Closed-form dynamics of a hexarot parallel manipulator by means of the principle of virtual work

In this research,a systematic approach to solving the inverse dynamics of hexarot manipulators is addressed using the methodology of virtual work.For the first time,a closed form of the mathematical formulation of the standard dynamic model is presented for this class of mechanisms.An efficient algorithm for solving this closed-form dynamic model of the mechanism is developed and it is used to simulate the dynamics of the system for different trajectories.Validation of the proposed model is performed using SimMechanics and it is shown that the results of the proposed mathematical model match with the results obtained by the SimMechanics model.

运动解耦且大工作空间三平移机构拓扑设计

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计方法和运动解耦设计原理,提出一个运动解耦性优异的单回路三平移子并联机构;设计一类4个具有正向位置符号化、部分运动解耦性且具有较大工作空间的三平移(3T)并联机构;对这类机构进行拓扑特性分析,得到相同的方位特征集(POC)、自由度(DOF)、耦合度(κ)、运动解耦性等主要拓扑特性;对其中一个机构进行运动学、动力学性能分析。根据基于拓扑特征运动学建模原理,求出其符号化位置正反解,以及速度、加速度曲线;基于推导出的位置逆解公式,分析机构的奇异位形及工作空间;根据基于序单开链的虚功原理,进行其动力学建模与分析,求解出机构的驱动力。

并联式球面副肩关节康复机构的设计与分析

根据人体肩关节的运动生理特点和康复机理,设计了一种满足3转动自由度的并联式球面副肩关节康复机构。首先,对该机构进行了运动学分析,并通过ADAMS软件进行了运动仿真,验证了运动学分析的正确性。其次,对该机构的工作空间进行了分析,绘制了其位置及姿态工作空间的图形。最后,通过OpenSim软件建立了人体肩关节肌骨穿戴模型,进行了生物力学仿真,通过对所获得的数据进行分析,验证该机构与人体上肢的相容性。

并联压缩机系统变工况运行负荷分配研究

为实现变工况下并联压缩机系统的高效稳定运行,本文建立了并联压缩机及负荷管网系统模型,定义了系统运行效率,并以此为指标对并联压缩机系统运行状态优劣进行定量评价。以实现并联压缩机系统最高运行效率为目标,提出了该系统变工况运行状态下的负荷分配策略。通过运行实例分析,研究了变工况条件下并联压缩机组系统效率变化规律与最优调控策略。本文所提出的调控策略为拓展并联压缩机系统高效运行工况范围,提升系统运行效率提供了理论与技术支撑。

基于全局快速终端滑模的6-PSS并联运动模拟器轨迹跟踪控制研究

针对6-PSS并联运动模拟器动力学模型中的不确定性和时变扰动,提出了一种基于全局快速终端滑模的鲁棒控制策略。首先,运用虚功原理建立了该机构的动力学模型(该动力学模型表明6-PSS并联机构是一个具有非线性和强耦合特性的多变量系统),对动力学模型进行了离线处理,使其反映出机构真实动力学特性,并满足设备实时计算能力的要求;然后,基于简化后的动力学模型设计了一种全局快速终端滑模控制器(GFTSMC),设计李雅普诺夫(Lyapunov)函数对控制律进行了分析,证明了控制器的稳定性;最后,将控制策略应用于6-PSS并联运动模拟器轨迹跟踪控制,并将其与PD前馈控制及传统滑模控制(SMC)进行了对比实验。研究结果表明:GFTSMC相对于PD和SMC的平均误差分别下降了82.92%和18.88%,标准差分别下降了80.03%和41.73%,且能够起到抑制抖振的效果,是6-PSS并联运动模拟器的一种有效且实用的鲁棒控制方案。该研究结果可为6-PSS并联运动模拟器控制及工程应用提供理论依据。

基于Parallel I/O模式的Lon-232网关设计

介绍一种基于Neuron芯片和单片机89C51联合作为通信控制器的RS232-Lonworks的网关设计,并给出详细的硬件电路图,着重介绍在网关中parallel I/O通讯方式的选择和通讯协议的实现过程,以及神经元模块和89C51单片机的程序编写流程。

基于工况识别的PHEV能量管理策略

为提升并联式混合动力汽车(parallel hybrid electric vehicle,PHEV)的燃油经济性,针对等效燃油消耗最小控制策略(equivalent fuel consumption minimum strategy,ECMS)在不同工况下适应性差的问题,以优化整车等效燃油消耗量为目标,设计基于工况识别算法的变等效因子ECMS能量管理策略。选取3类典型工况建立支持向量机分类模型,通过递归特征消除法对样本特征进行选择,采用鲸鱼算法对支持向量机进行参数优化,使用模拟退火算法分别对3类工况的ECMS等效因子进行离线全局最优求解,并分别存储于等效因子库中,通过训练好的支持向量机分类器对目标优化工况进行工况识别,不同类型的工况片段采用不同的等效因子进行转矩分配。仿真结果显示:相比于逻辑门限能量管理策略,基于工况识别算法的变等效因子ECMS能量管理策略的电池荷电状态(state of charge,SOC)变化量减少8.67%,节油率为13.11%;相比于优化前的ECMS策略电池SOC变化量减少3.47%,节油率约为6.63%。本文提出的基于工况识别算法的变等效因子ECMS能量管理策略可以有效地减少燃油消耗量,提升PHEV的整车经济性。

高普平行通道列车开行结构调整优化模型研究

铁路通道作为连接区域中心和枢纽的重要运输纽带,对旅客出行、货物运输以及区域经济的发展具有重要意义。在高速铁路和普速铁路双网融合的背景下,如何优化高普平行通道内列车开行结构,实现客运提质、货运增能,已成为关键问题之一。针对区域内平行通道列车开行状况,为满足路网能力提升及运行图优化需求,研究基于客货分线和列车运行图优化模型理论,在列车运行图基本约束的基础上综合考虑列车跨天运行以及V形天窗的情况,以高速铁路和普速铁路列车始发终到调整时间最小和高速铁路列车数量增加最多为双目标函数,构建了高普平行通道列车开行结构调整优化模型。通过案例分析验证了模型的有效性,优化了现有列车开行结构,实现了既有运行图新增列车运行线,研究结果为通道内列车开行方案调整提供理论依据。

低剖重载3UPS-3SS稳定平台运动学及性能分析

为了实现并联机构上平台的位置控制,对一种双层可拆卸低剖面重负载的3UPS-3SS并联机构进行运动学分析。首先,对该机构采用旋量理论、G-K公式,分析并验证了其为1T2R工作模式的三自由度并联机构;其次,对机构进行运动学分析,通过矢量方程法建立了位置反解模型和约束方程组,进而得到运动学反解的表达式,凭借反解解析式求解了雅可比矩阵;最后,建立运动模拟模型,考虑实际工作模式条件,对模型进行简化,并通过MATLAB软件通过遍历法和快速极坐标法描绘其可达工作空间,证明了该机构的可行性。此研究为该机构的动力学和控制奠定了理论基础。

复合驱动并联机构的动力学建模与仿真分析

针对一种PUU-2PRRS 5自由度复合驱动并联机构的刚体动力学建模问题,采用拉格朗日法结合虚功原理建立刚体动力学模型并进行仿真分析。首先,在考虑存在次闭环的情况下,采用闭环矢量法对并联机构进行运动学分析,推导出机构各构件质心的线速度和角速度;其次,采用拉格朗日法结合虚功原理建立复合驱动并联机构的刚体动力学模型,为复合驱动并联机构驱动力的求解及后续动力学仿真分析奠定了基础;最后,基于MATLAB软件和ADAMS软件对该并联机构进行动力学仿真分析,在给定相同末端轨迹的情况下,对比两种软件得到的驱动力变化曲线,仿真结果验证了所建动力学模型的正确性。文中不仅为PUU-2PRRS 5自由度复合驱动并联机构控制系统的搭建打下了基础,也为其他复合驱动并联机构的动力学建模分析提供了理论依据。

ChatGPT汉译英2023年政府工作报告翻译特征研究

作为深度学习语言模型的ChatGPT,在普通文本翻译中翻译领域表现卓越,但应用于特定背景和用途的文本,例如中央政治文献等,性能尚需深入研究。因此,本文以2023年政府工作报告为例,利用ChatGPT进行汉译英翻译,建设含有原文、官方译本和ChatGPT译本的平行语料库,从丰富性、可读性、规范性三个角度对比官方译本与ChatGPT译本,进而总结发现:ChatGPT译本所用词汇重复度较高、规范性较低,但具备一定的可读性。在大规模的预训练过程中,大语言模型输入得到广泛语言知识,具有通用性和灵活性;但预训练并非基于特定领域,因此在处理专业领域的文本时,缺乏对特定术语和专业性语言的准确理解。由此,本文进而提出人工翻译核心素养的培养,并对翻译工作尤其译后编辑提供建议。

三自由度并联机器人的轨迹跟踪滑模控制

为了提高并联机器人在有干扰或者模型不确定情况下的工作性能,本文设计了一种模糊自适应滑模控制方法,并将其应用于平面3-PRR并联机器人的轨迹跟踪控制中。首先,采用解析法对机器人进行了运动学分析,并基于虚功原理法建立了其动力学模型;其次,改进了滑模趋近率以提高误差收敛速度,同时利用滑模变量设计了模糊控制器,动态调节滑模控制自适应项的增益,以消除抖振并提高控制精度。最后利用Simulink对同一轨迹进行了仿真实验,并应用不同的控制方法进行了比较。仿真结果表明,所提控制方法在不同的干扰下,轨迹跟踪误差更小,抗干扰能力更强,对于三自由度平面并联机器人的位置控制非常有效。

步进式和栈桥式模板台车在冻结斜井工程中的应用

在升富矿冻结副斜井井筒施工建设过程中,为解决深长冻结斜井掘进排矸与内外层井壁浇筑混凝土时相互干扰问题并提高其整体质量,采用改进型步进式模板台车进行外壁浇筑。同时,利用新研制的栈桥式整体模板台车及施工技术实现内壁全环整体一次性浇筑成型,为掘进排矸与内外层井壁施工创造了平行作业条件。这种方法不仅实现井筒内壁无纵向施工缝,还提高了井筒的整体性和封水性,在深长冻结斜井的掘进支护方面具有借鉴意义。

Dynamic Modeling and Experiment of a New Type of Parallel Servo Press Considering Gravity Counterbalance

The large capacity servo press is traditionally realized by means of redundant actuation, however there exist the over-constraint problem and interference among actuators, which increases the control difficulty and the product cost. A new type of press mechanism with parallel topology is presented to develop the mechanical servo press with high stamping capacity. The dynamic model considering gravity counterbalance is proposed based on the virtual work principle, and then the effect of counterbalance cylinder on the dynamic performance of the servo press is studied. It is found that the motor torque required to operate the press is a lot less than the others when the ratio of the counterbalance force to the gravity of ram is in the vicinity of 1.0. The stamping force of the real press prototype can reach up to 25 MN on the position of 13 mm away from the bottom dead center. The typical deep-drawing process with 1 200 mm stroke at 8 strokes per minute is proposed by means of five order polynomial. On this process condition, the driving torques are calculated based on the above dynamic model and the torque measuring test is also carried out on the prototype. It is shown that the curve trend of calculation torque is consistent to the measured result and that the average error is less than 15%. The parallel mechanism is introduced into the development of large capacity servo press to avoid the over-constraint and interference of traditional redundant actuation, and its dynamic characteristics with gravity counterbalance are presented.

连续梁-钢管拱组合桥快速施工关键技术

连续梁-钢管拱组合桥系将连续梁与钢管混凝土拱两种结构结合在一起,具有跨越能力强、整体刚度大、施工方便的优点,较好地解决了高速行车对桥梁的要求,其广泛应用于跨径为60~200 m间的铁路、公路桥梁中。但连续刚构钢管拱组合存在结构复杂、桥梁的结构形式转换频繁、采用的施工方法多、工艺复杂多变,且因工期紧、现场安全和协调难度突出等问题。针对大跨度连续梁-钢管拱组合桥结构复杂、体系转换多、施工难度大的特点,提出了大跨度连续梁大节段支架现浇结合挂篮悬臂施工技术并予以实施,同时研发出一种能有效调节混凝土连续梁悬臂施工过程中荷载平衡的装置及调节方法,其适用性及可操作性强,安全可靠性高。在所依托工程0号块施工过程中,项目部技术人员根据实际情况提出了采用隐性反拉预压技术替换传统的显性堆载技术,避免了堆载过程中的施工干扰,消除了显性堆载施工过程中的安全隐患,提高了工作效率。在钢管拱施工过程中设置了支墩,提出了钢管拱安装与铺架平行作业工法并予以实施,保障了工程全线的铺架工期。

Inverse Dynamics of Delta Robot Based on the Principle of Virtual Work

A systematic methodology for solving the inverse dynamics of the Delta robot is presented.First,the inverse kinematics is solved based on the vector method.A new form of the Jacobi matrix formulized by the vectors is obtained so the three types kinematics singularities namely inverse, direct and combined types, can be identified with the physical meaning.Then based on the principle of virtual work, a methodology for driving the dynamical equations of motion is developed.Meanwhile the whole actuating torques, the torques caused by the gravity, the velocity and the acceleration are computed respectively in the numerical example. Results show that torque caused by the acceleration term is much bigger than the other two terms.This approach leads to efficient algorithms since the constraint forces and moments of the robot system have been eliminated from the equations of motion and there is no differential equation for the whole procedure when the principle of virtual work is applied to solving the inverse dynamical problem.

Dynamic Analysis of High-Speed Boat Motion Simulator by a Novel 3-DoF Parallel Mechanism with Prismatic Actuators Based on Seakeeping Trial

In this study,we focused on a novel parallel mechanism for utilizing the motion simulator of a high-speed boat(HSB).First,we expressed the real behavior of the HSB based on a seakeeping trial.For this purpose,we recorded the motion parameters of the HSB by gyroscope and accelerometer sensors,while using a special data acquisition technique.Additionally,a Chebychev highpass filter was applied as a noise filter to the accelerometer sensor.Then,a novel 3 degrees of freedom(DoF)parallel mechanism(1T2R)with prismatic actuators is proposed and analyses were performed on its inverse kinematics,velocity,and acceleration.Finally,the inverse dynamic analysis is presented by the principle of virtual work,and the validation of the analytical equations was compared by the ADAMS simulation software package.Additionally,according to the recorded experimental data of the HSB,the feasibility of the proposed novel parallel mechanism motion simulator of the HSB,as well as the necessity of using of the washout filters,was explored.

Exact Computation of Parallel Robot's Generalized Inertia Matrix

According to the definition of the new hypothetical states which have obvious physical significance and are termed as no-gravity static and accelerated states, a method for exact computation of the parallel robot＇s generalized inertia matrix is presented. Based on the matrix theory, the generalized inertia matrix of the parallel robot can be computed on the assumption that the robot is in these new hypothetical states respectively. The approach is demonstrated by the Delta robot as an example. Based on the principle of the virtual work, the inverse dynamics model of the robot is formulized after the kinematics analysis. Finally, a numerical example is given and the element distribution of the Delta robot＇s inertia matrix in the workspace is studied. The method has computationa＇, advantage of numerical accuracy for the Delta robot and can be parallelized easily.

零耦合度部分运动解耦2T1R并联机构拓扑与性能研究

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计、分析了一种零耦合度且部分运动解耦的三自由度非对称两平移一转动(2T1R)并联机构,包括:给出机构的拓扑设计过程,计算其自由度、耦合度κ等主要拓扑特性;其次,基于拓扑特征运动学建模方法,求出其符号式位置正反解,并通过正解进行工作空间计算;同时导出位置逆解方程,得到动平台雅可比矩阵,由此导出机构内各构件的速度、加速度以及奇异性;又运用基于虚功原理的序单开链法进行逆向动力学建模,得到该机构主动副的驱动力变化曲线,同时以子运动链(SKC)为单元,求解SKC连接处运动副的支反力,并通过ADAMS予以动力学仿真验证。最后,分析了该机构可用作不同高度输送带之间物料自动转运、卸料装置的潜在应用场景,并给出了其概念设计。本文为两支链大转角并联机构的高效运动学、动力学建模与分析,以及机构性能优化与样机研发提供了理论依据。

一种位置正解符号化且运动部分解耦的新型2T1R并联机构动力学分析

三自由度并联机构具有结构简单、造价低、运动控制方便,以及刚度高、承载能力大等特点,目前在工业生产等设备中得到了广泛应用,而其中具有移动和转动混合运动的2T1R并联机构具有更高的研究价值。为了研发和推广2T1R并联机构,提出了一种零耦合度且运动部分解耦的空间2T1R并联机构。首先,对该机构的位置正反解进行了分析,并求解了各构件速度与输入速度之间的关系矩阵;然后,运用基于虚功原理的序单开链法,按照机构拓扑结构分解的顺序,分别建立了各子运动链(SKC)的动力学模型,从而得到了整个机构的逆向动力学模型;最后,对建立的动力学模型进行了算例研究,得到了机构的驱动力和2个SKC连接处的支反力,并将其与基于ADAMS的虚拟仿真结果进行了对比。研究结果表明:该2T1R并联机构具有部分运动解耦的优点,且通过仿真对比验证了所建立的逆向动力学模型的有效性和正确性,可为其结构设计和样机研制奠定基础。