一种大柔性Stewart平台轨迹跟踪控制方法的研究

新一代大射电望远镜(LT)粗调系统是通过6根索长的协调变化驱动馈源舱跟踪射电源的六自由度运动,其工作特点类似Stewart平台,因此被看作大柔性Stewart平台。针对该系统变结构、非线性、大滞后、强耦合等特点,提出一种卡尔曼滤波和基于优化神经网络结构的PID控制器(PID-NNC)相结合的控制算法来实现馈源轨迹跟踪控制。这种新方法通过构造卡尔曼滤波来抑制随机干扰对系统的影响,同时采用PID-NNC来实现馈源舱轨迹跟踪。理论分析和仿真实验表明,该控制算法不仅能满足对轨迹跟踪精度要求,而且具有较强的鲁棒性。

大柔性Stewart平台的刚度研究

大型射电望远镜舱索系统通过六根索长的协调变化驱动馈源舱作跟踪射电源的六自由度运动,其工作特点类似于Stewart平台,因此被看作大柔性Stewart平台。基于大型射电望远镜舱索系统50m缩比模型,首先分析了悬索的垂跨比与悬索张力、系统基频之间的关系;其次,研究了大柔性Stewart平台零位时的竖向刚度;最后,对舱体在不同位姿处的扭转刚度进行分析。研究工作为变结构悬索系统的振动分析与运动控制奠定了基础。

某超长条结构件柔性工装平台结构设计与实现

针对某超长条结构件加工过程中由于使用传统工装夹具造成的工艺准备时间长、工装数量多、材料浪费严重等问题,开展一种柔性工装平台的研究。该工装平台采用多个可旋转夹臂替代传统夹具进行夹持,在工件外形变化时,可通过更换夹臂长度、按压角度等保持良好夹持效果,满足柔性工装的需求。对该工装平台结构进行设计,对关键参数进行建模和校核,通过样机对工装效果进行验证。结果表明,该工装平台在加工相同工件的情况下,可节省约3%的零件材料,缩短310 min工艺准备时间,同时由于该工装平台采用了新型柔性固持方案,还提高了加工连续性,避免由于工艺变化造成大量的夹具浪费,为超长条结构件的加工提供了一种新的工装固持方案。

基于ADAMS的Stewart平台运动学分析

针对在Stewart 6自由度并联平台设计中,支腿的运动学及动力学参数理论计算过于复杂的问题,课题组提出了基于ADAMS的Stewart平台反解与正解相结合的分析方法。首先,通过ADAMS反解求得支腿位移参数;然后,将位移参数转换为驱动函数添加在各个支腿上;接着,通过ADAMS正解求解支腿其余运动参数;最后,通过实例对比理论计算与ADAMS分析数据。结果表明:课题组提出方法求得的支腿位移与理论值之差均小于0.01 mm,支腿最大速度及最大加速度与理论值误差均小于2%,从而验证了该分析方法的合理性与科学性。该分析方法为工程中遇到的6自由度平台已知动平台驱动函数求解支腿参数的实际问题提供了一种高效的解决办法。

平面柔性微定位平台的设计分析与优化

为设计具有良好静动态特性的柔性微定位平台,提出了两种基于柔性梁与圆弧形柔性铰链所组成的柔性模块的柔性运动副。首先,基于该运动副设计了新型平面2自由度微定位平台结构;其次,采用柔度矩阵法建立了平台力-位移关系及输出位移的理论模型,基于传递矩阵法建立了平台固有频率与瞬时动力响应的理论模型,并通过有限元仿真验证了理论模型的正确性。理论研究与仿真验证表明,平台具有较高的静动态性能,其输入输出完全解耦,在0.3mm输入位移下丢失运动不超过1.8%;1阶固有频率为320.34 Hz,在0.1 s时间内动力响应与仿真趋势一致。最后,进行了平台静、动态性能的灵敏度分析和参数优化。结果表明,优化后的平台在同样驱动下丢失运动和固有频率分别优化提升了1.95%和43.9%,进一步提升了平台的动态性能。

平台化组织柔性人力资源管理的内涵及测度研究

在数字经济时代背景下,组织平台化转型的趋势对传统的柔性人力资源管理提出了新的挑战。目前有关柔性人力资源管理的研究仅聚焦于传统组织,无法体现出组织平台化转型背景下管理边界、管理单元和管理流程等方面的特点。因此本文选取平台化组织中人力资源管理部门负责人作为研究样本,通过扎根理论探讨平台化组织柔性人力资源管理的结构维度,并在此基础上开发并检验测量量表。研究结果表明,平台化组织柔性人力资源管理包括“结构柔性人力资源管理、资源柔性人力资源管理和过程柔性人力资源管理”三个维度,共13个题项。同时,因子分析结果亦表明,本文所开发的量表具有良好的信度和效度。

Stewart平台神经网络非奇异终端滑模控制

针对Stewart平台的六自由度(six degrees of freedom,6-DOF)轨迹跟踪问题,提出一种基于神经网络的非奇异终端滑模控制方法并应用于Stewart平台的位置姿态控制中。通过分析Stewart平台的位置反解和速度反解,建立运动学方程,利用牛顿-欧拉方程建立动力学方程,并结合加速度反解得到了平台的状态空间表达式;基于非奇异滑模面函数,设计非奇异终端滑模控制律。考虑到径向基函数(radial Basis function,RBF)神经网络的逼近特性,采用RBF神经网络对模型未知部分进行自适应逼近,并利用Lyapunov第二法设计了自适应律;通过仿真证明控制器设计的有效性。仿真结果表明,相比于比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制器,提出的RBF神经网络非奇异终端滑模控制器具有更好的轨迹跟踪精度和动态特性。

面向数字孪生的柔性离散事件系统建模与仿真平台设计

针对当前仿真平台难以在具有较高柔性的系统中建立数字孪生模型的问题,提出了面向数字孪生的柔性离散事件系统建模与仿真平台设计方法。该方法首先进行需求层次分析,建立平台设计逻辑模型指导设计,并基于该逻辑模型提出了平台在仿真引擎、柔性孪生模型建模、可视化3个方面的详细设计方法,建立平台总体架构。为实现平台与数字孪生相结合,提出了基于物理实体状态的事件推进机制和面向优化算法的仿真步进迭代机制的数据交互机制。最后,基于该设计方法开发了原型平台NextING,并与商业仿真软件Plant Simulation进行对比测试,通过一个装配流水线实例以及一个移动机器人存取系统实例验证了该方法的有效性。

三维桥式放大机构的柔性微定位平台的研究与改进

在微定位平台的设计中,引入能够产生高位移放大倍数的三维桥式放大机构,并在此基础上引入了能够有效减少输出端寄生位移的四杆对称式导向机构,从而使所设计的微定位平台能够充分结合二者优势。根据应变能理论、卡氏第二定理、拉格朗日定理,建立该微定位平台的静动态数学模型,理论分析了平台关键尺寸对平台位移放大倍数的影响;并通过计算获得了最优参数下的放大倍数和固有频率,其值分别为19.90和193.26 Hz。通过有限元方法验证了放大倍数和固有频率,其相对误差分别为4.3%和5.9%,从而证明了所改进的微定位平台的优越性能以及理论分析方法的准确性,为放大机构的柔性微定位平台的数学模型构建提供了一定的理论指导。

基于柔性铰链微动平台的自抗扰控制方法

微动平台一般以柔性铰链为导向机构,由于系统固有频率低,会严重限制传统PID算法的控制带宽,影响定位精度。因此,设计自抗扰控制算法(ADRC)将系统未建模动态与外部未知扰动共同视作“总扰动”,通过扩张状态观测器(ESO)进行估计和补偿,提高系统的控制带宽。为了充分利用已知的模型信息,设计基于模型的ADRC算法,将柔性铰链标称模型输入到ESO中,进一步提升系统的控制性能。最后,通过10μm行程的点位运动实验进行验证。结果表明:因为控制带宽无法过大而导致PID难以响应,ADRC提高了控制系统带宽,实现了精密定位;模型ADRC进一步提升了响应速度与定位精度。相比ADRC,模型ADRC整定时间缩短了68.1%,最大跟踪误差降低了53.8%,定位精度提升了60.7%。

六自由度Stewart并联平台的参数优化及公差分配

并联机器人的基础设计工作主要涉及两个方面:基本参数设计与公差分配。从机器人可达工作空间进行了推广,引申出广义的可达工作空间,将机器人姿态与位置同时考虑。以广义可达工作空间为优化目标,对6-SPS型Stewart平台进行基本参数的优化,通过粒子群算法(PSO)获得了一组具有更大的位置,姿态可达空间的并联机器人参数。另外,以更低的机器人制造成本为目标,在尺寸公差与形位公差满足机器人设计目标的约束下,对各基本尺寸的公差进行优化分配。通过分析尺寸公差与形位公差对末端精度的影响,建立了大概的公差-精度关系模型。

平台经济下两类柔性生产空间的对比研究——基于新制度经济学的视角

平台经济的兴起改变了柔性生产空间的机制与特征。基于新制度经济学视角建立分析框架,通过对广州市康乐鹭江片区与南村镇的对比,发现平台经济作用下柔性生产空间分为平台嵌入型与平台重构型两类:前者通过零工经济、缩小空间规模以适应日常小单量生产的趋势,通过地理邻近与社会网络组织应对爆发式的大规模生产,达成柔性生产;后者以诱致性规则引导企业扩大生产规模,基于算法对订单进行即时分配,达成柔性生产。二者的共同基础是灵活的空间供给制度;二者在虚拟空间对地理邻近与社会网络替代程度不同;在组织模式上分别表现为后福特主义强化与重返福特主义。城市规划需再审视城中村等边缘空间在新经济中的空间制度价值,也应关注数字平台所设规则对于城市的影响。

基于柔性包袋阻尼器的蜂窝芯子暴露平台降冲击研究

暴露平台作为搭载火工分离装置和载荷适配器等精密仪器的构件是航天飞行器中重要组成部分,暴露平台在火工冲击环境下会产生高频、瞬态和高量级特点的火工冲击响应。高量级的火工冲击易对星载设备中的敏感元器件造成损伤从而产生难以估量的损失,故有效地控制星箭暴露平台在火工环境下的高频冲击对航空航天领域具有巨大的意义。该研究运用蜂窝芯子式的柔性包袋阻尼技术对暴露平台进行降冲击研究,通过对柔性包袋阻尼系统模型进行离散元耗能仿真设计,分析粒子材质、粒径、填充率及包袋膜厚度对柔性包袋阻尼器降冲击性能的影响,获取柔性包袋阻尼器的最优特征参数。通过冲击试验得出安装不同参数柔性包袋阻尼器暴露平台的冲击响应谱并与仿真结果进行对比,验证了模型的正确性和柔性包袋阻尼技术的有效性。仿真和试验结果表明,柔性包袋阻尼器降冲击性能最佳的粒子材质为铁基合金,最优粒径为2.0 mm,最优填充率为95%,最优膜厚为0.2 mm。最优参数的柔性包袋阻尼器降冲击效果达到了58.13%,达到了梦天载荷仓暴露平台的降冲击要求。

柔性制造系统数据管理云平台的设计

以柔性制造系统为应用场景,提出一种利用OPC UA技术来融合TCP/IP Ethernet、Modbus等多种接口协议的生产过程数据的云平台信息采集系统。对现阶段云平台的特性进行分析;依据分析对适用于数据采集的云平台整体结构进行了设计;依据现场环境使用仿真软件搭建了真实的仿真系统;最后利用工业软件KEPServerEX搭建OPC UA服务器,并采用C#编程语言在.NET平台上开发OPC UA客户端,设计了相应的功能块。最终实现了云数据管理平台对柔性制造系统数据信息的采集和管理。

Stewart六自由度实验平台的测试与分析

基于Stewart六自由度平台设计而成的动感座椅,可以模拟最佳动作效果的各种空间运动姿态,使观众在观看电影或玩游戏时具有更好的代入感和互动体验。为了检测Stewart六自由度实验平台能否为实现特定的动感效果提供硬件保障,首先对其进行了单轴测试,分别测量了其静止和运动时的位置和速度;然后运用MATLAB得到相应的实际曲线,并与理论曲线进行对比分析,从而得出平台运动控制误差的大小;最后,将控制精度需求和误差分析结果进行对比,即可判定是否能为实现特定的动感效果提供硬件保障。

基于WOA-Elman的Stewart平台位姿正解

为了高效而准确地求解Stewart平台的正解问题,在本研究中,采用了鲸鱼算法来优化Elman神经网络模型。对Stewart平台的六根连杆长度和平台位姿的运动学模型进行了详细分析,并通过平台位姿反解数据创建实验数据集。关于Elman神经网络模型,引入鲸鱼优化算法对该模型进行了优化,以提高计算性能和精度,从而建立了WOA-Elman模型,用于求解Stewart平台的正解。通过详细的仿真分析对模型进行评估,并通过实验来验证模型的有效性。研究结果表明,采用鲸鱼算法优化的Elman神经网络模型在求解Stewart平台正解问题方面表现出色。该模型展现出出色的非线性拟合能力和高度的计算精度,能够快速而准确地求解Stewart平台的位姿正解问题。这一研究成果为解决Stewart平台位姿正解问题提供了一种高精度的方法。

海上风电柔性低频输电动模平台设计

柔性低频输电是一种结合了直流输电与常规交流输电各自优势的新型输电技术,在远距离高压大容量输电场合呈现出巨大的应用潜力。通过建设动模仿真试验平台,可充分验证海上风电柔性低频输电送出技术。本文首先介绍了动模平台概况;其次阐述了动模平台的主回路参数和主接线;并设计了动模平台的基本控制策略。最后通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真模型,验证了上述设计的动模平台及其控制策略的有效性和可行性。

基于对偶四元数法的Stewart平台运动学研究

作为一种多自由度并联机构,Stewart平台在工业自动化、飞行模拟及医疗设备等领域具有广阔应用前景。研究Stewart平台的运动学特性,并提供数学模型和解决方法,可以实现对其运动和位置的准确控制。基于6-UPS型Stewart并联机器人平台,引入了对偶四元数的概念,探讨了Stewart平台的运动学特性,提出了一种高效的并联机器人运动学求解算法。研究结果表明,在描述并联机器人的运动学中,对偶四元数法具有更简洁的表示形式和更少的用来表示刚体位姿的未知数个数,具有明显优势。

节点柔性理论对导管架平台强度分析的影响研究

本文研究了海上导管架平台的管节点柔性模拟方法,分析其对结构内力及位移的影响,及其导致的不同构件刚度和强度变化。通过南海西部典型导管架平台的分析,分别对比3种理论的差别;与刚性假定的结果对比,总结出节点柔性技术对结构强度、疲劳寿命以及极限强度的影响的一般结论。

平台化组织柔性人力资源管理的内涵及测度研究

平台化组织作为数字经济时代的产物,因其智能互联的数字化技术和灵活应变的组织结构,在市场竞争中脱颖而出,这也吸引了众多传统组织纷纷向平台化组织转型。平台化组织致力于突破科层制形成的组织内外部边界以促进信息传播和命令执行,一切活动围绕用户需求展开且最终表现由用户评价,这种组织逻辑的变化不仅改变了传统组织的生产和发展方式,而且对组织的人力资源管理模式也提出了新的挑战。相比于传统组织,平台化组织更加强调人力资源管理的灵活性和适应性,关注的重点转变为员工自主性驱动以及用户驱动所创造的价值,以对用户需求和环境变化做出快速反应。因此,作为一种新兴的管理实践,柔性人力资源管理高度强调人力资源管理实践设计的灵活性,从而帮助企业快速有效地获取和利用人力资源,对于强调快速激活员工、促进员工创新以满足多样化用户需求的平台化组织有独特意义。