摘要：基于Petri网的不变式理论 ,针对典型的自动制造系统 ,提出了Petri模型强制公平性和活性的方法 .首先 ,基于网论T 不变式的概念 ,把系统的网模型设计为一个公平网 .此后 ,利用P 不变式把一个公平网设计为一个活的且公平网 .同时 ,提出了非冗余严格极小信标的概念 ,大大简化了系统的分析与设计 .一般说来 ,非冗余严格极小信标是系统严格极小信标一个小的子集 ,尤其对于复杂系统的网模型 .研究结果表明 ,只要使非冗余的严格极小信标受控 ,则系统所有的严格极小信标就不会被清空 .文中举例说明了这些控制方法的应用 .研究结果适用于一大类柔性制造系统 ,具有相当的普遍性 .这种方法对于自动制造系统的调度设计也具有一定意义和价值 .

摘要：针对电源模块在温度循环条件下工作的可靠性问题,以典型电源模块为研究对象,基于有限元分析软件建立温循条件下电源模块的瞬态温度分布模型和电源模块的瞬态热力耦合模型,着重分析芯片、玻璃绝缘子等易损区域。在此基础上以玻璃绝缘子的最大热应力和芯片的最高温度为优化目标,对电源模块进行遗传算法优化设计。结果表明,相比其他研究直接施加热载荷条件,采用瞬态热力耦合所得电源模块结果更准确,芯片温度为86.03℃,玻璃绝缘子的热应力为61.27 MPa。经过遗传算法优化的芯片温度为81.85℃,玻璃绝缘子的热应力为37.05 MPa,满足可靠性要求。证明遗传算法与仿真结合,可有效提高产品设计的可靠性。

摘要：俘获周围环境中丰富的低频机械能对减少废旧电池数量、实现自维持传感器、降低传感器网络的使用和维护成本等具有重要意义,但传统的振动型俘能器对低频机械能的俘获效果不佳.为了有效收集周围环境中的低频机械能,本文提出一种线绳驱动、具备转速提升功能的电磁式俘能器,首先借助线绳驱动转轴结构将低频振动转换为双向旋转运动,再通过刚度自动改变的拨片和磁齿轮将双向旋转运动转换为转速更高的单向旋转运动,从而提高输出功率.对所提出的俘能器建立了机电耦合动力学模型,并通过样机制作和实验测试证实了理论模型的正确性.实验研究表明,在激励幅值40 mm和激励频率2 Hz的条件下,通过本文设计制作的2.5倍转速提升功能的磁齿轮,可将线绳驱动电磁式俘能器的最大输出功率增加至7.82 mW,比对应的无磁齿轮提升转速的线绳驱动电磁式俘能器的最大输出功率(3.22 mW)高约143%.在相同的激励条件下,制作的俘能器的交流电能经过桥式整流器转换为直流后,可在1.2 s内将220μF储能电容器的电压从0 V提升至1.5 V.在低频、不规则的振动激励下,所制作的俘能器仍可提供0.35 m W的输出功率,为设计高性能低频俘能器提供一条可行的解决方案.

摘要：在太空无重力工作环境下,星载索网天线反射面由张紧的网格平面拼合而成。为尽可能降低天线索网型面的原理误差,提出一种新的索网型面生成方法。方法要求抛物面索网天线型面在天线光学口径面上的投影为正三角形网格,索网反射面的型面结点均取在与理想抛物面同轴且等焦距的某映射抛物面上,投影正三角形的边长由天线反射面的焦距及型面设计的原理误差要求确定,映射抛物面的具体位置由投影正三角的边长及反射面的焦距确定。以空间任意三角形与抛物面之间的轴向方均根误差计算公式的推导为基础,讨论在天线光学口径面上投影面积为定值的空间三角形与抛物面之间轴向方均根误差取得极小值的条件,得出抛物面索网天线型面在天线光学口径面上投影为正三角形网格时原理误差最小的结论。索网型面设计的算例结果表明所提方法有效、实用。

摘要：针对复杂工况下的重载搬运和装配,设计一款六自由度液压重载机械臂。利用SolidWorks建立其三维模型,简要阐述了夹持手的设计方案。基于D-H法建立了运动学模型,并验证方程的正确性。设置机械臂各关节和夹持物的质量属性,通过五次多项式规划末端轨迹。利用ADAMS进行动力学仿真,得到了各关节在工作状态下所需的驱动力矩,并分析了所选液压元件的可行性和有效性。通过上述仿真确定了机械臂的动力学性能指标,并为后续控制系统设计提供了理论依据。

摘要：为考虑柔索垂度影响采用抛物线方程来描述大跨度柔索的构形,推导出索端张力与索端位移和索长变化之间的关系。基于柔索力学方程建立索牵引机器人的动力学模型,模型中作用在末端执行器上的柔索合力与柔索长度和末端执行器的位姿直接相关。为便于在控制设计中引入力学模型,对动力学方程进行线性展开,得到作用在末端执行器上的柔索合力增量与索长变化和末端执行器位移之间的关系。作用在末端执行器上的柔索合力可以表示为其期望值与相应的增量之和,该增量是由索长误差及末端执行器位姿误差引起的。控制设计时首先采用李雅普诺夫法针对柔索合力设计反馈控制器,然后利用前述的增量关系构造出基于末端执行器位姿反馈,以索长调整量为控制输出的非线性控制器。该控制器在本质上为一带补偿项的非线性PD控制,控制器参数可随系统状态的变化而自动调整。数值算例证明了控制算法的有效性。

摘要：根据大射电望远镜索网主动反射面的变形调整要求,提出了基于最小二乘优化模型的迭代调整方法。优化模型以节点载荷增量为设计变量,追求调整后的节点位置相对于设计抛物面的残量平方和最小。线性化残量函数便可得到调整所需产生的位移场。采用基于弹性悬链线解析表达式的悬索单元建立了索网反射面的力学模型,得到了节点载荷增量与节点位移之间的关系;从而可以根据给定的变形场得到对应的调整力增量。数值算例表明所给调整方法具有很好的收敛速度。

摘要：首先设计了一种包含柔性铰链、驱动扭簧等非传统构件的广义可展开单元,考虑间隙、摩擦、碰撞阻尼以及柔性铰链非线性,建立了间隙和柔性构件非线性耦合的广义可展开单元非线性动力学模型。通过对其展开过程的角位移、角速度、碰撞频率、碰撞力等动力学特性进行数值分析,得到了铰链间隙和扭簧刚度对展开过程平稳性的影响规律。结果表明:间隙对运动平稳性影响较大,使机构的运动呈现非线性现象,主要体现在从动杆角速度以及碰撞力幅值方面。扭簧的刚度与其初始力矩的匹配是广义可展开单元平稳展开的重要因素,通过合理设计扭簧的刚度可以有效抑制机构展开过程中的非线性现象。

摘要：无穷范数和2-范数是优化控制理论的两个重要系统性能指标。前者考虑可能发生振动的最坏情况,过于保守;后者考虑系统的综合性能,未考虑共振情况;将两种指标结合起来将会同时兼顾鲁棒稳定性和系统时域性能。该文考虑不确定压电柔性结构模态参数的不确定性及模型误差,建立了结构模态空间的线性分式模型,给出了一种基于遗传算法的结构混合动态输出反馈振动控制器设计方法。首先通过线性矩阵不等式得到了多个无穷范数性能指标下的控制器,然后通过遗传算法对所得到的控制器进行了系统2-范数性能优化,设计了兼顾鲁棒性和系统时域性能要求的混合动态输出反馈控制器。

摘要：研究了具有区间参数的平面连续体结构在固有频率非概率基频约束和频率禁区约束下的拓扑优化设计问题。考虑结构弹性模量、质量密度和频率约束限具有区间不确定性,根据SIMP材料插值方法和区间变量运算法则,构建了基于频率非概率可靠性约束的弯曲薄板和平面应力薄板结构的拓扑优化数学模型表达式,并给出了进化优化准则。算例及其结果表明文中模型和方法的有效性。