基于拉格朗日功能平衡法的单轨吊失速保护器触发理论分析

通过假设分步法从机器人学的角度对单轨吊机车失速保护器触发装置进行运动学分析,并对点位进行了详细描述。采用拉格朗日功能平衡法对失速保护器触发机构中的滑动轴位移状况建立了完整的动力学数学模型,通过该模型可以描述在运动过程中的滑动轴位移与运行速度、各部件参数之间的关系。借助Adams软件构建虚拟样机模型进行动力学仿真分析,得出所需的速度-位移仿真结果图。分析结果表明,滑动轴的位移与运行速度有关,当运行速度到达所设定临界值2 m/s时,滑动轴能够伸出足够长度以满足失速保护工作要求,符合数学模型的预期计算。

三相电压型PWM整流器的虚拟转矩冲量平衡控制策略

模型预测控制具有结构简单、鲁棒性强和动静态性能良好等优点,因此其在三相电压型PWM整流器系统中得到了广泛应用。然而,模型预测控制的电压外环采用PI线性调节器进行调节,影响了直流侧电压的动态性能。为此提出了虚拟转矩冲量平衡控制策略,从而使直流侧电压仅经过1次调节即可实现快速收敛。为了实现此策略,首先,根据数学模型推导得到了虚拟转矩的表达式;其次,根据负载突变前、后直流侧输出电压保持不变,同时结合功率守恒原则,分析建立了负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制方程,求得零矢量与前进矢量的作用时间;最后,通过仿真和实验实现了三相电压型PWM整流器系统负载突变时的虚拟转矩冲量平衡控制,验证了所提算法的正确性与有效性。

超大规模药物虚拟筛选的实现与应用

基于分子对接的药物虚拟筛选技术通过评估多个配体化合物与受体的结合强度来筛选最强结合的分子。在新冠病毒疫情全球蔓延形势下,超大规模快速药物虚拟筛选对于从海量配体结构中筛选出潜药分子至关重要。超级计算机的强大算力为药物虚拟筛选提供了硬件保障,但超大规模的药物虚拟筛选还面临着很多挑战,影响了计算的有效进行。在对挑战进行分析的基础上,提出了以中央数据库进行集中任务分发的方案,设计了多层级任务分发框架,并通过多层级智能调度、海量小分子文件多层级压缩处理、动态负载均衡、高容错管理等技术有效应对了面临的各种挑战,开发了简单易用的“树”形多层级任务分发系统,实现了快速高效稳定的药物虚拟筛选任务分发、计算和结果处理功能,计算效率近线性。在此基础上,采用异构计算技术在国产先进计算系统上针对新冠病毒两种不同活性位点快速完成了超过20亿化合物的药物虚拟筛选,为应对暴发性恶性传染病的超大规模快速虚拟筛选提供了强大计算保障。

二级往复式小型空压机动平衡优化设计与试验验证

二级往复式小型无油空压机凭借其排气压力高、功耗小的优点,在各大领域中得到了广泛应用,然而振动噪声问题严重影响其使用舒适性。为改善空压机振动,建立了二级往复式空压机动平衡理论,并采用Adams软件进行虚拟样机仿真,建立目标函数对其曲轴活塞系统的平衡块配重开展优化设计。随后,鉴于电动机与空压机结构本身联系的紧密性,对曲轴活塞系统与电动机转子整体进行了动平衡的理论研究和分析,并对动平衡方案进行了进一步的完善。基于以上动平衡理论进行振动噪声测试试验,噪声均有一定程度的降低,验证了二级往复式小型空压机动平衡理论的合理性。

基于LuGre摩擦模型的两轮自平衡车系统动力学

准确描述轮式机器人系统的运动状态是对其进行轨迹控制的关键,而当驱动轮与地面存在相对滑移或侧滑时,添加非完整约束的动力学描述方法通常会失效。为了得到适用于非结构化环境的轮式机器人动力学模型,本研究以两轮自平衡车为例,为LuGre模型添加摩擦力,以描述驱动轮与地面之间的粘滞-滑移效应;基于虚功率原理,建立包含摩擦力的轮式机器人系统动力学方程,并针对不同驱动力及不同工况条件对系统进行了动力学仿真及分析。仿真结果表明:相比于传统的添加非完整约束,基于LuGre摩擦模型的动力学建模方法可以有效侦测到驱动轮与地面的相对滑移及侧滑状态,在真实工况下反映系统动力学行为方面表现出有效性和优越性,为轮式机器人后续的优化设计及轨迹控制提供理论依据。

基于一致性哈希算法的分布式机电系统海量数据存储策略研究

针对分布式机电系统远程全寿命周期运行监测庞大的海量数据分布式存储与管理的负载不均衡问题,提出一种基于权值比例分配各主机节点数量的分布式存储策略。分析分布式机电系统远程监测平台的数据流结构及其数据特征,建立基于一致性哈希算法的机电液数据的哈希环信息映射,同时引入虚拟节点解决哈希偏移问题。考虑各主机性能差异,基于权值分配虚拟节点,实现负载的自适应,并建立了虚拟节点的动态分配机制。试验结果表明:该存储策略具有良好的负载均衡性,较平均分配各主机节点数量的一致性哈希动态分配存储策略效果更好,能有效减少动态分配次数,使系统快速进入正常运行状态,实现数据的高效存储。

基于云计算技术的船舶通信网络动态负载均衡研究

为了提升动态负载均衡效果,提出基于云计算技术的船舶通信网络动态负载均衡方法。利用直觉模糊时间序列算法预测云计算船舶通信网络服务器负载,对比分析预测负载与服务器负载上下限阈值,决定服务器内虚拟机是否需要迁移,若需要迁移,则以最短迁移时间与最小迁移量为目标,建立迁移目标虚拟机集合选择模型,利用遗传算法求解该模型得到迁移目标虚拟机集合,并以最大剩余容量为选择策略选择目标服务器,动态在线迁移目标虚拟机集合至目标服务器完成船舶通信网络动态负载均衡。实验证明:该方法可实现船舶通信网络动态负载均衡;不同任务数量时,该方法的动态负载均衡效果均较优;不同虚拟机数量时,该方法可有效降低任务截止时间违背率。

电梯平衡系数检测仪的研制

为在复杂工况条件下准确测量电梯运行的功率参数,文中研制了基于虚拟仪器技术的电梯平衡系数检测仪。根据电梯平衡系数检验时实际信号的时变特征,在设计通用硬件的基础上开发了具有采样功能和数据分析、处理的软件系统组态,重点阐述了采样序列的整周期变换、幅值/相位动态补偿的方法。对研制的样机进行了全性能的测试,试验表明,该检测仪满足采取快捷方法中“空载功率法”检验电梯平衡系数的要求,其功率测量不确定度优于1%。

月球车差动平衡机构的建模及仿真

车体平衡机构是摇臂悬架式月球车移动系统的重要组成部分,起到调节摇臂悬架运动和受力,减小主车体因地形变化所受的扰动作用。基于轮系式月球车车体差动平衡机构的结构设计,综合考虑了轮齿啮合刚度、摇臂轴扭转变形及齿轮传动回差的影响,建立了虚拟样机模型,在ADAMS软件环境下进行了动态仿真分析,得出该机构的动态特性,为该机构的改进及其在月球车上的实际应用提供了参考依据。

基于虚拟仪器平台的飞行物体质量特性测量系统

提出了一种基于 L ab Windows/CVI虚拟仪器平台的飞行物体质量特性测量系统。系统能测量飞行物体的质量、不平衡量、转动惯量、轴线直线度误差等质量特性参数。介绍了系统构成和测量原理 ,详细地讨论了动平衡测量子系统的硬件组成和软件设计。系统具有功能完备、高精度、高效率、人机友好等优点 ,已在生产现场使用 ,尤其适用于导弹弹头等航天类飞行物体的质量特性测量。

一种集群系统的透明动态反馈负载均衡算法

提出一种集群系统的透明动态反馈负载均衡算法(TDLBA)。该算法充分考虑集群系统中多种资源(CPU、内存、I/O和网络带宽等),采用双机热备份负载均衡器,服务器节点周期动态反馈方法,同时引入一个负载容余以动态调整节点负载分配,从而尽量简化负载均衡器的任务分配算法,最大限度满足系统最大吞吐率,减少系统响应时间。测试表明,该算法有效地提高了系统服务性能,优于静态分配算法和Pick-KX算法。

一种新型平衡式游梁抽油机的仿真分析

介绍了一种新型平衡方式的游梁式抽油机的基本结构特点及平衡原理,论述了该种抽油机虚拟样机模型的建立和虚拟样机模型检验的基本方法。对虚拟样机模型建立中约束条件的施加原理进行了理论分析, 并用虚拟样机软件对其进行了动力学性能分析,给出了主要部件铰接点的受力曲线和曲柄扭矩曲线。分析结果表明,这种抽油机的主要部件铰接点受力状况比原有抽油机有明显的改善,消除了改装前模型中存在的反作用力,曲柄平衡扭矩曲线变化规律未发生改变。但是,这种抽油机的负扭矩明显减小,说明其平衡性能所有改善,有较好的节能效果。

基于动态电压补偿的VSG电流平衡及峰值电流控制

虚拟同步发电机(VSG)能够实现新能源机组友好并网。然而,传统的VSG技术主要适用于电网电压平衡工况,这使得VSG在电压不平衡情况下面临输出电流不平衡及过流等问题,为此提出一种基于动态电压补偿的VSG平衡电流控制架构及方法。通过负序电流抑制和峰值电流抑制策略,分别生成对应的补偿电压,使得VSG在电压不平衡时仍能输出平衡电流,且可抑制电网电压跌落瞬间的暂态冲击,以及确保稳态运行时的电流不超过安全阈值。同时,所提控制方法并未改变VSG等效为电压源的属性,保留了VSG的电压支撑能力。不同工况下的仿真测试结果验证了所提出控制方法的正确性和有效性。

基于VI技术的农用动平衡机测量系统

采用虚拟仪器 (VI)技术设计了农用旋转机械动平衡机测量系统 ,探讨了硬件和软件设计的核心技术 ,解决了现场可调和模块化设计、数据库管理及高速实时处理等综合问题 。

一种新型高精度动平衡测量系统

根据瞬时运动中心的概念,提出了一种新型高精度动平衡测量系统.分析了该振动系统的机械结构特点,阐明了实际测量系统与虚拟测量系统的关系,推导了求取不平衡质量的平面分离方程.该系统由两个四杆机构通过柔性铰链串连组成,保证振动中心位于两个支承处,提高了平面分离度;将压电传感器安装在同一平面内,减小了外界环境因素对传感器的影响;最后采用FFT高精度提取整周期采样到的不平衡振动信号的参数.实验结果表明了该新型动平衡测量系统的优越性.

复杂平面连杆机构集成优化动平衡研究

将集成优化方法和虚拟样机技术应用于框架传动机构的动平衡研究。以机构摆动力和摆动力矩的多体动力学计算结果为评价指标,直接对机构虚拟样机模型中影响机构动平衡效果的关键参数进行了优化。优化结果表明,机构摆动力的峰谷差降低了97.37%,均方根值降低了28.01%;摆动力矩的峰谷差降低了95.14%,均方根值降低了49.63%,为复杂平面连杆机构的优化动平衡提供了新的方法。

云存储系统中动态负载均衡算法研究

针对分布式哈希表(DHT)云存储系统中的存储负载不均问题,提出一种基于节点动态前移(NDF)的负载均衡算法。通过过载节点动态前移,缩小节点存储分区,进而降低节点的存储负载。同时,过载节点向第3个后继节点复制相关数据,保证系统中数据的副本数量稳定。在NDF算法执行过程中,只需过载节点与第3个后继节点进行简单协调,多个过载节点可以并发地进行负载转移,适合在大规模集群中部署。在10个节点的小规模集群中进行功能测试,验证NDF算法具有良好的负载均衡能力。在5 000个节点的大规模集群中进行性能测试,结果证明在系统总负载不超过60%时,与虚拟节点算法相比,NDF算法负载转移代价可以提升30%以上。

云环境下基于虚拟机动态迁移的调度策略研究

针对目前云环境资源调度采用静态负载均衡策略易于导致资源浪费的问题,提出了一种双限定值的虚拟机动态迁移的调度策略.该策略将当前负载状况与负载过重或过轻时两个限定值比较,选择介于二者之间能耗较低的虚拟机迁移至目标节点.仿真实验表明,该策略能够减少迁移次数,降低虚拟机迁移能耗,从而尽可能达到负载均衡和满足服务等级协议的需求.

基于智能天线和动态虚拟簇的均衡节能路由

为WSN提出了一种能量节省与能耗均衡相结合的路由算法SaDVC-Routing。该算法在辅助中继和智能天线的波束范围内构建虚拟簇,从簇内选择中继加权值最大的节点充当路由中继。根据节点能耗情况和节点间距离,利用波束扩展法对虚拟簇进行动态更新。如果波束宽度超过阈值或者中继节点死亡,则依据加权距离矩阵重新发起路由请求。仿真表明,算法既能有效降低能量消耗,也可以在局部和全局实现能耗均衡。

云计算环境下虚拟机动态部署研究

针对云计算环境下的虚拟机动态部署问题,提出了综合考虑系统负载均衡和宿主机利用率的虚拟机动态部署方法;首先,建立了云计算环境下虚拟机的部署模型,然后采用加权预测法预测宿主机的负载并采用阈值进行筛选,对通过阀值筛选的宿主机计算其与用户任务需求向量之间的距离,以选取目标宿主机进行虚拟机部署,对未通过筛选的宿主机进行虚拟机迁移以实现负载均衡和提高宿主机利用率;实验结果表明,文中方法有效地解决了云计算环境下虚拟机动态部署问题,负载离差最大值仅为0.0031,较其它方法能较大幅度地提高宿主机的利用率和实现系统负载均衡,具有很强的可行性。