基于电感特性的磁阻式球形电机无传感器位置检测

球形电机的转子姿态检测通常需要在转子轴或定子壳上安装位置传感器来实现,这些传感器所占用的空间较大,为球形电机的实际安装和应用造成了负面影响。本文根据磁阻式球形电机的结构与运行特点,提出了一种基于电感特性的磁阻式球形电机无传感器位置检测方法。通过实时检测不同转子姿态角度下的定子线圈电感数据,然后利用极限学习机(ELM)算法搭建位置预测模型。通过对比验证,证明了该方法得到的转子姿态角度精度较高,为磁阻式球形电机的控制与应用提供了可行的思路。

Zinser R71型细纱机“三位一体”工作法创新实践

为了解决Zinser R71型细纱机试生产初期落纱不及时、换纱等待、大纱时断头接不齐,造成落纱断头多、生头工作量大,空锭多、效率低等问题,分析Zinser R71型细纱机性能及工艺流程,针对试生产存在问题,从“快、细、准、齐、精”等方面入手,探索出在Zinser R71型细纱机上推行粗纱宝塔分段,实现值车、落纱、换纱“三位一体”的创新工作法,并详述其操作要点和创新成果。通过经济效益测算,指出:采用“三位一体”工作法,细纱机效率由96.3%提高到98%,增产1.7%,省却落纱、换纱2个工种,值车工看台定额减少1/3,40台细纱机减少用工30人,使新设备高速、高效、高质量等特点得到充分发挥。

永磁同步电机的双口三自由度内模自适应控制器设计

在一些高性能的驱动场合,电流耦合、控制量饱和和惯量扰动的存在是造成伺服系统控制性能变差的重要原因。为改善该种情况,分别对永磁同步电机矢量控制系统的电流环、速度环进行设计。电流环采用了双口三自由度内模控制结构,一方面实现了对定子电流交叉耦合电势的完全解耦,另一方面,通过适当的设计双口控制器,可以使系统拥有更好的伺服跟踪、扰动抑制和抗积分饱和性能。速度环采用参数自校正PI控制器,设计目标是解决工程实际中电机及其负载转动惯量变化导致的系统超调和稳态抖动问题。仿真结果表明,双口三自由度内模自适应控制器可以在同一矢量控制系统中实现稳定工作,系统具备更好的控制性能。

三相对称绕组的多自由度磁性致动器设计

针对基于机械弹簧的多自由度致动器存在系统复杂、运动精度低的问题,设计了一种采用铁氧体永磁体的新型谐振致动器。首先,所提致动器的基本结构主要包括1个定子、1个动子和1个三相对称绕组,其中动子部分包括6个永磁铁氧体和1个动铁芯;其次,对磁阻特性和推力特性进行了理论研究;然后,在动力学模型分析的基础上,提出了无需位置传感器的运动估计方法;最后,通过有限元分析验证了所提致动器的特性,并与样机上的测量结果进行了比较。研究结果表明:样机的磁阻力误差和力常数误差分别仅为6%和2%,且在无机械弹簧的条件下产生相对于移动距离的对中力,从而可以在X-Y平面上实现各种可控的高精度谐振运动。所提致动器有效降低了系统成本和复杂性,可用于需要精确受控运动的机械领域,在微型机器人、医疗设备和光学仪器等。

基于椭球假设的三轴加速度计误差标定与补偿

为提高三轴加速度计测量精度,根据其误差来源和产生机理,建立了误差模型;通过对误差模型分析,指出三轴加速度计输出轨迹符合椭球假设,提出一种椭球拟合法确定误差模型,实现对加速度计误差补偿。三轴加速度计捷联安装到三自由度转台进行误差标定和补偿,实验结果表明:加速度计最大、最小绝对误差可以减小100倍左右,精度达到10-3m/s2。该方法对采集数据的姿态没有太高要求,补偿效果显著,简单易行。

基于CFD的船舶斜浪三自由度运动仿真研究

针对船舶在斜浪中的多自由度耦合运动问题,建立了三维粘性流耐波性数值波浪水池,采用边界条件造波法生成高精度的斜向规则波,通过同时求解RANS方程和刚体运动学方程,结合网格整体移动方法和滑移网格方法,实现了船舶斜浪航行的垂荡、纵摇及横摇三自由度耦合运动数值模拟。给出了DTMB5512船模斜浪中的垂荡、纵摇及横摇的频率响应函数,与线性切片理论计算结果进行比较,吻合良好。该方法可为船舶斜浪航行的耐波性预报提供一种有效的途径。

考虑物料层作用的振动圆锥破碎机动力学分析

振动圆锥破碎机是实现超细破碎的节能型设备。振动圆锥破碎机待破碎的物料层填充在破碎机的动锥和定锥之间,利用动锥和定锥相对运动来破碎物料,同时物料层对动锥的运动也将产生反作用力。将物料层的作用简化为分段线性的接触力,将振动圆锥破碎机系统的运动简化为只考虑动锥刚体在水平面内运动,利用Lagrange方程,建立系统三自由度水平运动的模型。利用MATLAB软件,采用Runge-Kutta法对振动微分方程组进行数值计算仿真。研究了激振频率对系统动力学性能的影响。结果表明,物料层的作用使得系统刚度变大,固有频率增大;导致系统从单一频率的简谐运动变为了概周期的复杂运动。为进一步实现振动破碎机结构参数的优化奠定了基础。

三自由度并联机构参数化设计研究

介绍了一种新型三自由度并联机构,依据该并联机构的矩阵数学模型,结合matlab易于矩阵运算的特点,提出了一种利用matlab编程对并联机构参数化设计过程进行仿真的方法,利用该方法编制出基于GUI技术的参数化设计仿真程序,实现了三自由度并联机构的优化设计。将仿真结果与ADAMS环境下分析结果进行比对,基本吻合,验证了该方法的有效性和可靠性。实验表明,该方法能够缩短设计周期,为少自由度并联机构的优化设计提供了一种新的方法和分析手段。

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的速度、加速度运动学分析

设计了立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型.在竖直平面上对末端执行器模型进行了速度、加速度运动学分析,包括速度、加速度运动学逆解.用力矩平衡法确定其质心位置,对位姿运动学模型进行了一阶、二阶求导,得出了运动学速度、加速度逆解模型.根据封闭矢量三角形法则,求出了速度运动学逆解模型,给出了运动学速度逆解Jacobian矩阵.在规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器质心的速度、加速度和绳速度变化规律的仿真,并搭建了控制系统的硬件设备.研究表明,在所规划椭圆轨迹下,所有绳速度、加速度的变化是连续的且求解速度、加速度逆解的算法正确、通用.

一种解耦式三自由度混联转台的转动特性分析

提出一种新型三自由度混联转动平台机构,该转动平台相对于机架具有3个纯转动自由度,能够实现平台横摇、纵摇和回转运动;回转运动的驱动装置布置于机架上,通过回转支链传递回转运动,提高平台承载能力的同时增大了回转范围;选择恰当的欧拉角描述动平台姿态,获得了欧拉角与分支输入位移之间的解析关系,并对其转动特性进行了分析,结果表明XYZ姿态描述欧拉角与该机构真实转角之间具有简单直观的对应关系,达到了姿态描述解耦的目的,最后通过软件仿真验证了理论分析的正确性;该新型三自由度混联转动平台承载能力高、回转范围大,在方位跟踪、运动模拟等领域具有广泛的应用。

棉籽颗粒在三自由度混联振动筛面上的运动规律

为深入研究和揭示多维振动筛筛面物料运动规律和透筛机理以及设计三自由度混联振动筛,基于机构拓扑结构理论构造了一种全解耦的三自由度混联机构2PRRR-P(2R),作为三自由度振动筛的主体激振机构;运用D-H变换矩阵推导出筛面的运动轨迹方程,并运用ADAMS软件对振动筛进行运动学仿真,验证了机构设计的可行性;基于离散元法对棉籽颗粒群在三自由度振动筛筛面上的筛分过程进行了模拟分析,表明筛面的三维运动能增加颗粒群在X和Y向的抛掷位移,使颗粒群平均透筛时间缩短;试验结果表明,筛面增加X向的振动后,分散度增加约54%,筛分效率增加约46%;筛面增加X向和Y向的振动后,分散度和筛分效率分别增加约152%和68%,比仅增加X向振动时分别增加约62%和15%,试验结果与EDEM仿真结果一致。研究表明,三自由度混联振动筛能实现筛面沿X、Y、Z向的三维独立振动,其自由度、振幅、频率等振动参数调节方便;筛面的三自由度振动利于颗粒物料在筛面上分散,可大幅提高筛分效率。该研究对进一步研究多维振动筛分机理、研制三自由度混联振动筛产品样机等提供了参考。

基于VBAI和MATLAB的三自由度并联机械手运动仿真

为了真实反映基于机器视觉的三自由度并联机械手抓放物体的情况,在对机械手的机械结构和运动轨迹进行建模的基础上,运用机器视觉技术对待抓取物体进行图像的采样和定位,并采用VBAI和MATLAB两款软件进行联合仿真的方法对机械手系统的目标获取、目标定位、机械结构、轨迹规划等部分进行建模和仿真,仿真结果表明所设计的机械手系统满足准确性和快速性的设计要求;机器视觉技术的引入对并联机械手的智能化和定位的精准化是有很大帮助的,进而证明该联合仿真方法是有效的。

基于图像处理的三维自动调焦系统

针对一维调焦技术的不足,在六自由度平台的基础上提出了一种基于图像处理的三维自动调焦系统。该系统以CMOS相机为图像传感器,以六自由度平台为执行机构,用计算机获取图像清晰度评价值并驱动六自由度(6-DOF)平台做三维空间运动实现三维自动调焦。调焦实验分为两部分,一部分为一维自动调焦闭环实验,另一部分为三维自动调焦闭环实验。针对X、Y、Z三轴耦合性关系,提出一种改进的随机并行梯度下降(SPGD)算法。实验结果表明系统闭环调焦误差小于3%,满足三维调焦精度要求。

三轴六自由度液压振动台随机振动控制分析与仿真

分析并设计出多输入多输出(简称MIMO)随机振动控制算法,讨论了MIMO随机振动控制中的几点关键技术如传函矩阵估计、三帧搭接法等。通过以三轴六自由度液压振动台系统为典型被控对象,建立三轴六自由度液压振动台随机振动控制仿真系统。仿真结果表明,经过多帧均衡后,MIMO随机振动控制能够取得较好的控制效果,其控制容差均在±3dB以内。

并联机械手结构设计与分析

在阐述当前机械手设计的基础上,对所设计的三自由度并联机械手的技术参数进行了确定,对三自由度关联机械手的总体结构进行了设计。根据机械手的工作要求,对其运动轨迹进行了规划和优化。利用Pro/Engineer的Pro/Mechanism模块的仿真功能对机械手进行了运动仿真分析,最后利用Pro/Engineer的Pro/Mechanica模块对机械手进行了静力学和模态分析,取得了满意的效果。

路面等级和车速对报废弹药公路运输安全影响分析

在运输过程中,振动和冲击是影响报废弹药运输安全的主要因素。为有效解决报废弹药公路运输的安全问题,在建立三自由度车辆振动模型的基础上,利用虚拟激励法,对不同路面、不同速度下弹药箱加速度功率谱密度函数进行仿真分析,确定不同路面下报废弹药安全运输的行驶速度,可为部队组织报废弹药公路运输提供参考。

服务机器人解耦球型手臂运动控制方法

为了在适应极端条件下,服务机器人手臂能够满足高集成度和高性能的特殊要求,提出了一种基于解耦球型手腕的七自由度机械机构。首先分析七自由度机械手臂的机械结构特点,利用MDH法建立了机器人各个轴的相关坐标系。然后,利用牛顿迭代和传递逆方程法反向解析了手臂,手腕机理确保手腕紧性和灵活性的工作空间。最后,从电机控制和模块方向设计了七自由度软件流程。上述理论确保了该机器人机构能平稳并且能够灵活实现各个自由度的运动控制。

三自由度液压机械手的PLC控制研究

介绍了一种三自由度液压机械手控制系统的结构及功能。提出了采用S7-226 PLC实现液压机械手手动、自动控制的系统改造设计方案,并给出了系统的控制流程图及自动控制的程序。实际应用验证了改造设计的可行性。

三自由度3-RPC并联液压支架仿真分析

基于并联机构设计了一种3-RPC结构的并联液压支架,建立了三维模型,通过仿真软件ADAMS对其进行运动分析,通过ANSYS对其进行有限元分析,验证了3-RPC并联液压支架的性能,在应用上可行,为三自由度3-RPC并联液压支架的进一步研究奠定了基础。

面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计

随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理论基础.