岩层运动并行计算系统StrataKing及云平台StrataKing.UniXDE参数确定原则及应用

StrataKing(SK)及StrataKing.UniXDE(SK.U)是针对采动诱发岩层运动的首款GPU并行计算系统和云平台。介绍了主要参数的确定原则。单元尺寸的选取应综合考虑GPU的性能和计算精度。准静力计算时,局部自适应阻尼系数尽量接近上限取。通过浅埋厚煤层岩层运动模拟,展示了SK的大规模计算能力、丰富功能和鲜明矿业特色。对本文结果与相似材料模拟实验结果的异同进行了分析。对已经处于试用阶段的SK.U的使用进行了介绍。

重载并联运动模拟台机构动力特性分析

提出一种适用于重载的6UPS-3UPS/UPU-R并联运动模拟台机构。采用电液混合的驱动方式,该机构具有平衡负载重力的特点。对机构进行了动力学分析,得到了平衡平台对运动平台的作用力和电机扭矩计算表达式。提出了平衡效率指标,并研究了平衡分支相关参数对平衡效率的影响。分析了液压缸对运动平台受力和电动缸驱动力的作用。数值分析表明,平衡液压缸的存在能够有效降低电机扭矩,该并联运动模拟台机构能够以较低的制造成本满足高精度、重载的应用需求。

新型并联柔性铰链微动精密平台的研究

基于3-PRC并联机构提出一种由压电陶瓷驱动的新型3-PRC并联微动平台,并进行了构型优化设计;采用矢量法对该平台的位置进行分析,并给出了该平台的理论耦合性误差;采用有限元对其运动解耦性进行了研究。最后制作了实验样机,并进行了实验测试。研究结果表明,该并联微动平台可以实现微米级三维移动,具有较高的精度和良好的运动解耦特性。

一种含防扭臂并联机器人结构及静力学分析

设计了一种含防扭臂结构的3自由度并联平台(3-UPS/PS/RPS),其中UPS为驱动支链,PS和RPS为恰约束从动支链。运用螺旋理论分析其约束状况,表明该机构为无过约束机构。对机构位置进行分析,给出其位置反解求法,通过ADAMS运动曲线证明了动平台在单一自由度上的运动独立性。采用拆杆法对动平台进行静力学分析,得出动平台的静力学平衡方程,分析了防扭臂结构对平台的影响。相应实例验算证明了平台的受力状况良好,防扭臂结构的加入提高了平台承载能力,研究结果可为该机构在工程上的应用作参考。

三自由度模拟运动平台洗出算法研究

为解决经典洗出算法无法在三自由度模拟运动平台上得到很好应用的问题,提出了一种适用于两转一移并联运动平台的新洗出算法。首先建立3-PRS并联机构的运动学模型,其次通过引入牵连运动线速度与欧拉角角速度转换矩阵设计一种新的洗出算法,最后在MATLAB/Simulink中建立人体前庭系统模型和新洗出算法的仿真模型,并进行仿真分析。结果表明,本文提出的三自由度平台洗出算法行之有效,并具有与经典六自由度平台洗出算法相近的动感模拟逼真度。

一种新型驾驶动感平台运动研究及可视化仿真

以汽车驾驶运动模拟器为研究对象,设计了一种含防扭臂结构的三自由度并联运动平台,进行位置正逆解分析和运动学正逆解分析,研究其控制算法。以VC++6.0为平台,运用OpenGL图形处理API,对三自由度汽车驾驶模拟器进行可视化动态仿真。设计仿真软件,测试控制程序,实时计算平台运行数据。

基于干扰观测器的舰船运动模拟器非线性控制

舰船运动模拟器在使用中会受到来自被测设备的干扰力,该干扰力对模拟器的精确控制存在较大影响。针对此问题,根据系统动力学模型,提出一种自适应干扰观测器,在线观测模拟器所受干扰力,并在控制器中进行补偿。分析液压驱动的舰船运动模拟器在精确控制中的困难,使用鲁棒控制器克服参数不确定性和未建模不确定性引起的干扰。利用反步法推导出综合非线性控制器,并通过Lyapunov方法证明了该控制器是渐近稳定的。试验证明,该控制器在存在较大外干扰情况下能够平稳运行,且与普通比例积分微分(Proportional integration differential,PID)算法相比,有效地提高了系统的动态跟踪性能。

Stewart平台的运动可控制条件

Stewart平台机构的正解具有多解性 ,这使得该机构在空间某些位姿下会出现运动不确定的情况 ,运动变得不可控制。对

含防扭结构的三自由度并联平台运动分析与仿真

以三自由度并联机器人为原型,设计了一种含防扭臂结构的并联运动平台,探索其在汽车模拟驾驶器上的应用。运用Inventor软件建立并联运动平台虚拟样机,使用ADAMS软件对平台进行运动分析和仿真,完成了平台在复合运动下的运动学正、逆解分析和动力学分析,得出平台的运动特性,对比分析了防扭臂结构对平台动力学性能的影响,为平台结构设计和运动控制提供了实用依据。物理样机试验表明,该并联平台能够准确模拟汽车驾驶过程和运动状态,成本低廉,响应速度快,运动精度较高,有较大的应用价值。

基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出一种利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.

双柔性平行六连杆微动平台结构的设计及测试

采用直圆型柔性铰链设计了承载能力较大的双柔性平行六连杆微纳定位平台,并对其性能进行了测试。基于柔性铰链经典刚度公式计算了直圆型柔性铰链转动刚度,推导了双柔性平行六连杆微动平台在运动方向的整体刚度函数;建立了平台的动力学模型,得到了平台的固有频率解析式。基于静动态特性优化设计了双柔性平行六连杆微纳定位平台,得到了平台的优化参数。基于激光干涉仪和多普勒激光测振仪建立了平台的静动态特性测试系统。对微纳定位平台进行了试验和测试,结果显示:刚度的理论计算值为7.92N/μm,试验值为7.44N/μm,误差为6.5%;固有频率的理论模型值为349.9Hz,实验值为342.2Hz,误差为2.3%。空载和加载为250、500、2 000、2 250、2 500g时的平台位移表明加载不均匀会对平台输出位移产生较大的影响,当加载为2 500g时,不均匀加载对位移的影响量约为均匀加载的5倍。此外,平台最大位移为56.59μm。重复定位精度测试显示,在施加电压50、100、150V时,定位平台在同一输入电压下的位移最大偏差为0.896μm。实验结果表明,建立的双柔性平行六连杆的刚度和固有频率计算模型是正确的,设计的微动平台的最大位移及精度可满足设计要求。

轮式炮车驾驶训练实时运动仿真

参见汽车运动模型建立相应的炮车模型,应用齐次变换理论给出炮车位姿的解算方法,并运用一种3 RPS型三自由度并联机器人结构的动感平台来实现运动模拟,而且给出了动感平台中作动器的速度方程,以确保驱动机构控制作动器按指定的速度运动,从而使动感平台能够实时模拟炮车行驶过程中的运动位姿·仿真实验验证了所建计算模型的正确性,也说明该火炮模拟训练系统方案是正确可行的·

新型基于6-PSS三维平台机构的并联微动机器人

提出一种新颖的基于 6 - PSS并联三维平台机构的微动机器人并介绍其结构布局特点 ,应用 Jacobian矩阵和力 Jacobian矩阵的子阵 ,分别对其线速度与角速度和力与力矩的各项同性进行了分析计算 ,并建立显式的微位移正解和反解方程 ,为其设计和使用提供理论依据。分析计算结果表明 ,该微动机器人算法与控制简单 ,微位移解耦和速度与力各向同性 ,具有最佳的运动和力传递性能。

基于ADAMS并联机构摇摆台运动学和动力学仿真

介绍了一种用于船舶辅机设备陆地性能测试的三自由度并联机构摇摆台。主要模拟特定海况下横摇、纵摇和升沉运动,不但分析了该结构摇摆台的空间结构和空间运动姿态的位置解算,还应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了虚拟样机模型,给出了一种基于ADAMS的求解并联机构摇摆台运动学和动力学的方法,获得了有关运动学及动力学特性曲线,为船舶辅机摇摆台系统的设计、制造、创新和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。

空间三平移柔顺并联超精密定位平台设计与分析

空间三平移柔顺并联超精密定位平台支撑结构具有全柔性特性,通过压电陶瓷驱动器驱动。通过对全柔性支链静刚度分析,建立其运动仿真模型。基于柔性变形理论对空间三平移柔顺并联超精密定位系统运动耦合特性进行分析,并采用ANSYS有限元分析软件进行运动特性的仿真研究,仿真结果表明该柔性并联超精密定位平台具有良好的解耦性。

新型并联机床的力/运动传递各向同性性能及其分布

以并联机器人机构为原型的并联机床 ,其力 /运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论 ,提出基于 6 -SPS并联三维平台机构的新型 6自由度并联机床的力 /运动传递各向同性性能评价指标 ,并给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况 ,这对该结构形式的并联机床的设计及其任务规划和控制有重要意义。

并联式六自由度电液平台的控制与应用

本文简述了并联式六自由度电液平台的结构特点，介绍了平台的常用控制方法及需解决的问题，综述了其在运动模拟及操作器等方面的应用。

基于并联机构的船舶运动模拟控制器设计与仿真

基于Stewart并联机构设计六自由度船舶运动模拟器,推导模拟器在给定运动位姿下驱动支链伸缩量的逆解算法。以垂荡-纵摇耦合运动为例,联合MATLAB/Simulink和SimMechanics构建运动模拟器仿真模型,并建立基于PID控制算法的驱动模型。为有效提高模拟器运动精度,基于模糊PID控制算法,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,设计相应的模糊控制器。结果表明:对波浪运动模拟器实施模糊PID控制后,计算得到的驱动支链伸缩位移误差能较快达到稳定值,稳定后误差明显比经典PID控制算法低。

基于虚拟样机的DELTA并联机械手动力学仿真和伺服选型

通过编程逆解DELTA机械手最大运动空间轨迹;采用虚拟样机技术,利用ProE/Mechanism和ADAMS软件对DELTA并联机械手进行动力学仿真,对比验证机构仿真结果,得出驱动轴运动参数;在此基础上,提出一种伺服电机精确选型的新方法。所建立的虚拟样机模型也为DELTA机械手的研究提供了一个运动学分析和控制的平台。

电液位置伺服系统自适应反演滑模控制

在六自由度并联运动平台运动控制中,可转化为对各个支链的运动控制,每条支链采用电液伺服运动系统。针对并联运动平台支链位置控制中存在的抗干扰和控制精度问题,提出了一种基于自适应反演滑模控制算法。该算法利用自适应控制策略,以此对系统的建模误差和外加干扰等不确定性进行估计,再结合反演滑模控制算法设计平台支链位置控制器,解决并联运动平台位置精确控制问题。仿真结果和试验表明,该控制策略能够很好的实现支链电液伺服运动快速、稳定、高精度位置控制,并对系统的外加干扰具有很强的鲁棒性和自适应性。