基于磁流变液的球形磁控机器人设计及实验

针对钕铁硼永磁体在加工制作微型结构时成型困难且易脆的问题,采用磁流变液作为微型磁控机器人的驱动材料,设计一种用于人体胃部靶向送药的球形磁控机器人。根据磁流变液的流变机理,分析磁性颗粒在磁场中的力学关系,建立球形磁控机器人的动力学模型并进行仿真分析。搭建机器人运动图像获取系统,并利用霍夫变换圆检测算法计算该机器人的位移。最后,制作机器人样机并在具有空间磁场的实验平台中进行运动测试。结果表明,基于磁流变液的球形磁控机器人易于控制并且运动稳定、可靠。

改进果蝇优化算法的磁流变发动机悬置振动控制策略研究

为了提高磁流变发动机悬置隔振性能,提出了一种基于改进果蝇优化算法(IFOA)的PID半主动控制方法。首先,通过Elman神经网络建立了磁流变发动机悬置的正向、逆向模型,采集大量动态特性实验数据进行训练;然后,提出了一种基于云模型算法改进的果蝇优化算法,用于磁流变发动机悬置系统的PID控制器设计;最后,设计了磁流变悬置减振控制实验,检验所提出的基于IFOA的PID控制策略的有效性。实验结果显示:Elman神经网络逆模型的最低辨识精度为98.10%;低速工况下,IFOA-PID算法控制的发动机悬置系统的位移均方根值和加速度均方根值分别是0.112976 mm、0.145829 g·s^(-2);高速工况下,其位移均方根值和加速度均方根值分别是0.148038 mm、0.617804 g·s^(-2)。

基于磁流变液的行星探测器传动装置速度控制策略

在变重力环境下,采用啮合传动元件的行星探测器传动装置受柔性关节影响较大。此外,行星探测器在工作过程中不可避免地会有爬升或克服障碍的动作,会对传动系统中啮合部件造成较大磨损。因此,提出变重力环境下磁流变液剪切屈服应力计算模型,阐述了磁流变液传动装置(MFTD)的结构和原理并建立MFTD控制系统的传递函数,采用磁流变液作为工作介质可大大降低传动装置接触摩擦损失。另外,设计自适应模糊PID速度控制策略并比较了常规PID控制与自适应模糊PID速度控制方式的仿真和实验测试,实验数据显示自适应模糊PID控制能够有效减小传动系统速度波动、快速调整到期望速度值以及具有较高的运动稳定性等优点。

微重力环境下采煤取样设备中磁流变液微观特性

为研究微重力环境下矿山采煤取样设备中磁流变液的微观特性,首先,在微重力环境和外加磁场作用下对磁流变液磁性颗粒进行受力分析,建立了磁性颗粒的运动学方程;其次,研究了基于速度Verlet算法的磁性颗粒动力学仿真模拟策略和方法,并根据粒子动力学理论,对磁流变液微观结构进行了三维数值模拟;第三,研究了磁流变液在微重力环境和外加磁场作用下的微观结构实验方法,利用工业计算机断层扫描(CT)成像技术,搭建了磁流变液微观结构实验台;最后,研究了磁流变液在微重力环境和不同磁场作用下的微观结构。研究结果表明:在微重力环境中,磁性颗粒受外加磁场作用呈现链状或簇状结构排列;随着颗粒体积分数或外加磁场强度增加,链状结构会愈加明显;高颗粒体积分数磁流变液的颗粒链长度随着磁场强度增大而明显增加;磁流变液在微重力环境下可以表现出流变行为特性,加入磁流变液缓冲单元的采煤采样设备可以在微重力环境下正常工作运行。