控制方法相对比,自抗扰控制策略使得非刚体液压伺服控制系统具有更快的响应速度和更强的抗扰能力。

摘要：为了解决传统微定位平台运动范围小、寄生运动和交叉轴耦合严重导致运动精度低等问题,提出了一种音圈电机驱动的全簧片式大行程、空间多自由度并联柔性解耦微定位平台。首先,介绍了含簧片型柔性球铰的大行程多自由度并联柔性机构的结构和变形原理。接着,以空间三自由度为例,推导了动平台的运动学方程,建立了机构的输入刚度模型,并基于柔度矩阵法对柔性球铰进行了柔度建模和设计,从而确定了微定位平台的参数。此外,分别对三自由度方向进行了系统动力学模型辨识,并基于模型设计了一种相位超前PI反馈控制结合滑模前馈控制的复合控制器。最后,搭建了平台实验系统来验证其轨迹跟踪性能。实验结果表明:与经典的PID控制相比,该复合控制方法能够使得轨迹跟踪性能提高95%以上,加入的滑模前馈也能够有效消除单纯反馈控制产生的相位滞后。并且,所提出的多自由度微定位平台能够实现±3.23 mm×±21.50 mrad×±20.30 mrad的运动范围,具有行程大、稳定性好和精度高等特点,可以用于许多需要大行程高精度的空间定位场合。

摘要：为了进一步了解拼焊板结构的耐撞性以提高其设计水平,将其设计变量(例如材料等级和厚度属性等)在离散空间内给定并进行耐撞性优化设计.分析了焊缝位置和焊点间距对耐撞性能的影响,通过对比可知前者对加速度影响更大.结合非支配序列遗传算法对拼焊板结构进行了多目标优化设计,优化后结构的峰值力降低31.09%,比吸能增加6.84%.优化结果表明:该优化策略能为车身拼焊板结构的轻量化和耐撞性设计提供指导,具有一定的工程意义.

摘要：电容式微加工超声换能器(Capacitive micromachined ultrasonic transducers,CMUTs)在超声成像与治疗、3D超声姿态识别等领域具有广泛应用需求。将CMUTs与ICs进行集成是减小寄生电容、提高信噪比的重要途径,然而目前基于熔融键合的CMUTs制备技术需要高温条件(>1000℃),无法实现与ICs的集成制备。开发基于共晶键合的CMUTs制备工艺是解决上述问题的有效途径。针对该低温工艺,设计了圆形和正六边形空腔CMUTs单元及相应的阵列结构,利用有限元仿真和理论公式分析了CMUTs结构的塌陷电压、谐振频率以及其薄膜在热应力、大气压力条件下的变形。分析结果表明CMUTs塌陷电压及谐振频率在预期范围内,其薄膜在热应力、大气压力作用下不会发生塌陷。对所制备的CMUTs芯片的形貌、结构尺寸、电容以及阻抗频率特性开展试验研究。结果表明芯片形貌、结构参数、电容以及阻抗频率特性与设计预期一致,芯片能正常工作;测试结果验证了CMUTs结构设计与制备工艺的可行性。这些研究对进一步实现CMUTs与ICs的集成设计与制备提供了基础。

摘要：针对混流式多级泵结构参数众多,内部流动复杂,效率提升困难的问题,基于雷诺时均N-S方程,建立了混流式多级泵性能数值预测方法,并对其叶轮叶型进行优化设计。首先对首级叶轮几何参数优化设计,并进行全因子试验,发现线性回归方程失真,进而在初步设计方案的基础上增设星号点进一步设计试验,最终完成曲面响应的优化设计并绘制响应面图形,并进行了多个流量工况的五级泵数值预测和试验验证。研究结果表明:基于曲面响应求解的回归方程能准确预测叶轮参数,与优化模型数值计算结果相比效率预测偏高0.1353%,扬程预测偏低0.02573 m,误差均小于1%;拟合回归方程时,单因子对效率的影响顺序为D(0.012)﹥B(0.061)﹥A(0.133)﹥C(0.448),单因子对扬程的影响顺序为D(0.000)=B(0.000)﹥A(0.101)﹥C(0.151),B(叶轮叶片中间流线进口安放角)和D(叶轮叶片出口安放角)是影响效率和扬程的强显著因子;单级泵与五级模型泵两者效率特性曲线近似平行,扬程特性曲线在0.8Q_(d)~1.2Q_(d)范围内基本一致,说明以单级叶轮优化为基础对多级泵进行优化设计的方法可行。

摘要：将具有呼吸型斜裂纹的转轴作为研究对象,结合非线性输出频率响应函数(NOFRF)理论对转轴上的斜裂纹故障进行识别。根据非线性输出频率响应函数理论及辨识算法求出系统不同阶次的NOFRF值,并对斜裂纹转子在不同裂纹深度时的NOFRF值进行分析。实验结果表明,随着裂纹深度的增加,系统的非线性特性会随之变强,根据系统的NOFRF值对裂纹的不同深度比较敏感这一特征,从而实现对转轴上的斜裂纹故障进行准确的诊断。

摘要：传统的幕墙结构设计,往往忽略施工过程对其安全性的影响,这种近似的分析方法会与实际情况有较大差异,结果不可信。尤其对于超高层建筑,其施工过程中力学变化复杂,对幕墙整体安全性的影响具有一定未知性,需要深入分析。针对此问题,结合刚度迁移法对上海中心大厦幕墙施工过程进行研究,重点分析了典型分区幕墙支撑结构应力及吊杆变形在施工中的变化;利用显式有限元方法分析了伸臂桁架的合拢次序,保证了幕墙施工的安全性。结果表明:幕墙支撑结构应力在各施工阶段存在差异,幕墙玻璃施工结束后,应力达到最大值,后续施工中,应力逐渐减小;吊杆最大竖向变形量出现在本区幕墙玻璃施工中;为保证幕墙施工的安全性,应合理安排伸臂桁架的合拢次序及时间。