仿人机械手臂一体化结构设计及其控制系统

随着人类生活水平的不断提升,以及各类与机器人有关的科技也在飞速发展,因此,对类人机器人的研究也在不断增加。其中,拟人机械手是其中的一个关键部件,因此,开展仿人机械手的设计和研究,具有十分重要的现实意义。在此背景下,该文章主要针对仿人机械手臂一体化结构设计进行了分析,并且对相应的控制系统进行了探讨,除此之外还提出了相应的意见和建议,希望能给有关人员带来帮助参考。

无人艇载多波束测深系统一体化结构优化设计

为了提升无人艇载多波束测深系统(以下简称多波束系统)在复杂环境下的作业安全和精度,通过对多波束系统与无人艇艇型一体化安装结构的分析,采用基于有限元协同仿真技术开展动力及平台结构性能优化设计研究,设计出了在一定航行速度下能保证较优效率和航行安全的无人艇载多波束系统安装结构,并在珠江口海域进行了试验。结果表明:与传统的无人艇平台与多波束系统分离式设计的方法相比,设计的无人艇载多波束系统横摇角度小,抖动现象减弱,作业性能得到提升。运用该系统不仅可以获取水下高精度的三维地形数据,也可以为水下障碍物排查、目标物搜寻和水下构筑物巡检巡查等提供技术支撑。

风速可调的地空一体化风力灭火遥控机结构设计与性能分析

风力灭火遥控机作为地面灭火装备的一种创新形式,具备机动性强、远程操作、快速响应等特点,能够在复杂的火情环境中灵活作业,大大提高了灭火效率和安全性。为探讨风力灭火遥控机在应对森林和草原地表火灾地空一体化监测系统中的角色与作用,对风力灭火遥控机进行结构设计,分析旋转开合结构的安装位置和开口大小对出口风速的影响。利用Fluent软件对风力灭火筒进行流体仿真,结合Design Expert软件对仿真数据进行处理,建立了位置S和开口大小d对出口平均风速和出口最大风速的响应曲面和二次模型。结果表明,安装位置和开口大小均为出口风速的重要影响因素,当风筒入口风速设定为70 m/s、旋转开合结构开口大小为30 mm且安装在位置5处时,出口平均风速和出口最大风速达到最大,分别为97.7551 m/s和290.001 m/s。相较于开口大小,安装位置对出口平均风速和出口最大风速的影响更大,且安装位置越靠近风筒出口处风力灭火机的灭火性能越好。

基于有限时间滤波控制的电机驱动系统结构/控制一体化设计

针对电机驱动系统进行了基于有限时间控制器的结构/控制一体化设计.针对电机驱动系统跟踪控制问题,采用有限时间收敛方法设计了跟踪控制器.考虑系统状态信息不可测的情况,设计了有限时间滤波控制器,在估计系统速度信息的同时实现了有限时间跟踪控制.为进一步提升系统控制性能,考虑结构与控制之间存在的耦合问题,对电机驱动系统进行结构/控制一体化设计.首先针对电机驱动系统设计了同时考虑结构优化和控制器优化的一体化性能指标.所设计一体化性能指标能够在满足控制性能要求的同时,得到所能驱动的最大负载.同时优化系统的结构参数与控制器参数能够使控制系统达到全局最优,从而取得良好的控制效果.随后,采用嵌套优化策略对电机驱动系统的一体化设计问题进行简化,采用自适应步长的布谷鸟搜索算法对控制器参数优化问题进行求解,得到了一体化最优解.通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

基于改进自适应多种群遗传算法的结构-控制系统一体化优化

提出一种改进的自适应多种群遗传算法,以更好地解决建筑结构-主动控制系统一体化优化问题,即同时对被控结构参数、控制算法参数、主动作动器布置位置进行优化。该遗传算法对编码方法、初始种群生成、选择策略、交叉概率和变异概率的自适应调整、多种群协同进化中移民策略等进行改进。研究结果表明:改进的自适应多种群遗传算法和改进的基本遗传算法优化结果总体一致,表明前者分析结果是正确的,并且具有较高的精度;改进的自适应多种群遗传算法和改进的基本遗传算法首次得到优化分析最优解的平均进化代数分别为320与730,表明前者比后者收敛速度更快;改进的自适应多种群遗传算法每次能达到或接近最优解,可有效克服基本遗传算法优化结果随机性较强的缺点;经改进的自适应多种群遗传算法优化的主动控制系统取得明显减振效果,E1 Centro波输入时,主动控制结构层间位移角峰值和绝对加速度峰值较无控时分别平均减小54.5%与46.7%。算例结果表明了改进的自适应多种群遗传算法的有效性,实现了对建筑结构-主动控制系统的一体化优化。

空间伸展机构控制—结构一体化设计方法研究

分析了传统时序设计方法用于空间伸展机构设计存在的问题，提出了伸展机构控制设计和结构设计同时进行的一体化设计方法。将结构参数和控制系统参数作为设计变量，根据确定的目标函数，进行系统的整体优化。建立了展开后的空间伸展机构控制－结构一体化设计模型，并分析了一体化设计方法比传统时序设计方法优越的机理。此项研究将为新一代空间飞行器的研制提供理论基础和设计方法。

柔性机械臂结构控制一体化设计

综合考虑机械结构和控制器对系统性能的影响,采用结构与控制一体化设计方法对单连杆柔性机械臂系统进行了研究,同时优化设计参数包括柔性机械臂结构参数和控制器参数.为兼顾系统鲁棒性和抑制末端柔性振动性能,采用H_∞鲁棒控制器.结构设计变量的参数寻优采用智能优化算法.设计结果表明.柔性机械臂具有非均匀截面梁结构,设计的控制器对系统参数的不确定性有较好的鲁棒性.

弹性连杆机构结构和噪声控制一体化设计

对基于噪声控制的弹性连杆机构结构控制同步优化问题进行了讨论,以机构杆件的厚度和控制系统参数同时作为设计变量,以结构质量和受控系统能量量度的加权和作为性能函数,利用改进的约束变尺度法进行了优化分析。通过算例说明了该法的有效性。

基于微遗传算法的压电智能板结构/控制一体化拓扑优化设计及拓扑图提取

研究同时考虑结构拓扑构型、作动器位置与数目和控制器加权参数的压电智能板结构的结构/控制一体化拓扑优化设计问题。提出采用基于耦合模态空间的二次型最优控制系统设计,与基于微遗传算法和小波分析降噪相结合的策略进行一体化拓扑优化设计的实现和拓扑图提取。数值算例的结果表明,所提新方法计算量小,效率高,能够得到清晰的结构拓扑和良好的可控性。

面向一体化设计的船用碳玻混杂复合材料帽型加筋板结构多尺度分析

[目的]复合材料设计与结构设计一直处于分离的“双轨”状态,旨在提升船用复合材料结构的极限强度,提出复合材料与结构一体化设计方法。[方法]基于多尺度方法,建立细观材料与宏观结构的尺度关联,探究细观参数对宏观加筋板极限强度的影响以及碳玻层内混杂与层间混杂的力学性能差异,通过对比分析获得更优结构形式。[结果]采用建立的微-细-宏观力学模型,改善了复合材料细观参数,提高了宏观加筋板极限强度。通过调整TC33纱线间距和纱线截面积、WR纱线截面积、混杂方式,使得设计的复合材料帽型加筋结构具有更优的极限强度。[结论]通过多方案对比寻优,在满足规范要求的前提下可实现材料与结构一体化设计,为新一代舰船设计提供理论指导和技术支撑。

车架与电池舱一体化结构轻量化与疲劳寿命集成优化设计

为提高电动载货汽车轻量化水平,本文提出了一种车架与电池舱一体化(cell to frame-简称“CTF”)结构。首先建立对标车型车架有限元模型,计算了其静力学性能与自由模态,并通过自由模态试验验证有限元模型的准确性。然后采用道路实采的多工况组合疲劳载荷谱在时域内运用名义应力法进行车架疲劳寿命分析。接着对经有限元分析验证合理的CTF结构初始设计进行试验设计并建立代理模型。最后采用全局响应面法进行优化设计,获得最佳轻量化方案。结果表明,优化设计后,CTF结构质量相较于传统的车架与电池舱分离设计结构轻量139.95 kg,轻量化率达14.09%,同时CTF结构力学性能与疲劳寿命均满足设计要求。

武汉光谷电竞馆建筑结构一体化设计与分析

武汉光谷电竞馆采用框架-剪力墙结构体系,为了实现荷载传递,结构中局部使用了钢斜撑、吊挂、托柱转换等结构形式。由于比赛大厅及建筑造型的影响,6层和屋面均采用大跨度钢桁架结构。建筑折面外表皮钢网格结构与主体结构采用一体化设计,从而达到结构与建筑形态的统一协调。本工程属于特别不规则的高层结构,运用多个计算软件对结构进行了静力弹性分析、弹性时程分析、中大震下的等效弹性分析和大震弹塑性分析。各项计算结果对比分析表明,结构满足预定的C级性能目标。最后,给出了本工程结构所采用的施工阶段分析步骤,并介绍了6层大跨度钢桁架典型支座节点设计、外表皮钢网格结构与内部混凝土结构的连接节点设计。

新型轻质结构一体化外围护系统构造设计

针对国家对于新型装配式建筑“装饰一体化”的新要求,笔者研发设计了一种与装配式建筑相配套的,相对成熟的新型轻质结构一体化外围护系统,该系统兼顾良好的安全、保温隔热、防火、防水及隔声性能,实现了保温、装饰和结构功能的一体化集成,工厂化预制加工,现场装配式安装。本文简要介绍了该系统的设计理念,并进行了其标准板型和尺寸、建筑样板排版设计及主要原材料的选定。另外对其系统主要构造节点进行了优化设计,以确保选型的合理性及可靠性。

轻巧⁃承力⁃功能一体化超结构:概念、设计及应用

高端装备在极端环境下的适应性和机动性是国防安全的核心保障,具有重要战略意义.提高主承载结构的轻量化水平与功能性,是推动高端装备升级换代的关键环节.高端装备在多场耦合极端环境下工作,对主承载构件的轻量化和多功能性提出了严苛要求.现有装备的承力结构与功能(减振降噪、抗弹防爆、冲击吸能、散热隔热、吸波等)分离,造成结构和重量冗余,性能难以提升.因此,亟需开发轻巧-承力-功能一体化超结构,推进高端装备的升级换代.该文首次提出轻巧-承力-功能一体化超结构的概念并给出了明确的定义,然后结合实际工程应用需求对多种超结构的设计方案开展综述,最后对超结构未来的发展方向进行了展望.

列控联锁一体化系统多层次结构化设计实现

列控联锁一体化系统(TIS)集成计算机联锁系统和列控中心系统接口和功能,在现场设备维护、系统实时性控制等方面带来一系列优点,但也随之带来软件功能的复杂性。考虑设备现场需具备更好的可维护性和可操作性,从功能结构上进行层次划分,例如站内联锁关系、区间信号机控制、轨道电路编码等作为CTCS-0级列控系统线路功能,临时限速及有源应答器功能作为CTCS-2/CTCS-3级列控系统线路功能,再结合数据配置进行多层次模块化管理,软件采用独立模块结构化设计,不同功能的数据配置、软件升级互不影响,降低不同功能模块之间的耦合性,既有利于工程实施,便于数据配置和软件维护以及故障分析定位,又有利于对系统整体安全性进行分析。

机电自动化控制系统的一体化设计研究

在我国经济高速发展的今天,各个行业的发展也越来越快,人们的生活质量也有了很大的提升,在这种情况下,机电自动化控制系统的一体化设计成为很多企业关注的重点。机电自动化控制系统一体化设计具有一定的复杂性,这也导致了很多企业在进行机电自动化控制系统一体化设计时出现了很多问题,这些问题如果不能得到很好的解决,将会对企业造成很大的影响。为了解决这些问题,本文将针对机电自动化控制系统的一体化设计展开分析和探讨,希望能够通过本文的研究为机电自动化控制系统一体化设计提供一些帮助,从而为我国经济发展做出一些贡献。

压电自适应振动控制结构的一体化设计

将压电自适应结构的振动控制性能指标、结构质量和固有频率作为目标函数，结 构尺寸参数和控制系统的反馈增益阵中的元素同时作为设计变量，采用独立模态空 间方法，对压电自适应振动控制结构进行了一体化设计。

机电一体化控制系统开放体系结构设计

纵观机电一体化的发展历程,可以看出机电一体化的过程是一个集成化的过程,机电一体化控制系统的开放体系结构具有可移植性、档次皆宜性以及可互换性等特点,机电一体化控制系统开放体系具有不同层次结构设计,主要表现在系统层的开放设计、应用软件层的开放化设计以及接口控制层的开放化设计,其中柔性化接口主要适用于接口标准不确定情形。

机电一体化技术中气动控制系统的教学设计研究

随着科技的飞速进步和社会需求的日益复杂化,机电气一体化领域迅速向智能化方向演进。在能源、化工、电子等多个行业中都得到了广泛的应用。职业教育改革在国家层面备受重视,在机电一体化技术、数控技术等专业的关键课程中,要求深化校企合作,实现理论与实践的紧密结合。机电一体化教学过程涵盖信息获取、计划制定、决策、实施、检查和评价等环节,着重培养学生的自学能力、团队协作、表达和沟通能力。聚焦机电一体化气动教学系统的设计思路,其课程改革应聚焦于综合职业能力的实训培养,以典型工作任务为载体,以学生为中心,确保课程结构的完整性和职业典型工作内容的全面呈现。该教学设计融合了机电一体化技术的前沿理念,并结合气动技术与电控技术的优势,为学生构建了一个综合学习平台。通过系统结构设计和气动电控方案的详细阐述,展示了该教学系统在实际教学中的潜在应用价值。

基于复合材料夹芯结构的辐射/承载一体化天线设计与表征

传统天线安装在飞行器上会产生增大飞机雷达截面积(RCS)、影响气动性能等问题,严重影响飞行器性能,因此,天线与飞行器结构进行一体化设计是未来机载天线的发展趋势之一。本文通过将玻璃纤维复合材料(FR-4)格栅结构与微带天线进行复合,提出了一种辐射/承载一体化天线设计方案,设计了格栅夹芯天线和泡沫填充格栅天线。通过电磁仿真和测试表征了两种天线结构的辐射性能,其工作频段均在12.65~12.85GHz之间,增益均大于10dBi。面外压缩试验结果表明,通过在格栅夹芯天线填充泡沫,可有效地提升原结构的承载特性和能量吸收特性。本文提出的一体化天线结构有效地提高了结构效率,在工程应用中可替换飞行器中现有夹芯结构,进一步扩展一体化结构的应用空间。