欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

运用有限元法,建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础,分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应,并针对欠驱动柔性机器人,提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较,在某个驱动器位置,柔性系统得到较大的耦合值,说明此时柔性系统更加有利于能量的传递,体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时,数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。

固定化微生物对多环芳烃污染土壤的降解

利用微生物固定化技术,研究了微生物固定化菌剂对土壤中菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的降解动态,并且采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对结果进行拟合。结果显示,4种处理(TB02、TB07、TBB03、TBB08)均有降解菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的能力。其中,处理TB02的降解能力强、降解速率快、半衰期短且处理成本低,而处理TB07则需要较长时间作用于PAHs污染土壤,其降解能力才能充分发挥出来。当菲、蒽、芘、散发出(艹屈)和苯并(a)芘的初始浓度均为20mg·kg-1时,42d后,TB02对菲、蒽、芘、(艹屈)和苯并(a)芘的降解率分别为84.32%、85.24%、82.59%、43.75%和62.25%;133d后,TB07对5种污染物的降解率分别为95.00%、95.24%、90.93%、74.82%和72.20%。通过比较5种污染物半衰期,其可降解性由大到小依次为菲、蒽、芘、苯并(a)芘、(艹屈)。

新型轮腿式地面移动机器人的结构设计与运动特性分析

依据平行四边形悬挂机构的运动特性设计的轮式移动机器人具有良好的越障性能,通过结合摆臂和行星轮机构而设计的新型轮腿式地面移动机器人克服了原有机器人不能跨沟的缺陷,对外界非结构化的路面环境具有良好的适应能力。详述了该新型轮腿式机器人的结构特点,对该机器人的运动特性进行了分析,并利用拉格朗日方程建立了该机器人越障状态下的动力学模型。采用一组可行的结构尺寸,利用ADAMS软件建立虚拟样机模型验证了该地面移动机器人的可行性。

基于卡尔曼滤波算法的间接胎压监测方法

为了提高现有间接胎压监测系统的性能,把数字信号处理方法与间接胎压监测系统相结合,提出了车辆纵向和侧向两个动力学模型,利用卡尔曼滤波方法得出了轮胎相对半径与胎压之间的关系。在该模型下(除模糊状态以外),可以监测到任何一种胎压降低的情况,并且不受车速和转向的影响,改善了现有间接胎压监测系统的准确性和可靠性。该方法只需要ABS系统自带的轮速传感器和一个陀螺仪,硬件开支小,软件实现简单,有很强的工程实用价值。

月面巡视探测器动力学建模

动力学模型是研究星球探测车运动的基础。以某月面巡视探测器原理样机为背景,建立了其动力学模型,并进行了数值仿真分析。在说明月壤机械特性的基础上,结合地面车辆力学的知识,分析了松散月壤上刚性车轮的受力,考虑了主动驱动和被动驱动的情形,利用数学拟合的方法得到了满足工程要求的简化模型。在一定假设条件下,以牛顿欧拉法建立了三自由度整车动力学模型,建模时同时考虑了驱动和转向的相互影响。最后,数值仿真结果定性地验证了月面巡视探测器动力学模型的正确性。

涡扇发动机星型齿轮传动系统负载特性研究

针对涡扇发动机(Geared turbofan engine,GTF)星型齿轮传动系统,建立了齿轮-转子-轴承耦合动力学模型。该动力学模型考虑了星型齿轮的旋转运动、轴承时变支撑刚度、齿轮啮合刚度以及多齿啮合和综合误差之间的关系,研究了输入轴和输出轴上轴承位置对星型齿轮传动系统各部件浮动量以及负载分配特性的影响。结果表明,输入轴和输出轴上轴承的布置方式对太阳轮和齿圈的浮动量影响较大,对星型齿轮的浮动量几乎无影响;输入轴上轴承位置的变化对啮合负载分配均匀性基本无影响,而输出轴上轴承位置影响负载分配均匀性。

基于旅客接受能力细分的我国高速铁路定价方法研究

为合理评判不同旅客群体对我国高速铁路票价的认知及接受程度,通过对旅客出行影响因素的基础性分析,结合问卷调查数据开展旅客细分,将高速铁路旅客群体按收入水平划分为低、中、高等收入3大群体。构建Logit模型与系统动力学组合模型对不同收入水平高速铁路旅客群体票价接受能力进行测算,以现行高速铁路票价为基础,提出在确保高速铁路公司合理利润的基础上满足不同旅客承受能力及心理诉求的多样化兼具可实施性的高速铁路票价方案,为我国高速铁路运价策略及票价产品设计提供理论与应用方面的有效支撑。

高速列车安全运行研究的关键科学问题

介绍了全世界高速铁路发展现状和中国高速铁路网的发展规划。列举了高速铁路在过去运营过程中出现的几次重大脱轨事故和引起脱轨事故的原因。详细讨论了关系到高速列车安全问题研究的一些关键科学问题,这些问题主要包含高速列车在高速运行条件下车辆/线路耦合动态行为分析建模和数值方法,以及在复杂状态下安全评估和分析方法。这里所指的复杂状态是指列车在高速运行状态下,车辆和轨道系统某些部件发生故障和失效、或遭到强横风和旋风的袭击、或地震发生的情况。阐述了现有车辆轨道耦合动力学模型存在的问题,如果使用它们能够有效准确地对高速列车/线路耦合动态行为和在复杂环境下高速运动时进行可靠地安全评估和分析,需要对这些模型在空间耦合范围、频率影响范围的建模进行扩大,结构重要连接件的线性建模考虑由非线性建模代替,从正常工作状态到非正常状态进行建模改进。并提出高速列车安全问题的主要研究内容。

基于系统动力学的建筑废弃物管理成本-收益分析:以广州市为例

本文以地处珠三角地区的广州市为例,建立建筑废弃物管理成本-收益分析的一种系统动力学模型,并分别从承包商和社会的角度对建筑废弃物全过程处理的成本与收益进行分析,仿真模拟经济补贴和罚款等正反两种经济措施对承包商和社会的成本收益影响.模拟结果显示:(1)补贴费用的增加对提高承包商和社会的利润都存在边际递减效应;(2)作为政府的有效政策工具,每t再循环废弃物的补贴额大概25元,既可以使社会总利润为正,又可以保证政策的效率;(3)当单位填埋费用为20元/t时,提高单位填埋费用对社会的负面影响将大于其正面影响;当单位填埋费用分别提高至30元/t和40元/t时,社会成本将出现较大幅度的下降,此时的社会总利润随单位填埋费用增加而增加.论文最后提出了现阶段我国政府应当采取"罚、补"相结合的策略,有针对性处理建筑废弃物管理问题.此项研究结论可以为我国转型期的建筑废弃物管理决策提供理论依据和数值参考.

Nonlinear dynamic modeling of a helicopter planetary gear train for carrier plate crack fault diagnosis

Planetary gear train plays a significant role in a helicopter operation and its health is of great importance for the flight safety of the helicopter. This paper investigates the effects of a planet carrier plate crack on the dynamic characteristics of a planetary gear train, and thus finds an effec- tive method to diagnose crack fault. A dynamic model is developed to analyze the torsional vibra- tion of a planetary gear train with a cracked planet carrier plate. The model takes into consideration nonlinear factors such as the time-varying meshing stiffness, gear backlash and viscous damping. Investigation of the deformation of the cracked carrier plate under static stress is performed in order to simulate the dynamic effects of the planet carrier crack on the angular displacement of car- rier posts. Validation shows good accuracy of the developed dynamic model in predicting dynamic characteristics of a planetary gear train. Fault features extracted from predictions of the model reveal the correspondence between vibration characteristic and the conditions （length and position） of a planet carrier crack clearly.