梁式动力吸振器用于抑制薄板振动的研究

提出了一种适合于弹性结构宽频带吸振的均直梁式动力吸振器,研究了梁板耦合结构的功率流特性。在此基础上,提出了以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值为控制目标的梁式动力吸振器的优化设计方法,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。最后,分析了梁的损耗因子对系统功率流特性的影响。研究表明：梁式动力吸振器不但结构简单,质量比小,安装方便,而且吸振频带宽,吸振效果好。

弹性板吸振控制的无量纲功率流研究

运用功率流的方法研究了动力吸振器用于抑制简支矩形薄板简谐振动的问题,为使研究结果具有一般性,将系统中的结构导纳和功率流进行了无量纲化。以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值最小化为优化设计方法,对板的第一阶共振的吸振问题进行了计算和分析,结果显示,吸振器能有效的抑制主系统的净功率流峰值,增大质量比可以提高控制效果,但这在质量比较大时并不理想,并且在实际工程中,不需要知道主振系损耗因子的精确值。

力偶作用下薄板的吸振控制研究

针对附加动力吸振器的简支矩形薄板,利用结构导纳理论,推导出了集中简谐力偶作用下系统各环节的功率流表达式,揭示了力偶的作用机理和动力吸振器的吸振机理。在此基础上,以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值为目标函数,探讨了单个吸振器和多个吸振器的优化设计问题,并分析了吸振器安装位置对控制效果的影响。功率流表达式的推导和吸振器优化设计的研究为弹性体在力偶作用下的吸振控制提供了理论基础和设计方法。

基于导纳功率流方法的动力吸振系统研究

建立了动力吸振器对单自由度隔振系统吸振的导纳功率流理论模型,以主振系在整个吸振频带消耗的净功率为控制目标,通过数值仿真对动力吸振器结构参数变化对单层隔振系统隔振效果的影响进行了研究。研究结果表明:动力吸振器的加入对隔振系统共振区的振动有显著抑制作用,在动力吸振器各结构参数中阻尼比、调谐比对隔振系统的影响最为明显。

仿人机器人头部设计与目标跟踪运动控制

针对仿人机器人视觉目标跟踪任务需求,设计了一种高精度、灵巧型仿人机器人头部系统,构建了视觉感知模块与3自由度机械臂运动机构。利用虚拟连杆方法对仿人机器人头部进行运动学建模,将目标跟踪问题转换为机械臂的运动学逆解问题,通过计算机构可操作度与条件数,显示机器人头部对目标跟踪任务具有良好的运动学灵活性。在此基础上,基于梯度投影法建立了目标跟踪运动学逆解与规避关节极限位置的同步优化算式,并针对视觉测量系统带宽较窄、容易造成较大跟踪误差的问题,提出了在两次视觉测量间隔内用轨迹预测的方法获得目标位置的估计值,以提高跟踪精度。仿真与实验结果表明,在测量盲区内采用轨迹预测方法,可将跟踪精度提高约80%,实现高精度目标跟踪。所提出的仿人机器人头部及控制方法,对动态目标具有良好的跟踪性能。

超精密气浮定位平台动力学特性分析

设计了一种超精密气浮定位平台,并运用Ansys对导轨和滑台分别作了有限元模态分析,校核了其动态刚度。在此基础上,分析了导轨的厚度对导轨刚度的影响以及滑台顶板厚度对滑台刚度的影响,为结构的优化设计提供了参考依据。分析结果显示,定位平台的刚度满足设计要求。

简单孔节流静压气体轴承优化设计的一种解析解法

静压气体轴承在工程中应用广泛,但其设计工作涉及的计算繁琐,工程中多采用图表法或数值计算法。为简化工程计算过程,也为研究气体轴承中各参数间的关系提供直观的分析依据,从解析角度研究了静压气体轴承的优化设计问题。以简单孔节流圆盘静压气体止推轴承为研究对象,以轴承刚度最大为优化准则,首先利用数值计算求出与供气压比对应的最佳节流压比,再利用最小二乘法拟合得到它们的解析关系式,以此为基础,进而求出最佳气膜厚度、最佳承载力、最大刚度和最佳气体流量的解析解,并与精确数值解进行了比较验证。得到的解析解,使气体轴承的工程设计简便、有效。

高精度重载搅拌摩擦焊机器人设计与运动控制

针对高强度大型复杂曲面零件的高精度搅拌摩擦焊需求,研制开发了一种重载搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)机器人.为使机器人具有大工作空间与灵巧作业能力,选择串联机构作为机器人构型,并阐述了高精度重载机构的设计与刚度校核方法.推导了腕关节含间隙的动力学模型,提出了双电机消隙控制方法,并对不同负载与偏置电流下的消隙效果进行了仿真分析,结果显示主动消隙方法能有效抑制传动间隙造成的位置波动与误差.为消除z轴在自重与焊接力作用下的挠度变形,提出了一种挠度主动补偿方法,构建了动力学模型与控制策略,仿真结果显示挠度补偿系统能快速有效地抑制挠度造成的轨迹误差.FSW机器人样机焊接实验表明,所提出的机器人在重载作业中能实现高精度的轨迹控制.