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人体复合训练设备的逆运动学分析及仿真
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作者 贾海海 周好斌 张春烨 《机电工程技术》 2024年第3期221-224,共4页
针对传统的三轴人体离心机,提出了一种新型的四轴双臂人体短臂离心机。阐述了人体复合训练设备的基本结构及功能特点。根据逆运动学,提出了在给定3个方向上的人体过载值Gx、Gy、Gz时,可确定俯仰角度α和旋转角度β,以及主轴电机转速n和... 针对传统的三轴人体离心机,提出了一种新型的四轴双臂人体短臂离心机。阐述了人体复合训练设备的基本结构及功能特点。根据逆运动学,提出了在给定3个方向上的人体过载值Gx、Gy、Gz时,可确定俯仰角度α和旋转角度β,以及主轴电机转速n和有效回转半径R之间的关系的控制要求。采用旋转矩阵坐标变换的方法,对设备的多自由度运动过程进行了分析,建立了数学模型,应用逆运动学求解了α、β、n、R。通过MATLAB仿真验证了分析方法的正确性,得出了Gt在Ox、Oy、Oz方向上的影响规律。总体的结构设计和模型建立与前人所设计的设备对比,轴的控制从三轴增加到了四轴,解决了逆运动学模型和模拟算法太过复杂的问题,用简单且计算量小的模型实现了给定人体过载值,确定离心机各轴的运动状态的目的,适合实际的运动控制应用,为电机选型以及控制系统设计提供有效的依据。 展开更多
关键词 离心机 逆运动学 多自由度 数学模型 MATLAB
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伺服机构负载模拟系统设计与动态特性分析 被引量:8
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作者 张朋 付永领 +1 位作者 郭彦青 祁晓野 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1225-1230,共6页
针对火箭发动机喷管伺服机构的负载模拟问题,采用机械的方式,设计了一种可对伺服机构的惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、安装刚度以及发动机喷管柔性特征进行模拟的负载模拟器,并建立了模拟器和伺服机构数学模型.仿真分析了惯性... 针对火箭发动机喷管伺服机构的负载模拟问题,采用机械的方式,设计了一种可对伺服机构的惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、安装刚度以及发动机喷管柔性特征进行模拟的负载模拟器,并建立了模拟器和伺服机构数学模型.仿真分析了惯性负载、弹性力矩以及喷管柔性对伺服机构负载多自由度特性的影响.通过对伺服机构扫频实验,负载模拟器中的负载在一定范围内调节,可复现伺服机构实际工作中的动态特性.说明该负载模拟器结构设计合理,从而为具有多自由度特性的火箭伺服机构的负载模拟系统设计提供参考.该系统已经得到实际应用. 展开更多
关键词 负载模拟 伺服机构 数学模型 动态特性 多自由度
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基于弹性体模型的微机械陀螺检测电容解析方法 被引量:6
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作者 姜涛 王安麟 +1 位作者 张颖 焦继伟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期426-432,共7页
以体微机械加工技术制备的音叉式振动型微机械陀螺为研究对象,以提高其检测电容的解析精度为目的,利用多自由度动态有限元解析理论,首次提出了基于弹性体模型的检测电容解析法。实现了考虑制备工艺、加工手段等引起的微陀螺结构缺陷造... 以体微机械加工技术制备的音叉式振动型微机械陀螺为研究对象,以提高其检测电容的解析精度为目的,利用多自由度动态有限元解析理论,首次提出了基于弹性体模型的检测电容解析法。实现了考虑制备工艺、加工手段等引起的微陀螺结构缺陷造成的性能、品质变异仿真,以及面向微陀螺最终输出性能———检测电容的动力学特性与检测特性的分析。此方法基本解决了刚体结构微机械陀螺简化模型的低精度缺陷问题,为实现其多物理场工作环境的表征、结构拓扑形态的设计、复杂动态性能的仿真等工程化目标提供了可能。 展开更多
关键词 微机械陀螺 多自由度 检测电容 质量分布 数学模型
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波形正交性退化下机载MIMO雷达杂波模型与自由度分析 被引量:5
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作者 张西川 张永顺 +2 位作者 谢文冲 王永良 张增辉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期80-84,共5页
针对发射波形正交性退化影响机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的杂波特性,基于信号空间和子阵空间的变换原理,建立了波形正交性退化下的机载MIMO雷达杂波通用模型和标准模型。基于带限信号的最优逼近特性,分... 针对发射波形正交性退化影响机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的杂波特性,基于信号空间和子阵空间的变换原理,建立了波形正交性退化下的机载MIMO雷达杂波通用模型和标准模型。基于带限信号的最优逼近特性,分析了波形正交性退化下的空时等效阵列孔径变化规律,提出了杂波自由度(degree of freedom,DOF)的估计准则。最后,仿真验证了杂波模型及杂波自由度估计准则的有效性。 展开更多
关键词 机载多输入多输出雷达 波形正交性退化 杂波模型 杂波自由度
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电动轮车辆轮内主动减振系统设计与研究 被引量:7
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作者 马英 邓兆祥 谢丹 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2770-2778,共9页
提出在轮毂电机与车轴之间安装直线电机的电动轮结构,建立带轮内主动减振系统的11自由度电动轮车辆动力学模型,利用最优控制理论以车身垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、车辆主悬架动行程和车轮相对动载荷五参数均方根值加权平... 提出在轮毂电机与车轴之间安装直线电机的电动轮结构,建立带轮内主动减振系统的11自由度电动轮车辆动力学模型,利用最优控制理论以车身垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、车辆主悬架动行程和车轮相对动载荷五参数均方根值加权平方和的积分值最小为优化目标,以轮毂电机与车轮垂向相对最大位移10 mm为约束条件,对轮内主动减振系统的控制器进行设计。结果表明,与轮毂电机刚性连接车轮的电动轮车辆模型相比,有轮内主动减振系统的电动轮车辆模型既可满足对车轮内部空间对轮毂电机垂向相对位移要求,又使车辆平顺性轮胎接地性能有明显改善。 展开更多
关键词 车辆动力学模型 多自由度 电动轮 主动减振 平顺性
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超高层建筑涡激振动不稳定现象分析 被引量:2
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作者 王磊 蔺新艳 +2 位作者 梁枢果 闫安志 邹良浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期53-59,共7页
为了研究方截面超高层建筑涡激振动不稳定现象的特点及原因。进行了多自由度气弹模型风洞试验,对模型表面风压和模型顶部涡振位移进行了同步测量;定性分析了模型表面风压和涡振位移响应的瞬时频率及瞬时相位关系。结果表明:在共振临界... 为了研究方截面超高层建筑涡激振动不稳定现象的特点及原因。进行了多自由度气弹模型风洞试验,对模型表面风压和模型顶部涡振位移进行了同步测量;定性分析了模型表面风压和涡振位移响应的瞬时频率及瞬时相位关系。结果表明:在共振临界风速下,涡振位移幅值并不稳定,涡振位移时程曲线表现为间歇性的"葫芦波";并且,模型表面风压频率和模型风振频率并不是一个恒定的值,二者时程的相位差一直处于波动状态,即没有构成一方"俘获"另一方的"锁定"现象;说明超高层建筑实际共振并不是理想的稳定共振,瞬时风压频率和位移频率的动态差异是涡激振动不稳定现象的直接原因。 展开更多
关键词 超高层建筑 涡激振动 涡激共振 多自由度气弹模型 风洞试验
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喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型 被引量:7
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作者 薛光明 张培林 +3 位作者 何忠波 李冬伟 杨朝舒 赵正龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第24期97-104,共8页
为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合... 为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合理的自由度取值,并给出模型的阶跃信号稳态响应解、状态空间形式,并采用Matlab软件进行求解;计算得到致动器直流稳态响应和低频正弦响应,并与试验结果对比验证模型的准确性;将油液负载近似为弹性-阻尼负载,利用文中的模型预测致动器在喷油器中的响应特性。结果表明,多自由度模型计算的直流稳态响应与试验结果误差较小,低频正弦响应曲线在形状和数值上与试验结果吻合,说明模型比较准确;经过模型计算,所设计的喷油器用致动器加载后输出位移大,响应时间快,能够满足驱动要求。 展开更多
关键词 喷油器用超磁致伸缩致动器 多自由度模型 直流稳态响应 低频正弦响应 油液负载
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多自由度缓冲系统在军品运输中的应用 被引量:1
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作者 胡名玺 高万玉 +1 位作者 杜振杰 陈世谦 《医疗卫生装备》 CAS 2004年第11期25-26,共2页
介绍了多自由度缓冲系统在军品运输中的运用,建立了多自由度缓冲系统高空跌落和高频振动的动力学模型,提出了用有限元进行结构优化设计。
关键词 多自由度 缓冲 动力学模型 有限元 军品运输 外包装
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串联式振荡压路机动力学模型及参数优化分析 被引量:2
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作者 韩清林 刘晓兵 姜晓 《中国工程机械学报》 2009年第4期397-401,共5页
串联式振荡压路机是大型工程施工,尤其是沥青路面施工过程中必不可少的压实机械,它具有碾压平整度高,压实度好,噪音小,不易破坏物料的级配等特点,根据目前发展的串联式压路机,利用分析力学中的拉各朗日方程,建立了四自由度的振荡压路机... 串联式振荡压路机是大型工程施工,尤其是沥青路面施工过程中必不可少的压实机械,它具有碾压平整度高,压实度好,噪音小,不易破坏物料的级配等特点,根据目前发展的串联式压路机,利用分析力学中的拉各朗日方程,建立了四自由度的振荡压路机-土壤系统的动力学模型,并且根据所建立的动力学模型,以土壤吸收的能量最大为目标函数,对振荡压路机的工作参数进行了优化,得到了最佳工作频率ω应比固有频率ωn稍大,ω/ωn的值为1.1395~1.2778,与实验得到的最佳频率比ω/ωn=1.1~1.4相符,从而确定了动力学模型的正确性以及优化的可行性. 展开更多
关键词 振荡压路机 动力学模型 多自由度 优化
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基于分支分析的机翼摇晃预测与抑制
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作者 周池军 雷虎民 +1 位作者 朱纪洪 尹航 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期233-242,共10页
针对现代战斗机大迎角飞行时的机翼摇晃预测与抑制问题,根据其主要动态特性建立了新的横侧向多自由度模型,通过开环分支分析准确预测了机翼摇晃对应的临界迎角.在此基础上考虑模型不确定性和舵面位置限幅的影响,利用滤波器动态对跟踪误... 针对现代战斗机大迎角飞行时的机翼摇晃预测与抑制问题,根据其主要动态特性建立了新的横侧向多自由度模型,通过开环分支分析准确预测了机翼摇晃对应的临界迎角.在此基础上考虑模型不确定性和舵面位置限幅的影响,利用滤波器动态对跟踪误差进行补偿,设计了一种约束滤波自适应反步控制算法,通过采用补偿误差代替跟踪误差进行自适应律设计,确保了输入饱和条件下自适应过程的稳定,并结合闭环分支分析实现了对机翼摇晃运动的有效抑制.六自由度仿真验证了多自由度模型的有效性和控制算法的鲁棒性. 展开更多
关键词 机翼摇晃 多自由度模型 分支分析 自适应控制 反步控制
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完整约束离散线性力学系统的数学建模
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作者 张淑芬 靳润生 梁斌 《河南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2007年第4期351-354,共4页
针对多自由度无阻尼线性定常系统,利用能量原理提出构造微分方程系数矩阵方法.在建立运动微分方程的过程中,应用该方法无需对时间求导和对方程进行整理化简,而且该方法适用于单自由度系统又适用于多自由度系统,还便于手工建模或计算机建模.
关键词 微分方程 多自由度无阻尼线性振动系统 数学建模 动能 势能
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多自由度串联系统传递函数的辨识
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作者 张永光 陈福根 丘杰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1989年第4期372-376,共5页
本文考虑多自由度串联振动系统传递函数的辨识问题.分析表明,从输入输出结构看这是一个多级闭环系统,如用模态分析技术建模,需解2n阶状态方程的特征值问题,随着n的增大,计算量增大,参数估计精度下降.本文从系统辨识角度提出一种二阶振... 本文考虑多自由度串联振动系统传递函数的辨识问题.分析表明,从输入输出结构看这是一个多级闭环系统,如用模态分析技术建模,需解2n阶状态方程的特征值问题,随着n的增大,计算量增大,参数估计精度下降.本文从系统辨识角度提出一种二阶振荡系统传递函数辨识方法,分别处理各个自由度的传递函数辨识,仿真计算结果表明该方法比模态分析法简便有效. 展开更多
关键词 传递函数 振动系统 系统辨识
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Study on Dynamic Characteristics of Hydraulic Pumping Unit on Offshore Platform 被引量:5
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作者 CHANG Zong-yu YU Yan-qun QI Yao-guang 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2017年第6期693-699,共7页
A new technology of offshore oil rod pumping production is developed for offshore heavy oil recovery. A new type of miniature hydraulic pumping unit with long-stroke, low pumping speed and compact structure is designe... A new technology of offshore oil rod pumping production is developed for offshore heavy oil recovery. A new type of miniature hydraulic pumping unit with long-stroke, low pumping speed and compact structure is designed based on the spatial characteristics of offshore platforms. By combining the strengths of sinusoidal velocity curve and trapezoidal velocity curve, a kinematical model of the acceleration, the velocity and displacement of the pumping unit's hanging point is established. The results show that the pumping unit has good kinematic characteristics of smooth motion and small dynamic load. The multi-degree-of-freedom dynamic model of the single-well pumping unit is established. The first and second order natural frequencies of the sucker rod string subsystem and the pumping unit subsystem are studied. The results show that the first and the second order natural frequencies among the pumping rod string, pumping unit-platform subsystem and the dynamic excitation have differences over 5 times from each other, indicating that resonance phenomenon will not appear during the operation and the dynamic requirements for field use are met in the system. 展开更多
关键词 offshore platform platform pumping unit kinematic model dynamic model multiple degrees of freedom
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超高层建筑横风向位移响应峰值因子研究
14
作者 王磊 张伟 +2 位作者 陈凯 梁枢果 范玉辉 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2022年第14期103-108,共6页
为了研究超高层建筑横风向位移响应峰值因子的计算方法和变化规律,进行了一系列的多自由度气弹模型风洞试验,测量了横风向位移响应时程。简要分析了横风向位移响应时程的概率特性,验证了响应时程满足经典极值分布。继而以经典极值理论... 为了研究超高层建筑横风向位移响应峰值因子的计算方法和变化规律,进行了一系列的多自由度气弹模型风洞试验,测量了横风向位移响应时程。简要分析了横风向位移响应时程的概率特性,验证了响应时程满足经典极值分布。继而以经典极值理论结果为基准,检验了峰值因子法、改进的峰值因子法和全时程方法对峰值因子的计算精度。结果表明,在小折算风速下,基于高斯假定的峰值因子法和全时程方法的计算结果有较大误差;而在折算风速较大时,几种方法的计算结果差别不大。整体来看,改进的峰值因子法与经典极值理论的计算结果更为相近,在实际工程中可以采用改进的峰值因子法来计算超高层建筑横风向位移响应的峰值因子。改进的峰值因子法的计算结果表明,超高层建筑横风向位移响应峰值因子随折算风速的增大大致呈“先减小后增大”的趋势,此外,结构阻尼比和结构质量也会影响峰值因子的大小。最终,将横风向位移响应峰值因子视为折算风速的函数,提出了一个初步的经验公式,供后续研究参考。 展开更多
关键词 超高层建筑 多自由度气弹模型 风洞试验 峰值因子 横风向位移响应
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电动汽车多自由度整车建模与仿真分析 被引量:1
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作者 栗振闯 冉涛 +1 位作者 孙琛 苏丹丹 《汽车实用技术》 2021年第1期4-7,共4页
多自由整车动力学模型是开发电动汽车虚拟样机的核心技术。为研究不同自由度整车动力学模型的适用工况,文章根据经典的汽车动力学思想,利用Matlab/Simulink分别建立了整车动力学模型DOF_2、DOF_7和DOF_10,并进行了单移线工况的仿真实验... 多自由整车动力学模型是开发电动汽车虚拟样机的核心技术。为研究不同自由度整车动力学模型的适用工况,文章根据经典的汽车动力学思想,利用Matlab/Simulink分别建立了整车动力学模型DOF_2、DOF_7和DOF_10,并进行了单移线工况的仿真实验。实验结果表明,2自由度和7自由度整车模型可适用于模拟低速转弯的行驶工况,10自由度整车模型可适用于模拟低速转弯和高速转弯等多种工况。综上,文章所建模型可为不同工况下整车控制和自适应巡航等项目提供研发平台。 展开更多
关键词 电动汽车 多自由度 动力学建模 SIMULINK
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MIMO多向中继信道在完整数据交换模型下的自由度
16
作者 李勇 袁晓军 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2020年第5期663-672,共10页
多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)多向中继信道(multiway relay channel,mRC)的自由度(degree of freedom,DoF)分析是近几年的研究热点。研究半双工通信下两个用户集群,每个用户集群中K个用户的MIMO mRC可达到的DoF... 多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)多向中继信道(multiway relay channel,mRC)的自由度(degree of freedom,DoF)分析是近几年的研究热点。研究半双工通信下两个用户集群,每个用户集群中K个用户的MIMO mRC可达到的DoF。其中,考虑完整数据交换模型,即用户集群中每个用户希望与此集群中其他所有用户交换信息。结合物理层网络编码,并利用信号对齐技术设计用户端和中继端的处理矩阵,优化系统可达到的DoF。通过对上行和下行链路分别设计信号对齐,并优化时隙分配,得到半双工通信下系统可达到的DoF。另外,当上行和下行时隙相等时,将结果推广到全双工通信,并验证了该信号对齐方案可以达到全双工通信目前最优的结果。 展开更多
关键词 多向中继信道 自由度 多输入多输出 信号对齐 完整数据交换模型
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面向车路耦合的6×6轮式机器人动力学分析
17
作者 谢步庆 封硕 舒红 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第22期322-331,共10页
为了准确地描述采用6个轮边电机独立驱动的双减震轮式机器人的响应特性以及轮胎的动载荷,通过构造适合不同等级路面的6×6轮整车13自由度垂向动力学模型进行仿真.该模型包含了双边6个车轮垂向位移,车身质心垂向位移,车身四角垂向位... 为了准确地描述采用6个轮边电机独立驱动的双减震轮式机器人的响应特性以及轮胎的动载荷,通过构造适合不同等级路面的6×6轮整车13自由度垂向动力学模型进行仿真.该模型包含了双边6个车轮垂向位移,车身质心垂向位移,车身四角垂向位移,车身俯仰运动以及车身侧倾运动,并且将左右轮在行驶过程中的相干性以及行驶过程中左右轮地面信号输入的不同的情况考虑在内;同时利用三角级数法构造并验证了仿真所需的各级路面时域信号,可以模拟在任何等级路面下的运动情况;建立了利用MATLAB/Simulink平台求解该动力学模型以获得响应特性及轮胎动载荷的研究方法.结果表明,在F级路面下的整车13自由度垂向动力学模型的可行性以及准确性.可见,该动力学模型可为以后6×6双减震轮式机器人相关参数(例如悬架优化,有限元分析,轻量化设计)的优化提供参考. 展开更多
关键词 六轮六驱 多自由度 动力学模型 路面时域信号 车路耦合
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基于惯性传感器的多自由度电容传感标定测试方法
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作者 刘东旭 王少鑫 +3 位作者 齐克奇 董鹏 郭纬川 贾建军 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第7期137-147,共11页
电容传感器是实现空间任务中高精度位移探测的关键部件,受到敏感结构加工误差以及电子学器件精度的影响,系统电路的实际增益往往与理论之间存在一定差异.本文以差分放大电路为核心,对电容传感电路各环节的理论模型进行分析,并在此基础... 电容传感器是实现空间任务中高精度位移探测的关键部件,受到敏感结构加工误差以及电子学器件精度的影响,系统电路的实际增益往往与理论之间存在一定差异.本文以差分放大电路为核心,对电容传感电路各环节的理论模型进行分析,并在此基础上构建了其增益及零偏模型.同时结合敏感结构工程样机开展了相关的标定实验,实现了多自由度上位移到电压的精确高效标定.此外,还提出了一种与之相对应的调制标定方法,能够有效地降低低频扰动造成的干扰,并通过实验验证了该标定方案的可行性以及零偏模型的准确性.结果显示,在未进行温控调节的情况下,各通路在多次测试下所得的标定增益系数的RMSPER值均小于0.2‰. 展开更多
关键词 电容传感 多自由度标定 敏感结构 零偏模型
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超高层建筑多种风洞试验方式对比研究 被引量:4
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作者 王磊 王泽康 +1 位作者 张振华 闫安志 《实验力学》 CSCD 北大核心 2018年第4期534-542,共9页
为了研究超高层建筑不同风洞试验方式结果的差异及原因,对某347m超高层建筑进行了刚性测压模型、强迫振动模型和多自由度气弹模型风洞试验,并将三种试验结果进行分析。对比了刚性测压模型与气弹模型的风致位移响应,分析气动阻尼比对位... 为了研究超高层建筑不同风洞试验方式结果的差异及原因,对某347m超高层建筑进行了刚性测压模型、强迫振动模型和多自由度气弹模型风洞试验,并将三种试验结果进行分析。对比了刚性测压模型与气弹模型的风致位移响应,分析气动阻尼比对位移响应的影响;同时对比了强迫振动模型与多自由度气弹模型在湍流场及均匀流场中气弹参数的差异。结果表明:刚性测压模型风洞试验在气弹效应不显著的情况下较为可靠而方便;当气弹效应较显著时,多自由度气弹模型的风洞试验结果更为真实;在均匀流场中,结构发生共振时,强迫振动模型的风洞试验结果有一定的参考价值,但在湍流场中,特别是不发生共振时,试验结果与实际情况存在较大差异。高层建筑强迫振动模型振动形式的不精确性会导致试验结果的失真,将强迫振动模型应用到实际高层建筑抗风时,其振动形式还有待改进。 展开更多
关键词 风洞试验 刚性模型 强迫振动模型 多自由度气弹模型
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