透平式能量回收一体机水润滑轴承四自由度动力特性

为研究水润滑轴承转子系统运行时转子受载不平衡导致轴颈产生倾斜的问题,针对透平式能量回收一体机转子系统以轴承在中间支撑、载荷在两端的结构特点,提出了一种通过联立转子动力学方程与雷诺方程并基于有限差分法求解滑动轴承四自由度非线性轴心轨迹的数值计算方法.采用四阶龙格库塔法迭代求解转子运动方程,系统分析了加载在轴两端的周期性载荷对转子轴心轨迹的影响.研究结果表明,叶轮受到水力激振力产生力矩,使主轴发生倾斜,主轴两端的轴心轨迹振幅明显大于中间位置;水力激振力相位差可影响转子系统的稳定性,当激振力相位差为0°时,轴颈不发生倾斜;随着水力激振力相位差增大,轴颈倾斜角度增大,轴两端的轴心轨迹振幅增大,转子系统运行稳定性变差;在主轴两端安装叶轮时应保持叶片相位角相同,可提高转子稳定性.研究成果可为高速水润滑轴承转子系统的设计提供理论指导.

四自由度调制下DAB变换器的自抗扰控制

采用变频加三移相(TPS)的四自由度调制可以提高双有源桥(DAB)变换器工作效率。为改善四自由度调制下DAB变换器动态响应性能,提出了一种基于虚拟功率控制的自抗扰控制(ADRC)策略,建立了从虚拟功率到系统输出电压的数学模型,设计了一种四自由度调制下DAB变换器ADRC结构,并搭建了实验样机进行验证。

四自由度压电自感知微夹钳的设计

为提高压电微夹钳操作的灵活性,省掉用于检测其位移的外部传感器,该文设计了一种新型的四自由度压电微夹钳,并采用自感知方法获得其钳指位移。首先,基于两组空间垂直交叉的横向逆压电效应,设计了在夹持方向和垂直夹持方向上同时运动的四自由度压电微夹钳新结构;其次,基于压电晶片在电压作用下发生变形的同时在其表面产生电荷的思想,提出了电荷积分的自感知方法获取压电微夹钳的钳指位移;最后,通过实验测试了压电微夹钳的静动态特性及位移自感知特性。实验结果表明,基于自感知方法获得的位移与基于传感器获得的结果具有较好的一致性。

矿山智能加水站四自由度机械臂运动特性研究

为解决露天煤矿现有的矿山智能加水站机械臂作业震动问题,避免震动引起安全问题,以四自由度机械臂为对象,研究机械臂运动特性。采用改进的D-H参数法建立坐标系,并通过运动学方程进行正逆运动学仿真,建立加水站加水机构的机械臂模型,采用Matlab的蒙特卡罗法对机械臂模型的末端执行器进行位置采样,得到机械臂工作空间云图,确定机械臂所能达到的工作位置,依此规划用水设备的加水停靠位置;采用5次多项式插值算法,规划机械臂关节运动空间,用处于笛卡尔空间的路径点转换为对应关节角度,以实现机械臂的运动控制,得出各关节的位置、速度、加速度曲线。研究结果表明:机械臂速度、加速度均为先上升后下降,且变化平稳,各关节运动平稳,没有冲击和振动现象。轨迹规划显示速度平稳、没有冲击和震动现象,确保了机械臂较高的工作效率和平稳性,提高了自身的安全性能。

四自由度机械臂运动学分析及Matlab仿真

针对开发的两轴平行两轴耦合特点的四自由度机械臂UsstRobot提出一种改进的代数解法,采用Denavit-Hartenberg方法建立以关节角为变量的机械臂运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解;采用三次多项式插值的方法对机械臂轨进行规划,将运动学解导入Matlab Robotics Tool仿真,得到各关节角度及速度,加速度与时间关系曲线。运动学解及仿真结果在机械臂实际运动中得到了验证。

一种四自由度并联机构的性能指标分析

通过改变并联机构的拓扑结构,得到了一种具有空间四自由度的并联机构。根据位置关系方程,通过理论推导,得到了机构速度和加速度映射解析方程,同时求出了机构的一阶和二阶影响系数矩阵。综合分析了机构的运动学和动力学性能指标,得到了影响多种性能指标的敏感因素。考虑量纲的不同,将Jacobian矩阵分离,在动平台任务空间内,研究了决定速度和力、角速度和力矩的性能指标。提出了对Hessian矩阵采用"分层"研究的方式,在任务空间内,得到了各支链扰动对机构加速度和惯性力性能的影响程度。研究结果为机构的设计和优化以及控制策略的选择提供了理论依据。

汽车四自由度半主动悬架阻尼模糊控制的方法

汽车悬架系统的设计必须满足行驶平顺性和操纵稳定性的要求 ,传统的被动悬架系统已无法从结构设计上使车辆具有良好的行驶性能 ,而半主动悬架通过调整悬架阻尼 ,使得它可以很好地满足车辆行驶过程的需要 ,因此受到车辆工程界的广泛重视 建立 4自由度 1 2车辆模型 ,导出了系统的非线性状态方程 ;采用模糊方法控制汽车半主动悬架的阻尼 研究了一种新型的模糊控制系统 ,以前后轴的可调阻尼值作为输出量控制悬架 ,并设计了模糊控制规则 通过计算机仿真验证了这种控制算法的有效性 。

基于支持向量机的四自由度船舶操纵运动黑箱建模

基于整体型船舶操纵运动数学模型,结合船舶操纵运动中横倾运动的特点,建立了应用支持向量机的四自由度船舶操纵运动黑箱预报模型。对某集装箱船进行了10°/10°、15°/15°、20°/20°Z形试验和5°、15°、35°回转试验的数值仿真,获得了操纵运动仿真数据;使用1%的15°/15°、20°/20°Z形试验和5°、15°回转试验仿真数据来训练支持向量,并用训练好的支持向量机预报10°/10°、20°/20°Z形试验和35°回转试验;将预报结果与仿真试验数据进行对比,验证了所提出黑箱预报模型的有效性及良好的泛化性能。

一种四自由度并联机构及其运动学建模

提出一种新型四自由度并联平台机构 ,该机构的动平台能够实现两个方向的移动 ,以及绕两个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解。

基于最优控制的四自由度汽车主动悬架控制器

为改善某皮卡车悬架的性能,在该车四自由度1/ 2车体被动悬架的模型上并联控制器,并利用最优控制理论,采用一种新的控制算法对该控制器进行设计,建立了并联式主动悬架的理论模型。计算机仿真表明,与被动悬架相比较,采用所设计控制器的并联式主动悬架系统的汽车平顺性。

四自由度摇摆台的研制

研制了一种并联结构的四自由度摇摆台 ,根据摇摆台的机械结构分析了摇摆台的位置正解及位置逆解方法 ,给出了一种能够直接求解的位置正解算法。针对伺服缸及伺服电机在控制中的特点提出了一种新的改进PID控制策略 。

含驱动摩擦的四自由度并联机构动力学分析

在考虑驱动摩擦的条件下,对一种四自由度并联机构进行了动力学分析。完全描述该机构动平台的位姿需要4个独立的广义坐标,根据运动特性推导出机构输入与输出的解析表达式,并基于牛顿-欧拉法建立了机构的动力学模型。将3种不同的静态摩擦模型引入各支链移动副,以一种3次多项式为动平台轨迹方程,得到了机构运动副约束反力和各支链驱动力。计算结果显示了摩擦对机构驱动力和运动副约束反力的影响。

基于S7-200 PLC的四自由度机械手控制系统设计

设计了基于PLC的四自由度机械手控制系统,用PLC实现了外来信号触发的对电磁阀的顺序控制,完成了机械手手臂水平伸出放回、手臂竖直升降、手臂旋转、手爪旋转及手爪开合等功能,介绍了相应的硬件和软件设计。

基于四自由度并联机构的数控机床研究

介绍一种基于混合型四自由度并联平台机构开发的五坐标并联机床 .由于其独特的机构设计 ,与基于 Stewart平台的并联机床相比 ,X方向的进给运动与运动平台分离 ,改由工作台单独进给 ,因而其工作空间成倍增大 .采用龙门框架结构和滚珠丝杠支承方案使机床获得更高的刚度 .给出了该机床运动学逆解 ,控制系统采用基于

随机激励下四自由度车辆-道路耦合系统动力分析

采用四自由度车辆模型,以Gauss平稳随机过程模拟路面的不平整度,编制程序得到不同路面等级下的不平整度序列;并将车辆和道路看作一个相互作用的整体系统,建立了车辆-道路耦合系统的动力平衡方程.在对车辆施加随机激励时,为了简化分析过程,避开以往研究中使用随机振动理论求解动轮胎力的复杂性,将得到的路面不平整度序列,直接以向量的形式输入到所建立的动力平衡方程中.基于增量形式的Newmark-β法开发了一个MATLAB程序对该方程进行求解.并对所提出的理论模型进行了试验验证,证明了模型的可靠性.随后,通过一个实例,分析了车速变化、路面等级变化对车辆动荷载系数和车体垂向加速度的影响.最后,对不同路基刚度对车辆振动特性的影响规律进行了探讨.

收发分体式四自由度激光测量系统耦合误差建模与补偿

线性导轨广泛应用于精密机床和仪器,其运动精度直接影响所在设备的空间定位精度。针对团队前期研制的收发分体式四自由度激光测量系统可以测量导轨直线度、俯仰角和偏摆角,但其直线度与角度测量结果间存在耦合干扰问题,提出了一种误差建模与补偿方法。根据激光测量系统的原理和结构,分析并确定了耦合误差的主要来源,利用矩阵光学及齐次坐标变换的方法建立了耦合误差的补偿模型。以雷尼绍XL-80型激光干涉仪为基准,对所建立的误差补偿模型进行了实验验证,结果表明:利用所建模型补偿后的直线度和角度测量误差均降低了75%以上。所提出的误差建模与补偿方法不但有助于提高四自由度激光测量系统的精度,同时也有助于降低其成本。

4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制

4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°.

四自由度机械手多细分步进电机驱动器的设计

为了使两相混合式步进电机能在低速运行平稳,在高速运行转矩恒定,设计了一种以STM32F103为核心的步进电机多细分驱动系统.根据分析电流矢量多细分控制方式与步进电机电流环的PI控制方式,制定硬件和软件设计方案.该系统采用RS485总线与上位机通信,实现了恒流控制、正反转运行和多档细分的功能,使得步进电机在低速平稳运行,在高速时恒转矩运行.文中给出了测试结果,并对所测波形进行分析.实验结果表明系统设计合理可靠.

一种新型四自由度并联机器人

提出一种用铅垂导轨上 4个滑块作为原动件的新型四自由度并联机器人 .该并联机器人的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动 .研究了该并联机器人的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解 ,用 Grassmann几何法分析了该并联机器人在其工作空间内不会出现奇异形位 .

径向四自由度主动磁悬浮轴承控制器研究与探讨

在建立径向四自由度磁轴承系统状态方程基础上 ,介绍了用最优控制理论中线性二次型方法设计磁轴承集中和分布参数控制器步骤 ,并用 MATL AB语言进行了仿真比较 ,得出磁轴承在性能方面的退化是微乎其微的 .文中简述了基于数字信号处理器 (DSP)的数字控制器硬件和软件结构、参数调试方法和实验结果 .实验表明 :用线性二次型方法设计的分散控制器 ,磁轴承转子运行在 0～ 6 0 0 0 0 r/ min范围 ,转子振动峰峰值在 2 0 μm左右 ,满足主动磁轴承性能的要求 .