基于Kane动力学和通路矩阵的水下自重构机器人建模

文章推导出基于通路矩阵和Kane方法的水下自重构机器人的运动学和动力学方程。引入图论的知识解决水下自重构机器人的统一构形描述问题,提出采用通路矩阵描述水下自重构机器人的不同构形,结合Kane方法,建立了水下自重构机器人的运动学和动力学模型。以水下自重构机器人的典型构形(水下四足行走构形)为例,验证了该方法的有效性和可用性。

基于Kane动力学的十字舵型欠驱动AUV建模与仿真

为了获得更加精确的自主水下航行器(AUV)动力学模型,引入Kane动力学的相关知识,推导出十字舵型欠驱动AUV的运动学和动力学方程。以AUV的位置、姿态、水平舵角和垂直舵角为广义坐标,推导出广义速度、偏速度和偏角速度的计算公式,分析了广义主动力和广义惯性力的计算方法,给出了Kane动力学的建模步骤。通过仿真验证了该建模方法的有效性。

基于旋量理论的开链机器人动力学Kane方程研究

首先介绍了旋量的基本理论、指数积及雅可比矩阵· 在此基础上定义了基于旋量理论的主动力旋量、惯性力旋量、偏速度旋量、广义主动力及广义惯性力等概念,之后推导出了基于旋量理论的开链机器人动力学Kane方程,再者阐明了偏速度旋量几何计算。

重复折展锁解式太阳翼展开动力学建模与仿真

以具有重复折展锁解功能的太阳翼为研究对象,根据重复折展锁解关节铰的传动顺序进行太阳翼展开运动学分析;借助Kane动力学方程建立太阳翼展开动力学模型;基于ADAMS建立其仿真模型,并利用原理样机结构参数计算太阳翼各关节铰所需的驱动力矩理论值与仿真值。通过对比研究,验证了重复折展锁解式太阳翼展开动力学模型建立的正确性。

利用Kane多刚体动力学模型仿真举重运动

多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程可以优化运动员的动作技术并预测其效果。根据举重过程人体运动的特点,将人体简化为6刚体动力学系统,建立Kane多刚体动力学模型方程,以高速数字摄像拍摄的举重运动过程序列图像的初始夹角与角速度作为初始条件,对举重过程进行计算与仿真,并通过与拍摄的实际举重运动图像比较来验证模型仿真的准确性,研究多刚体动力学模型计算与仿真人体举重过程的方法。结果表明,多刚体动力学模型计算与仿真的人体举重过程与摄像拍摄的实际过程基本相符,两种方法获取的关节坐标的误差约在4~8%,离初始时刻的时间越长则模型计算与仿真结果的误差就越大,呈现误差累积效应。

带中心刚体的旋转柔性件有限段建模

针对具有中心刚体并带有柔性梁附件的刚柔耦合系统 ,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论 ,并应用有限段建模方法对这类刚柔耦合系统建立了动力学方程 ,体现了梁类附件的柔性效应 ,反映了系统内部耦合产生的非线性特征 ,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象 .分析表明 ,所研究的建模方法比较完整 ,真实地反映了此类系统在大范围运动下的动力学特性 ,并具有较高的精度 .

计算机符号推演模型分解方法研究与应用

研究了利用计算机代数符号推演功能对复杂系统数学模型进行分解的有关理论和方法。通过引入中间变量,利用表达式分解和封闭分解,实现了采用模型分解方法对复杂系统数学模型进行计算机符号推导。针对航天多刚体系统数学模型,基于Kane动力学方程,建立了适用于符号推导实现的计算机模型,生成了相应的仿真子模块。

海上浮式风机时域耦合程序原理及其验证

介绍自主研发的海上浮式风机时域耦合仿真程序的基本原理及其关键技术.该程序利用非稳态叶素-动量理论计算海上浮式风机的气动载荷;利用势流理论和Morison方程计算海上浮式风机的水动力载荷;利用准静态悬链线模型计算锚泊系统的作用;利用Kane动力学方程构建系统的动力学控制方程;利用变桨距和发电机转矩控制器调节海上浮式风机的风能捕获效率.研究开展同类程序的对比验证,结果表明该时域耦合程序能够准确地反映海上浮式风机复杂的耦合动力学特性,为海上浮式风机的耦合动力理论研究和数值程序开发提供一定的参考依据.

水下航行器有限时间滑模控制

针对水下航行器系统不确定性和非线性,为解决不完全包裹水下航行器的纵向控制问题,提出一种基于径向基函数神经网络的有限时间滑模控制系统。其中,水下航行器状态空间方程中的未知项由神经网络的估计值补偿,神经网络的权重由相应的自适应律更新。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了该系统的稳定性,其中跟踪误差可以在有限时间内收敛到接近零的小邻域。仿真结果表明,文中的控制系统可使水下航行器在有限时间内较好地跟踪期望轨迹。