水平偏心摆波能装置运动获能特性研究

以水平偏心摆波能装置为对象,通过物理模型试验和数值模拟,对装置在单自由度和多自由度下的运动和获能规律进行研究。不同波周期下,摆体出现小幅振荡、旋转和振荡旋转三种运动状态。研究表明,装置在单自由度下出现对获能不利的“锁停”现象,而多自由度的获能相对较好,平均功率随波浪周期出现两次峰值。第一次峰值对应波周期与能量输出(PTO)阻尼和摆臂长度正相关,峰值与PTO阻尼正相关;第二次峰值及对应波周期与外浮体轴比正相关。

直线倒立摆变论域模糊PID控制系统研究

针对传统的直线倒立摆PID控制器参数整定方法主观性强,系统响应性能不佳等问题,提出了一种基于变论域模糊PID参数整定方法用于直线倒立摆系统的控制。首先采用机理建模法建立了直线倒立摆数学模型,其次利用MATLAB/Simulink搭建了直线倒立摆双闭环控制模型,设计了变论域模糊PID控制器与PID控制器对比分析,最终在某公司的直线倒立摆上实现了基于变论域模糊PID控制的直线倒立摆稳摆控制。通过仿真与实验结果分析,相较于PID控制器,采用变论域模糊PID控制器对直线倒立摆系统控制具有较好的稳定性与更强的抗干扰性。

胸部肿瘤三维适形调强放疗摆位误差相关因素分析

分析胸部肿瘤患者行三维适形调强放疗(IMRT)时产生摆位误差的相关因素,以准确计算出临床靶区(CTV)外放边界(摆位扩边(SM)值),从而实现安全放疗.以莆田学院附属医院接受IMRT治疗的83例胸部恶性肿瘤患者为研究对象,应用体位固定技术及电子射野影像装置(EPID)测量比较胸部恶性肿瘤IMRT的摆位误差,采用多元线性回归分析方法对摆位误差相关因素进行分析,进而分类计算出其SM值.结果显示,83例受试者在X轴、Y轴、Z轴上的SM值分别为0.31、0.28、0.28 cm;靶区定位、性别及肺容量分别为Y轴个体随机误差、Z轴个体系统误差、Z轴个体随机误差的独立影响因素.这表明肿瘤患者行IMRT治疗时靶区定位、性别及肺容量在不同方向上影响其摆位误差.

偶然性载荷作用下的桥式起重机摆角模型研究

对起重机建立准确的数学模型是研究其防摇摆控制策略的基础。构建在偶然载荷作用下桥式起重机摇摆数学模型,分析桥式起重机一个作业循环以及大小车运行时的受力情况,在充分考虑偶然载荷作用下构建桥式起重机工作过程中的三维动力学数学模型。通过在驱动力及风载作用下对模型的仿真分析,研究桥式起重机的摆角变化规律。桥式起重机在偶然载荷作用下的摆角模型及其变化规律可为后续桥式起重机的防摇摆控制提供理论基础,保证桥式起重机在偶然性载荷作用下工作安全可靠。

基于自适应分层滑模的塔式起重机防摆与定位控制

针对三维空间中呈现二级摆结构的塔式起重机的防摆与定位控制问题,考虑变幅回转联合运行工况,提出了一种自适应分层滑模控制方案。首先将塔式起重机系统分为定位子系统、一级摆角子系统和二级摆角子系统,设计了分层滑模控制律;然后设计了自适应律,提高了系统对参数的适应性和对外在干扰的抑制性能;最后验证了系统的稳定性并对系统进行了仿真。仿真结果表明,系统在受到瞬时扰动时,自适应律可估算出扰动大小,控制器能快速做出反应,调整控制力/力矩以抵消瞬时扰动,使瞬时扰动不对系统的位置以及吊钩和负载的摆角造成明显影响。该文自适应分层滑模控制器能在一定程度上抑制瞬时扰动造成的吊钩和负载的摆动,具有较好的鲁棒性。

桥式起重机分布式质量吊重系统双摆滑模控制

随着吊装作业的多元化发展,起重机吊装对象也从传统的质点式吊重向分布式质量吊重方向发展。针对桥式起重机在吊装分布式质量吊重时吊重的大摆角抑制和小车定位控制问题,提出了两种基于滑模控制理论的、用于吊重消摆和小车快速定位的方法。首先,综合考虑了桥式起重机吊装对象的结构特征、小车电机的驱动特性、摩擦阻力以及环境中的随机扰动对吊装作业的影响,建立了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学模型;然后,设计了桥式起重机分布式质量吊重系统的非线性双摆动力学普通滑模控制器(OSMC)和分层滑模控制器(HSMC),采用Lyapunov函数和Barbalat引理证明了闭环系统的稳定性;最后,利用数值仿真研究了OSMC和HSMC在分布式质量吊重减摆控制方面的性能差异。仿真及研究结果表明:与OSMC相比,采用HSMC不仅可以在12 s内实现小车精确定位目的,而且可以实现对分布式质量吊重在5°~9°摆动范围下的快速抑制目的,完成了对系统状态变量的有效控制;同时,对比结果表明HSMC对起重机系统内部和外部扰动变化有很强的鲁棒性和抗干扰性。

悬吊多质量摆体系力学机理及减振性能试验研究

传统悬吊质量摆有悬吊单摆、串联式悬吊多摆和并联式悬吊多摆,这几种类型摆构造简单、机理明确,但调谐频带较窄,应用在低频率超高层结构下摆长过长、高频率高层结构下摆长过短,限制其在实际工程中的应用。为此,提出装有弹簧的串、并联式悬吊多摆结构,建立装有串、并联式悬吊多摆的结构体系动力学方程。为研究这两类悬吊摆的减振性能,通过数值模拟对比分析传统悬吊质量摆与装有弹簧的串、并联悬吊摆对受控结构的减振效果,并对受控结构与非受控结构进行一系列振动台试验,验证悬吊单摆、悬吊串、并联式无弹簧双摆、悬吊串、并联式弹簧双摆在传统地震动下以及四类场地地震动作用下对被控结构减振控制的有效性。数值模拟与振动台试验结果均表明,装有弹簧的串联式悬吊多摆减振效果最优,其具有增大调谐频带、实现多阶振型控制、灵活调节摆长的优点,适用于工程实际中。

基于LQR对直线倒立摆的稳摆控制研究及实现

针对倒立摆的稳摆控制问题,研究设计了一个LQR控制器。首先,考虑摆杆摆动的阻力矩,采用牛顿力学分析方法推导出直线倒立摆的数学模型,建立了其线性状态空间模型,并分析了系统的稳定性、能控性与能观性。通过采用仿真试凑确定加权矩阵Q、R,得到状态反馈增益矩阵K,完成LQR控制器的设计。之后,搭建了以开放式运动控制器为核心的倒立摆实验平台,在计算机上开发了实时人机交互程序,在运动控制器里编写了倒立摆控制算法。最后,进行了仿真与实测实验,验证了所设计的LQR控制器的有效性和可行性。

基于柔性铰链结构的大口径压电快摆镜

为了解决压电作动器驱动的快速反射镜因压电作动器伸长量较小,导致快速反射镜偏转角过小的问题,该文提出了一款新型快速反射镜设计方案。采用三级杠杆式柔性铰链放大机构实现压电作动器位移的放大,采用柔性轴承作为快摆镜的运动关节实现快摆镜的大角度定轴偏转。通过理论推导和有限元仿真对快摆镜的最大偏转角度、等效应力、谐振频率以及振型进行分析。实验结果表明,所设计的快摆镜可以实现大于2 mrad的镜面偏转,满足大范围、高精度的光束定位要求。

考虑齿形误差影响的摆线针轮承载特性分析

针对缺乏考虑齿形误差的承载分析软件,导致分析结果不符合实际工程状况的问题,提出了1种包含摆线轮齿形误差的摆线针轮副承载特性分析方法。利用三次非均匀B样条准确描述出包含齿形误差的摆线轮实际齿廓,构建并分析了摆线针轮误差齿廓接触分析模型(error tooth contact analysis,E-TCA),得到了初始啮合位置参数及啮合间隙。在此基础上,建立了齿形误差影响下的摆线针轮副负载接触分析模型,确定了零部件多体接触之间的力矩平衡和变形协调关系,利用能量最低原理获取了真实承载特性。通过有限元模型验证了RV-40E型号减速器的摆线针轮承载特性。结果表明:由于齿形误差的影响,啮合齿数减少了1对,啮合应力和传动误差增大了5.3%和5.7%。

不同偏心角摆线推进器水动力性能数值模拟

通过数值模拟对摆线推进器水动力性能进行研究.分析摆线推进器流场特性、瞬时荷载变化规律及转向性能.采用重叠网格与滑移网格方法相结合进行网格划分,选择合适的湍流模型计算摆线推进器水动力性能,并与试验值进行对比,验证数值模拟的有效性与准确性.通过数值模拟得到了进速系数与偏心率对摆线推进器水动力性能的影响规律和摆线推进器瞬时荷载变化规律.在此基础上,对偏心角不为0°的摆线推进器进行研究,获得了偏心角对摆线推进器推力的影响规律.结果表明,摆线推进器可以通过改变偏心率改变推力大小,在不改变旋转方向的情况下通过改变偏心角改变推力方向.进速系数为零时,摆线推进器产生合力方向与前进方向夹角等于偏心角;进速系数对摆线推进器合力大小和方向均会产生影响,进速系数越大,前进方向推力越小,合力角度与偏心角差值越大.

摆线针轮减速机参数对传动效率的影响与参数优化

为进一步提高摆线针轮减速机的传动效率,对减速机传动效率的影响规律进行了深入研究,提出了考虑设计参数与工况参数变化的摆线针轮减速机传动效率计算模型,并对参数进行了优化。首先,考虑摩擦力和啮合齿隙,建立了摆线针轮传动机构的多齿承载接触分析模型,计算了摆线针齿啮合力与载荷分布规律;然后,考虑摆线针轮减速机的啮合损耗、输出损耗、轴承损耗、润滑损耗和密封损耗,提出了摆线针轮减速机传动效率计算模型,并分析了设计参数和工况参数对摆线针轮减速机传动效率的影响规律。研究表明,在考虑摩擦受力的情况下,转速、负载、针齿销半径、针齿分布圆半径、偏心距、针齿套半径是影响传动效率的主要参数,针齿销数、柱销分布圆半径、柱销半径和摆线轮齿宽次之。最后,以齿轮强度、齿轮宽度、齿廓形状、齿间间隙和承载能力作为参数优化范围,将效率和体积作为目标对设计参数进行多目标优化分析,得到最优参数解,进而获得了更小体积、更高传动效率的摆线针轮减速机。

基于磁悬浮理论的自适应抗拔摩擦摆隔震支座力学性能研究

为解决摩擦摆隔震支座抗拔能力不足的问题并优化其隔震性能,将传统的摩擦摆支座(FPB)和半主动控制思想相结合,提出一种自适应磁悬浮抗拔摩擦摆隔震支座(AMFPB)。基于磁路理论进行理论分析,推导出U型电磁铁的电磁力公式,以及AMFPB刚度、周期和等效阻尼比计算公式;对U型电磁铁进行位移-电磁力试验分析,建立AMFPB有限元模型,并对不同位移幅值、不同电磁铁匝数和输入电流下支座的滞回特性和抗拔性能进行分析。研究结果表明:U型电磁铁的位移-电磁力试验结果与理论结果吻合度较好,计算得到的AMFPB滞回曲线与数值模拟结果基本相同。AMFPB随滑动位移的增加可调节自身的刚度及耗能,有利于支座位移的控制。

摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法

针对常规修形方法存在计算复杂、齿廓曲线形状控制不够灵活等问题,提出了一种摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法。通过摆线轮齿廓压力角变化规律的分析,将工作齿廓最小压力角的位置作为二次分段修形的基准点,建立二次分段修形模型。利用直线法简单函数,推导出二次分段修形方法下各齿段修形量的计算公式及齿廓方程。采用轮齿接触分析的方法,研究了二次分段修形齿廓的传动误差和回差,并进行对比实验验证摆线轮工作齿廓二次分段修形方法的正确性和可行性。结果表明:二次分段修形的摆线轮工作齿廓与理论齿廓曲线更加吻合,传动误差和回程误差分别减少约14%和19%。

双摆线针齿传动齿廓特性与啮合特性分析

将双摆线齿廓运用到NN型少齿差行星齿轮传动领域,通过分析内外摆线轮齿廓的凹凸性、曲率和曲率半径,获得了内、外摆线齿廓的特性;通过图解法推导双摆线针齿传动中内、外摆线轮的压力角计算公式,获得了啮合过程压力角变化规律,以及双摆线针齿主要参数对于内、外摆线轮压力角的影响;通过对等距修形和移距修形进行研究,表明齿廓修形对齿形有明显影响。

基于改进SAC的倒立摆控制算法研究

针对倒立摆系统控制过程中易受外界干扰和自然不稳定的特点,以及深度强化学习SAC算法采样数据利用率较低和随机离线策略网络收敛较慢的问题,提出了一种结合近端经验采样和优化策略网络结构的改进算法PRER_SAC。构建神经网络拟合函数,策略网络使用性能更优的Mish函数作为激活函数,设置自调节温度系数以增强智能体的探索能力;设计远、近两个经验池,及一种改变数据存放频率的训练策略,提高数据样本的利用率。通过仿真实验对比,所提方法在同等训练次数下所得回报值和算法收敛速度优于DDPG和SAC算法,同传统控制方法PID和LQR相比,有更好的控制效果。最后,对训练好的智能体加入角度扰动,可在2 s内被消除抑制,证明提出的算法具有较强的适用性。

带辅助轮摆臂的履带式机器人越障能力分析

履带式移动机器人因具有良好的环境适应性被广泛应用于军事和安全领域。为了改善现有摆臂履带式机器人结构复杂、重量和体积较大等不足,进一步提高其越障能力,提出一种带辅助轮摆臂的履带式移动机器人,设计该机器人的几何模型,分析其越障机理,推导摆臂的正逆运动学方程,分别建立有/无滑移条件下机器人的运动学模型。采用柔性体有限段模型法建立履带的多体动力学仿真模型。通过履带滑转率、机器人主体质心高度,履带与地面接触力及摆轮受力的变化,综合分析该机器人越障时的动力性能。在越阶、爬坡和越沟壑不同工况下,提出的带辅助轮摆臂的履带式机器人表现出良好的越障性能。

山西垂直摆倾斜仪背景噪声分析

利用山西地区垂直摆倾斜仪正常时段的观测数据,计算功率谱密度PSD和噪声水平SNM,对观测的正常背景特征进行分析和讨论。结果表明,未受任何干扰的观测数据每日PSD变化不大,分钟采样观测数据能反映最大为8.3 mHz的PSD分布,秒采样观测数据能反映最大为0.5 Hz的PSD分布。临汾地震台同址VS型、VP型垂直摆观测数据的噪声水平具有一致性;有2套仪器的背景噪声水平偏高,有4套仪器的背景噪声水平较低;低噪声水平仪器观测曲线光滑、固体潮清晰,运行稳定;高噪声水平仪器观测曲线毛刺多、不光滑。该现象除受观测环境影响以外,主要还受仪器自身的影响。

“摆烂”热词背后青年群体消极社会心态问题研究

“摆烂”一词流行的背后是部分青年群体消极社会心态的表露,其形成原因可归结为社会转型中青年竞争疲倦后习得性无助的加剧,现实困境中青年群体焦虑情绪在网络媒介上的宣泄与传染。“摆烂”一词承载的消极社会心态会消解青年人的奋斗意识和集体意识,影响青年群体参与社会实践的主动性。通过提升青年心理素质、强化主流价值观培育,加强网络空间文化建设和治理,关注青年的刚需问题和心理诉求等治理策略,有助于解决我国青年的心态困境,实现消极社会心态的积极转向,对于社会的良性运转有着积极意义。

当代大学生消极苦乐观的表征解析、疗愈理论与教育对策——以“摆烂”现象为例

苦乐观是人生观的重要组成部分,体现了个体对自我生存意义的探寻,而当前部分大学生的“摆烂”现象反映了其苦乐观的消极倾向。通过对当代大学生的“摆烂”现象进行分析,可以发现部分大学生在苦乐观方面存在以下表征:片面理解苦乐内涵与关系的怀疑倾向,苦乐态度不端与情感消极为表征的颓废悲观倾向,苦乐信念缺乏与意志薄弱的精神虚无倾向以及苦乐动机功利与行为脱节的精致利己主义倾向。借助积极心理学相关理论探讨大学生苦乐观教育,有助于消解大学生“摆烂”症候,帮助大学生辩证对待人生苦乐矛盾,树立积极向上的苦乐观。