基于多轴运动控制器的二轴转台控制系统

为了实现二轴试验转台的控制系统,采用工业计算机为上位机,采用开放式多轴运动控制器为下位机,建立速度内环和位置外环的双闭环结构,分析了转台核心部件的选用原则和方法.针对转台运行中负载力矩的不确定性,利用多轴运动控制器的PLC程序实现转台状态信息的监控,提出了应用自适应PID控制技术动态调整PID控制器的比例、微分、积分参数.实验结果表明:它能够有效地抑制变负载对系统的影响,提高了转台的快速响应性能和跟随误差.

变厚度薄板在任意弹性边界条件下的自由振动分析

采用改进傅里叶级数的方法对任意弹性边界条件下的单向变厚度薄板进行自由振动分析,将板的振动位移函数表示为标准的二维傅里叶余弦级数和辅助级数的线性组合。通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题,改进后的位移函数能够同时满足位移边界条件和力的边界条件。边界条件通过均匀布置的线性位移弹簧和旋转弹簧来模拟,改变弹簧刚度值可以实现不同边界条件的模拟。利用Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法建立求解方程,得到变厚度板的控制方程的矩阵表达式,通过特征值分解可以求得固有频率和振型。通过数值仿真分析计算并与有限元及文献的结果进行比较,验证了本方法的准确性。

基于振动采用k-近邻法的机器人地形分类

由于地形分类对于提高移动机器人的自治移动性能十分重要,尤其在行星表面探测时尤为突出。在四轮移动机器人左前轮轮臂上安装x,y,z向加速度计和z向传声器,使之在沙、碎石、草、土、沥青地面上分别以6种速度行驶,通过提取车轮与地面相互作用的振动信号来进行地形分类。该方法避免了视觉分类方法受光照变化影响大、易被地形表面的遮盖物蒙蔽的缺陷。对原始信号进行时域幅值分析,采用k-近邻法及投票决策法实现分类,并提出了票数相同情形下的新算法。实验验证了该算法的有效性。

中厚矩形板的振动功率流特性分析

考虑板的横向剪切变形和转动惯量的影响,采用改进Fourier级数的方法对任意弹性边界条件下的中厚矩形板进行振动功率流分析。将板的横向振动位移和转角表示为标准的二维Fourier余弦级数和辅助级数的线性组合。通过辅助级数的引入,解决了位移函数和转角函数的导数在边界不连续的问题,从而使此法适用于任意的弹性边界条件。结合Hamilton原理和Mindlin理论建立求解方程,得到中厚矩形板振动方程的矩阵表达式。最后进行了数值仿真,得到了正弦点力作用下中厚板的功率流场图。

耦合板在任意弹性边界条件下的自由振动分析

采用改进傅里叶级数的方法对任意弹性边界条件下的耦合板进行自由振动分析,将板的振动位移函数表示为标准的二维傅里叶余弦级数和辅助级数的线性组合。通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题。边界条件和耦合条件通过均匀布置的线性位移弹簧和旋转弹簧来模拟,通过改变弹簧刚度值可以实现任意边界条件和耦合条件的模拟。利用Hamilton原理建立求解方程,建立一个线性方程组,最终得到耦合板的控制方程的矩阵表达式,通过特征值分解可以求得固有频率。通过数值仿真分析计算并与有限元结果比较,验证该方法的准确性。

Mindlin矩形板在任意弹性边界条件下的振动特性分析

为了研究Mindlin矩形板在任意弹性边界条件下的自由振动特性,采用改进傅里叶级数的方法,将板的横向振动位移和转角位移函数表示为标准的二维傅里叶余弦级数和辅助级数的线性组合。结合Hamilton原理建立求解方程,得到Mindlin矩形板振动控制方程的矩阵表达式。通过辅助级数的引入,解决了位移函数和转角函数的导数在边界不连续的问题,从而使此法适用于任意的弹性边界条件。边界条件通过均匀布置的线性位移弹簧、旋转弹簧和扭转弹簧来模拟,通过改变3种类型弹簧的刚度值来实现不同的边界条件。最后给出了数值仿真算例,并对计算结果进行了分析。通过与已有文献的计算结果进行比较,本方法与文献中的结果间的偏差不超过5‰,验证了本方法的准确性。

板壳结构加筋布局的仿生脉序生长算法

加筋是板壳结构增强刚度的有效方式,双子叶植物的叶脉脉序分布和不规则的加筋型式具有相似性.在总结叶脉整体和局部特性的基础上,对叶脉形成的结构力学进行了重点阐述,提取了决定脉序形成的主要力学变量,据此提出了一种适合于板壳结构加强筋布局优化的仿生脉序生长算法.应变能和剪应力分别作为主脉和次脉生长的依据,设计灵敏度用来衡量设计参数对力学性能变量的影响程度.典型简支薄板结构的优化设计证明了此方法在静力分析中的有效性.

运动控制器的PID参数整定

介绍了运动控制器的分类和功用,引入了速度/加速度前馈控制算法,并分析算法中各参数对系统控制性能的影响.详述了3种运动控制器的PID参数整定方法,并采用基于计算机标准总线的运动控制器和安川交流伺服电机组成速度内环、位置外环的闭环控制系统,对该3种方法进行验证,同时也验证了速度/加速度前馈算法.实验结果表明:速度/加速度前馈可以增加系统的鲁棒性,提高了系统的控制品质,3种整定方法方便、快捷、实用.

双向变厚度矩形薄板的自由振动分析

针对传统级数法只能求解特定边界条件下矩形板的振动问题,通过采用改进Fourier级数的方法,将双向变厚度薄板的振动位移函数表示为标准的二维Fourier余弦级数和辅助Fourier级数的线性组合,从而使级数法能适用于任意的弹性边界条件.利用Rayleigh-Ritz法建立了与变厚度薄板控制方程等价的矩阵表达示,通过特征值分解求得板的固有频率和振型.数值算例表明了该方法具有很高的求解精度和很好的收敛性.

基于STEP标准船舶结构应用协议(AP218)实施方法的研究

介绍了STEP标准应用协议—船舶结构 (AP2 18)的基本框架及基于AP2 18的STEP文件前后处理器的设计原理 ,通过STEP文件实现了三维船舶结构图在AutoCAD12 .0和Pro/ENGINEER两个不同CAD系统之间的产品数据交换 .

圆形薄板在任意弹性边界条件下的自由振动分析

采用改进的Fourier-Bessel级数方法和Rayleigh-Ritz法对任意弹性边界条件下的圆形薄板进行自由振动分析。通过将圆板的位移函数表示为Fourier-Bessel级数和辅助级数的组合,有效地解决了位移函数在边界处的不连续性问题。最后,应用Rayleigh-Ritz法建立了圆板自由振动的矩阵方程,所有振动参数可以通过求解矩阵方程得到。方程特征值对应着圆板振动的固有频率,特征向量对应着圆板振动的振型模态。通过数值仿真计算结果与文献、有限元结果对比,证明了该方法的正确性。

基于特征灵敏度技术的船用齿轮箱抗振优化设计

舰船传动齿轮箱的设计要求一定的抗振性能和低噪声水平。在对船用齿轮箱模态分析的基础上,从运行环境分析其抗振要求,采用特征灵敏度技术衡量各部件对振动特性的影响权重,然后对低阶固有频率影响程度较大的上盖进行了多目标形貌优化和尺寸优化以获得其加强筋的分布方案,由此得到的结构修改方案显著地提高了齿轮箱的抗振性能。归纳了船用齿轮箱抗振结论和优化设计方法,对同类齿轮箱的抗振设计具有参照意义。

实心转子静电陀螺仪转子材料及结构的理论研究

静电陀螺仪是目前世界上最高精度的惯性器件.实心转子是静电陀螺仪的核心元件,转子球体的面轮廓度是产生静电干扰力矩的根本原因,直接影响静电陀螺仪的精度,是产生静电陀螺仪漂移的主要原因.通过对实心转子静电陀螺仪的转子变形进行分析,确定了铍材是作为静电陀螺仪转子的最佳材料.同时,设计了实心转子的2种结构方案,并利用有限元软件对两种结构方案的转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形做了分析,对实心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的理论指导意义.

圆柱型正交各向异性圆板的自由振动分析

在Kirchhoff薄板理论和复合材料理论的基础上,利用改进的Fourier-Bessel级数方法分析了圆柱型正交各向异性圆板的自由振动。通过将板的振动位移函数表示为标准的Fourier-Bessel级数和辅助多项式的组合,有效地提高了位移函数在边界处的连续性;同时边界条件采用均匀分布的线性位移弹簧和扭转约束弹簧来模拟。基于Rayleigh-Ritz方法建立了圆柱型正交各向异性圆板自由振动的矩阵方程,通过计算矩阵特征值问题,获得了圆板自由振动的频率和模态振型。最后进行了复杂边界条件下圆板结构的数值算例,计算结果表明,文中的计算结果与文献、有限元结果相一致。

三轴仿真转台设计及动力学耦合分析

首先阐述了转台轴承应拉开合适的间距且装配时使轴承的偏心量同向,及直流力矩电机的选取方法,又给出了三轴仿真转台主要载荷的工程计算方法,然后在ADAMS2003中仿真3个框架分别单独摇摆及分别匀速转动时驱动电机输出转矩情况,再仿真3个框架同时摇摆及同时匀速转动时驱动电机输出转矩的耦合情况,最后进行实验测试,并将实验结果与仿真结果、工程计算结果及最终选取结果进行对比分析,得出3个框架同时转动时,会引起框架间力矩的耦合,驱动电机输出转矩会增加,不考虑3个框架耦合作用的工程计算结果是不准确的,工程设计中选取驱动电机必须以ADAMS中的仿真结果为依据,这就为实际设计中选取驱动电机及进一步的研究工作提供了依据。

双层底分段装配方案的模糊综合评判

在分析影响选择分段装配方案若干因素的基础上,提出了双层底分段装配方案的多级模糊评判方法,并以实例介绍了二级模糊评判方法的计算过程,以及将计算结果应用于不同方案的优劣比较,从而得出了最优建造方案的全过程.

五轮铰接式移动机器人的重构特性及分析

针对具有分离式差分机构的三箱体五轮机器人的多重构参数与机器人性能指标如稳定性、驱动力矩等非线性关系,采用iSGIHT-FD软件平台,利用Approximation方法中的响应面模型逼近局部特性,对多目标优化后数据结果进行设计数据可视化敏度分析,获得了多个重构变量对非线性性能指标的量化影响的相对大小.结果表明,轮臂的前倾角的影响最大而第五轮轮臂长度影响最小.随后对机器人实际构型进行了实验验证.该方法对于非线性多元函数的各个变量对相对影响(灵敏度)分析和可视化具有简洁、快速和直观的特点.

基于Petri网的船舶建造工艺工作流建模技术研究

提要通过对造船工艺设计流程的分析,基于PetriNet理论建立了工艺工作流模型,能够对工艺设计过程进行动态描述,并通过实例演示了模型正确性检验的过程。

应用成组技术推动造船企业流程再造

重点介绍了应用成组技术的哲理和方法,重组造船企业流程,建立快速造船响应机制的思路;说明了应用成组技术是解决造船工时消耗大、工艺流程紊乱的根本办法,并强调了基础标准在企业流程再造中的重要作用。

基于PMAC的转台运动控制系统开发

介绍了一种以DSP为核心的多轴运动控制器(PMAC),提出一种基于PMAC的转台运动控制系统的方案,分析了控制系统的软、硬件结构和实现,基于Windows操作系统平台,利用面向对象的软件开发技术进行了软件开发,实际控制效果表明所提出的运动控制系统满足了转台实时运动控制的要求.