摘要：极小曲面Diamond点阵结构是一种优异的点阵构型,具备较好的比强度、比刚度及吸能特性。对极小曲面点阵结构进行优化设计可以有效提升其力学性能,本文提供一种新的变形方式,引入变形参数对Diamond型极小曲面点阵结构进行优化设计。通过研究三个变形参数对Diamond极小曲面几何结构的影响,发现变形参数c与Diamond结构的孔径顶角α成函数关系。采用激光选区熔融(Selective Laser Melting,SLM)增材制造技术,以316L不锈钢为原材料制备孔隙率为90%的两种变形Diamond结构和常规Diamond结构。利用准静态压缩试验和数值模拟,分析三种不同Diamond结构的力学性能。结果表明,随着变形参数c的增大,极小曲面Diamond点阵结构力学性能先增大后减小;c=0时,极小曲面Diamond点阵结构的弹性模量和屈服强度较常规极小曲面Diamond点阵结构分别提升5.65%和3.75%,为极小曲面点阵结构的优化设计提供新思路。

摘要：基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,并探明轮毂在发动机和路面激励下的共振规律.然后,在轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击仿真的基础上,对轮毂轮辐进行拓扑优化以获得轻量化轮毂模型.最后,对轻量化轮毂进行性能试验,并将轻量化轮毂与原始轮毂的试验结果进行对比,分析优化前后的轮毂各项性能的变化,确保轻量化后的轮毂模型符合强度要求.

摘要：为提高患者在踝关节康复过程中的安全性与舒适性,提出了一种以柔性同步带驱动的三自由度串并联式踝关节康复机构。首先,根据踝关节的运动特点对串并联机构进行了设计,使机构的转动中心与踝关节转动中心重合,保证了康复训练过程中的安全性,使用柔性同步带作为驱动元件,大大减小了机构运动时的冲击;其次,利用螺旋理论计算了机构的自由度,利用牛顿迭代法和闭环矢量法分析了机构的位置正反解,求解了机构的工作空间以及对机构进行了运动学仿真;最后,使用AnyBody进行康复过程仿真,对机构的康复效果进行了分析。

摘要：针对鲸鱼优化算法(WOA)收敛速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应调整权重和搜索策略的鲸鱼优化算法(AWOA).设计一种随着鲸鱼种群变化情况而自适应调整权重的方法,提高了算法的收敛速度;设计一种自适应调整搜索策略,提高了算法跳出局部最优的能力.利用23个标准测试函数,分别针对高维和低维问题进行测试,仿真结果表明,AWOA在收敛精度和收敛速度方面总体上明显优于其他多种改进的鲸鱼优化算法.

摘要：挠性系统若具有弱阻尼谐振模态则不易控制,尤其当谐振频率或阻尼比等参数摄动时,控制系统的稳定性难以保证。一般的设计都只是保证系统对挠性结构具有鲁棒性的镇定设计,未从性能保证上来考虑。挠性系统的H_∞控制研究中,McFarlaned提出权威的H_∞回路成形法也未能改善系统性能,反而带来了不稳定控制器,不易投入。以系统带宽为性能指标对H_∞回路成形法中加权的选取方式进行改进,在保证鲁棒性的同时兼顾系统所能达到的最优性能,而控制器本身是稳定的,即H_∞强镇定问题。这有助于提高系统的控制精度和响应速度,且便于系统的投入。

摘要：为解决传统车辆研究将纵向车速设为定值的问题,设计一种基于观测器的鲁棒增益调度故障诊断算法.首先,以纵向车速为调度变量,同时考虑执行器故障、模型不确定性以及外部干扰,在传统车辆模型基础上建立四轮转向线性变参数(linear parameter varying,LPV)数学模型.然后,对执行器故障进行状态重构,设计具有可变权重因子的鲁棒增益调度观测器,实现对车辆状态信息及执行器故障信号的双重估计.最后,选取双移线和蛇形工况,通过MATLAB/Simulink和Carsim联合仿真,结果表明,所设计的执行器故障诊断算法能有效处理车辆纵向车速的时变特性,在复杂工况下能及时快速地跟踪车辆的状态及故障信息,突破了原有传统车辆故障诊断算法的局限性.

摘要：针对柔性关节机械臂在扰动过大情况下难以实现高精确度轨迹跟踪的问题,提出一种基于奇异摄动的鲁棒控制方案。该方法不需要对连杆角加速度及其高阶导数进行计算,因此该方法不受高阶导数估计不准确的影响。首先,用奇异摄动法对原系统进行解耦,得到快慢两个异时间尺度的二阶子系统。然后,对慢子系统设计二次补偿控制律,用扰动观测器对扰动进行观测后,进行首次补偿;设计基于Hamilton-Jacobi-Issacs不等式理论的鲁棒控制器进行二次补偿,并证明当扰动有界时,系统跟踪误差将很快收敛于零。最后,对快子系统添加阻尼项,并通过Lyapunov稳定性定理与Lasalle不变性定理证明系统的稳定性。将所提控制方案与反馈线性化方案及奇异摄动PD控制方案相对比,结果表明,所提控制方案设计的系统具有较强的抗干扰能力及更好的动态、稳态性能。

摘要：针对车辆横摆角速度传感器故障问题,提出一种基于观测器的故障估计策略.首先,考虑由于轮胎侧偏刚度特性造成的不确定性以及系统中存在非线性干扰等因素,建立车辆四轮转向系统数学模型.然后,设计基于观测器的传感器故障估计策略,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法求解观测器增益.最后,通过Carsim与Simulink联合仿真验证所设计的传感器故障诊断策略的有效性.结果表明:在传感器发生故障时,该诊断策略能够对系统状态以及传感器故障具有良好的估计效果,能够为车辆安全稳定系统提供关键信息,并且对于下一步的传感器故障容错控制提供技术支持.

摘要：为解决脑卒中患者在主动康复训练过程中因患者个体差异导致的训练强度不足或过强问题,提出了一种基于模糊规则的上肢康复机器人自适应交互控制系统.针对不同病情患者的肌力差异,设计模糊自适应阻抗控制器.控制器基于人机交互力和系统误差,利用模糊推理对阻尼和刚度系数进行自适应调节,改变训练强度,实现康复机器人按需辅助控制.为保证康复训练过程中运动轨迹的准确跟踪,设计GA-FuzzyPID控制器,基于改进遗传算法对模糊规则隶属度函数和规则库进行优化,降低康复机器人轨迹跟踪误差.基于Matlab/Simulink对系统进行轨迹跟踪和自适应阻抗控制仿真实验.结果表明,轨迹跟踪实验中,GA-FuzzyPID控制器的轨迹误差相较于PID控制器和FuzzyPID控制器分别降低了55.9%和34.0%,有效提高了轨迹跟踪精度;自适应阻抗控制实验通过与固定阻抗方法进行对比,验证了所提自适应交互控制系统的有效性和可行性.

摘要：针对含有模型不确定及外部扰动的智能网联自主车辆快速协同队列控制问题,提出了一种基于扰动观测器的固定时间队列控制方案.首先,构建了固定时间扰动观测器,在设定时间内精确估计由模型不确定及外部扰动构成的复合扰动.其次,基于扰动观测器、反步法及固定时间理论,设计了一种固定时间协同队列控制器,使得车辆队列控制系统是固定时间收敛的,保证了车辆间跟踪误差在给定时间内收敛到零,且收敛时间只与控制器参数有关.通过Lyapunov理论,分别证明了单车稳定性及队列稳定性.最后通过5辆车辆组成的队列控制仿真验证了给定方案的有效性.