基于电机-磁流变阻尼器混合驱动的绳索牵引上肢康复机器人的设计与应用

传统的末端牵引康复机器人一般使用电机驱动,连杆传动,难以避免惯性和刚性器件对系统动态性能的影响。针对以上问题,研制了一种基于混合驱动的绳索牵引式上肢康复机器人系统。系统采用绳索牵引末端的方式驱动机器人运动,实现在大工作空间内的柔顺操作。设计了具有低惯性特性的电机-磁流变阻尼器混合驱动系统,以替代传统的电机驱动。结合动作捕捉系统,设计了被动和镜像两种训练模式,以实现脑卒中患者的上肢康复训练。实验证明,混合驱动系统可输出3.5 N·m的转矩;被动训练模式中,机器人在600×500×350 mm的工作空间内,轨迹跟踪误差小于8 mm;镜像训练模式中,轨迹平均跟踪误差为6.34 mm。结果表明,系统的驱动方法和训练模式安全有效。

磁流变液阻尼器控制下贯流式机组轴系碰摩振动特性分析

针对贯流式水轮发电机组轴系受多振源引发的振动问题,基于线性接触力和库伦摩擦力组成的叶尖碰摩力模型,建立综合考虑不平衡磁拉力、油膜力以及不平衡水力等外激励影响下的机组转子-转轮-轴承系统碰摩动力学模型。为抑制转轮叶片振动诱发的碰摩故障,将一种电流调节式磁流变液阻尼器引入系统,采用数值方法研究有无磁流变液阻尼器在不同转速及转轮质量偏心下对转轮振动的抑制规律。结果表明:磁流变液阻尼器的存在使原本复杂的系统响应形式变得有序,能够减弱机组在转速变化过程中产生的振动,使转轮运动更为贴近同步周期运动形式;同时,可缩减因质量偏心变化造成的混沌行为并减小其振幅波动。磁流变液阻尼被动控制对贯流式水轮发电机组具有良好的适用性,可为贯流式机组轴系减振提供有益借鉴。

应用MR阻尼器的混合结构非线性地震损伤控制

应用MR阻尼器对钢框架-混凝土核心筒混合结构的非线性地震损伤实施控制。分别建立钢框架和混凝土核心筒的损伤准则,通过LS-DYNA有限元程序的二次开发功能,将MR阻尼器的Bouc-Wen出力模型、半主动控制律和钢材的弹塑性损伤本构模型引入到主程序中,并对结构各层阻尼器的出力能力进行优化设计。以强震下一15层钢-混凝土混合结构为例,数值分析未安装阻尼器、在核心筒与钢框架之间安装阻尼器和在钢框架柱之间安装阻尼器等三种情况下结构的动力响应和损伤发展过程,结果表明两种阻尼器安装方案均能有效控制结构层间位移和结构各层剪力响应,并且受控结构核心筒的损伤指数明显减小。

基于MRD优化布置的水轮发电机组碰摩系统振动抑制

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题,采用磁流变液阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)对轴系振动进行抑制,旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先,将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力学模型,推导了碰摩故障下含轴向分布参数的MRD-转子-转轮系统动力学方程。其次,基于数值模拟方法,以机组转速为控制参数对比分析了是否考虑MRD的转子-转轮系统非线性动力学行为。最后,研究了不同MRD轴向布置参数对碰摩转子-转轮系统动力学行为的影响。研究结果表明:MRD的加入对转子、转轮非稳态运动具有良好约束作用,能够显著减小转子、转轮振动幅值,有效避免了机组轴系碰摩故障的发生;当阻尼器位置参数s_(1)、s_(2)分别取0.25与0.95时,MRD对系统的减振效果最佳。通过在机组轴系合理布置MRD,可有效改善系统振动情况,从而为水轮发电机组振动控制提供有益指导。