摘要：针对自主机动飞网机器人多系绳编织结构的动力学建模难题,首先提出利用无向图描述飞网机器人的结构,然后依据系绳杨氏模量极大的特点,设计间隙函数和约束反力,基于Hamilton原理建立飞网机器人数学模型,并设计一种基于Lemke算法和龙格库塔积分的解算方法;针对其网型保持问题,设计一种"双层优化伪动态逆内环+变结构控制外环"的控制方法。仿真结果表明,设计的控制器能够有效控制飞网机器人沿指令轨迹运动,并很好保持其网型,避免飞网机器人任务过程的变形和轨道径向移动。

摘要：为减小路面随机激励对机载相机的成像危害,对无人机地面隔振系统进行了动力学建模与优化设计.首先根据无人机起落架缓冲要求以及空中隔振约束条件,计算了起落架以及隔振器参数的选取范围.然后建立了地面隔振系统的动力学模型,采用滤波白噪声模拟路面不平度的方法分析了路面随机激励对机载相机的影响.最后以机载相机加速度与角位移均方根最小为目标,利用多岛遗传算法与二次规划法组合优化对隔振系统参数进行了优化.结果表明:优化后相机的加速度均方根由0.63m/s2减小为0.25m/s2,减小了60.3%,角位移均方根由405″减小为147″,减小了63.7%.优化方法提高了起落架与隔振器设计的合理性,可以为无人机地面隔振性能的研究提供指导.

摘要：针对一种新型桁架式可展开抓捕机构的展开运动,提出该机构的动力学建模方法并设计考虑过约束等非线性因素的控制策略以提高其运动性能。对该桁架式可展开抓取机构进行简要描述,利用拉格朗日力学并通过递归的方法建立该机构展开运动的动力学模型。利用动力学模型的已知信息,设计扩张状态观测器以估计机构中的过约束等非线性因素引起的动力学项。使用扩张状态观测器作为补偿项,提出改进型的自适应鲁棒控制器,其中,通过设计非连续映射自适应控制律来估计机构的惯性参数,通过设计自适应滑模控制律来克服传统自适应鲁棒控制器中的问题。搭建可展开抓取机构的试验平台,通过与现有的不同控制器的比较试验来验证提出的控制器的有效性。

摘要：盘式单向阀特性对其簧片参数十分敏感,为了提高阀的高频工作性能,针对典型的三曲梁式簧片结构,研究了一种通用的单向阀动力学建模与优化方法.建模过程中,给出了簧片关于曲梁宽度、弧度及簧片厚度等参数的插值模型,利用有限元方法获得了插值参数.在此基础上,推导了整个盘式单向阀的动力学模型.利用粒子群优化方法对簧片参数进行优化,设置模型输入为正弦压力信号,优化目标为阀的净输出流量最大.优化结果表明:随着工作频率提高,簧片最优厚度增大,同时单向阀最大净输出流量减小.实验与仿真结果一致,证实了上述方法简单可行,可用于工程实际中合理设计和选择盘式单向阀.

摘要：针对高速大范围宏运动时柔顺微操作器的微纳振动问题,建立系统动力学模型并设计改进离散滑模控制策略对微观弹性振动进行抑制。首先以气浮宏动平台和压电纤维微操作器构成的宏微操作系统为对象,结合假设模态法、拉格朗日方程和非对称迟滞模型,建立系统综合机电动力学模型。然后,在所建模型基础上设计变速趋近律调节切换增益,从而实现非线性离散滑模控制。最终搭建宏微操作系统测控平台,并进行轨迹跟踪和振动抑制试验。在轨迹跟踪时,对于不同频率的正弦参考轨迹,所设计的控制策略均能精确跟踪给定信号且误差较小;在振动抑制时,当宏动平台沿梯形与S轨迹运动时,微操作器残余振动稳定时间比改进前分别减少26.1%和50.0%,比无控制时分别缩短53.6%和53.3%。验证了动力学模型与离散滑模控制的有效性,提高了系统控制精度与效率。

摘要：传热管束是压水堆蒸汽发生器的核心部件,容易发生流致振动问题。在流致振动机理中,漩涡脱落和流弹失稳是典型的强流固耦合问题,无法将结构场与流场解耦求解。为更好地完成蒸汽发生器中管束结构的力学设计,本文通过数据驱动的方式,完成了漩涡脱落和流弹失稳2种流致振动机理的流固耦合动力学建模,并用现有试验数据进行验证,预测结果与试验符合较好。本文方法结合了理论模型的严谨性和计算流体动力学(CFD)计算可考虑实际结构动力学特征的优点,既避免了复杂管束三维流固耦合模拟对海量计算资源的需求,又降低了传统理论模型对于试验数据的依赖,有利于在工程中推广应用。

摘要：通过对典型双十字轴万向节传动空间运动约束分析,分别建立了万向节传动系统运动学和动力学模型;利用数值仿真分析软件,观察到万向节传动运动存在简谐特性,在车辆加速工况和准静态工况下,万向节传动支反力也存在周期简谐特性.分析得到的结论与传统矢量分析方法的结论相吻合;文中的建模和仿真分析方法为传统件结构的疲劳设计和失效分析提供了理论定量分析依据;对车辆中其他型式的万向节传动设计和研究具有参考价值.

摘要：进行适用于空间微环境的磁悬浮六自由度隔振系统动力学研究,设计磁悬浮隔振平台结构,借助有限元软件分析振源中隔振平台定子模态;分析磁悬浮隔振平台不同扰动力作用下系统耦合非线性特性,建立面向控制的非线性动力学模型;通过仿真研究系统对不同激励扰动下的动力学响应。该研究为控制算法设计提供理论基础及依据。

摘要：从能量的角度出发,引入黎曼几何和仿射联络,基于微分几何理论建立混合驱动水下滑翔机动力学微分几何模型。基于上述模型,分析混合驱动水下滑翔机系统驱动方式、姿态调节方式及其航行过程中所受外部力与力矩作用,同时针对目前所研制的混合驱动水下滑翔机纵垂面"之"字形剖面滑翔运动进行数值模拟分析,得到控制输入量与混合驱动水下滑翔机运动特性之间关系,并将数值模拟结果与南海试验数据进行对比,验证了该动力学微分几何模型的有效性,为改善混合驱动水下滑翔机系统设计及其动力学行为预报提供参考依据。

摘要：提出并设计一种具有符号式正向运动学、含3个子运动链(SKC)的单输入两滑块输出平面冲压机构。运用拓扑结构降耦方法,优化设计一种零耦合度单输入两滑块输出平面冲压机构,对其进行拓扑结构分析,得到机构耦合度为零(κ=0),从而得到正向位置、速度及加速度的符号解;采用基于Newton-Euler原理的序单开链法,建立了该机构的逆向动力学模型,并求解出机构构件的动态支反力和驱动力矩;对比分析了该方法和Lagrange法在动力学建模精度方面的误差,结果表明,基于Newton-Euler原理的序单开链法具有较高的建模精度。本研究为基于Newton-Euler原理的序单开链法在含多个SKC机构上的推广应用,以及该平面冲压机构的机械结构强度设计与动力学性能优化提供了理论依据。