检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2024年第7期60卷 66-78页

作者：张俊吴成阳方汉良孙载超王凯龙汤腾飞福州大学机械工程及自动化学院福州350116 浙江理工大学机械工程学院杭州310018

并联操作器作为串-并联式混联加工装备的核心模块,其驱动特性对系统性能至关重要。以Z4型冗余驱动并联操作器为研究对象,提出一类驱动特性评价指标,并基于该类指标对其进行任务空间优选和伺服扭矩参数预估。首先,采用封闭矢量法求解操... 详细信息

并联操作器作为串-并联式混联加工装备的核心模块,其驱动特性对系统性能至关重要。以Z4型冗余驱动并联操作器为研究对象,提出一类驱动特性评价指标,并基于该类指标对其进行任务空间优选和伺服扭矩参数预估。首先,采用封闭矢量法求解操作器的运动学逆解,并构建无量纲雅可比矩阵以评估其运动学各向同性。其次,运用Lagrange法建立操作器的刚体动力学模型,并基于最小二范数法进行驱动力分配。接着,选取末端刀尖点为参考点,定义加速度、速度和动态切削力的驱动各向同性指标和驱动扭矩指标。最后,基于所提指标,搜索综合性能良好的任务空间,确定伺服扭矩参数,并通过实验验证所选电机满足使用要求。

关键词：并联操作器动力学建模各向同性驱动扭矩

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基于多目标均衡优化的2PRU&1PRS-XY型混联机器人尺度设计方法

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农业机械学报 2024年第4期55卷 440-451页

作者：汤腾飞沈漪枫叶伟张俊浙江理工大学机械工程学院杭州310018 福州大学机械工程及其自动化学院福州350116

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差... 详细信息

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性指标,提出了一种基于多目标均衡优化思想的尺度设计方法。该方法采用标准化方法简化多参数设计空间,应用响应面法与主成分分析法提高优化求解效率,结合主客观组合赋权法与基于TOPSIS的Pareto前沿法实现多指标综合性能评分。运用所提方法,得到了4种兼顾优化求解效率和多目标均衡优化的尺度参数设计方案,实现了2PRU&1PRS-XY型混联机器人主要尺度参数的优化设计,为设计者提供了具有不同工程设计倾向的多目标均衡决策参考。

关键词：混联机器人多目标优化运动学性能尺度设计

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航空发动机多支撑附件系统振动传递路径分析

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航空学报 2024年第4期45卷 51-66页

作者：朱清玉韩清凯王维民江志农大连理工大学机械工程学院大连116024 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 北京化工大学机电工程学院北京100029

附件系统是航空发动机的重要组成部分,发动机过度振动常常会造成附件结构的局部破坏。针对某航空发动机具有多个安装结构支撑的滑油箱系统,开展不同飞行状态(空中慢车、巡航以及最大工作转速状态)下滑油箱振动传递路径分析(TPA)。首先,... 详细信息

附件系统是航空发动机的重要组成部分,发动机过度振动常常会造成附件结构的局部破坏。针对某航空发动机具有多个安装结构支撑的滑油箱系统,开展不同飞行状态(空中慢车、巡航以及最大工作转速状态)下滑油箱振动传递路径分析(TPA)。首先,基于TPA基本原理,建立了多支撑滑油箱系统TPA有限元模型,并验证了模型的有效性。然后,基于某发动机实测滑油箱振动载荷谱,仿真分析了滑油箱多个目标点的振动响应。进一步地,基于仿真TPA方法,比较研究了不同飞行状态下安装结构对滑油箱振动响应的贡献量大小。结果表明,在N1、N2及2N1处,滑油箱振动响应相对较大;在空中慢车和巡航状态,安装结构不同振动传递方向对目标点振动响应贡献量排序为Y>X>Z;在最大工作转速状态,不同安装结构Y向和X向振动传递方向对目标点振动响应贡献量相对较大。最后,通过降低主要传递路径的传递函数和工况载荷,滑油箱振动响应分别下降了1.5、2.8 dB。本文所使用的TPA分析方法可用于指导航空发动机复杂多支撑外部附件系统的动力学设计。

关键词：附件系统传递路径分析仿真TPA 传递函数逆矩阵法动力学设计

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六自由度液压机械臂运动学标定和逆解研究

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机械工程学报 2025年第2期61卷 346-357页

作者：梁相龙姚志凯邓文翔姚建勇南京理工大学机械工程学院南京210094 南京邮电大学自动化学院南京210023

鉴于运动学标定能够有效地提高机械臂的定位精度且逆运动学求解是控制机械臂正确运动的关键。以六自由度液压机械臂为研究对象,采用M-DH方法和几何映射方法分别实现了液压机械臂Ⅰ型运动学和Ⅱ型运动学误差建模,然后基于列文伯格-马夸尔... 详细信息

鉴于运动学标定能够有效地提高机械臂的定位精度且逆运动学求解是控制机械臂正确运动的关键。以六自由度液压机械臂为研究对象,采用M-DH方法和几何映射方法分别实现了液压机械臂Ⅰ型运动学和Ⅱ型运动学误差建模,然后基于列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt,L-M)算法辨识误差参数。另外考虑到机械臂存在几何参数误差,无法应用反变换法求解机械臂的逆运动学,为此提出一种结合解析解法和偏微分理论的逆解计算方法。仿真试验结果表明,经过L-M算法标定后,液压机械臂的末端位置误差从3.0329 mm下降到0.0070 mm,效果提升99.77%,液压缸1的位置误差从1.2762 mm下降到0.0003 mm,效果提升99.98%,液压缸2的位置误差从1.1670 mm下降到0.0012 mm,效果提升99.90%,证明了标定算法的有效性。此外仿真结果还表明所提出的逆解计算方法可有效地获得机械臂逆解。

关键词：液压机械臂运动学标定 Ⅰ型运动学误差建模 Ⅱ型运动学误差建模逆运动学

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复合材料原位光固化工艺铺层时间优化

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2732-2743页

作者：许家忠徐庆朋刘美军蒋悦哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数... 详细信息

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数学模型,基于该模型建立一个描述原位光固化过程的数学模型,进而对铺层时间进行优化,使用遗传算法结合梯度下降算法的方式求解出优化后的铺层时间,对原位光固化过程进行有限元仿真。仿真结果表明:与其他固化方式相比,原位光固化工艺优化铺层时间后,到达固化结束时间时,各层均能完成固化,固化度均在以期望固化度为中值的区间内且分布均匀,通过玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板固化实验对算法及仿真进行验证,实验结果与仿真对照表明,优化后的原位光固化工艺能够实现同步固化的效果。

关键词：复合材料紫外光固化原位光固化工艺逐层固化同步固化铺层时间优化

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基于强化学习的空间机器人柔性捕获控制研究

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 150-157页

作者：艾海平鄂凯欣朱安陈力江西理工大学能源与机械工程学院江西南昌330013 福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108

针对空间机器人双臂捕获卫星过程中的关节易受冲击力矩而破坏的问题,提出一种基于强化学习的柔性控制方法.首先,针对捕获前双臂空间机器人及卫星系统,分别利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法推导得其动力学模型;然后结合冲量定理、位置约束... 详细信息

针对空间机器人双臂捕获卫星过程中的关节易受冲击力矩而破坏的问题,提出一种基于强化学习的柔性控制方法.首先,针对捕获前双臂空间机器人及卫星系统,分别利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法推导得其动力学模型;然后结合冲量定理、位置约束关系及牛顿第三定律,建立捕获后空间机器人与卫星形成混合体系统的动力学模型.针对失稳的混合体系统,提出一种缓冲柔顺强化学习控制方案,该方案通过系统与环境的动态交互来实时优化控制策略以实现镇定过程的最优控制.仿真结果表明:所提控制方案最大可减少54.2%的冲击力矩,并在镇定阶段确保关节冲击力矩限制在安全范围内,从而保护关节免受冲击力矩的破坏.

关键词：空间机器人柔性机构双臂捕获卫星操作闭链系统缓冲柔顺控制强化学习

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制造误差对盘鼓组合转子模态特性影响分析

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航空动力学报 2024年第9期39卷 22-34页

作者：邹存建韩清凯张昊卢崇劭翟敬宇大连理工大学机械工程学院辽宁大连116023 辽宁工业大学机械工程与自动化学院辽宁锦州121001 沈阳智振科技有限公司沈阳110027

为了探究制造误差对转子模态特性的影响规律,基于转子动力学和摄动理论对转子模态局部化、振型阶跃和频率转向特性发生机理进行了阐述;从转子装配工程实际出发,采用自定义函数对典型配合面制造误差形式进行表征,并生成点云数据;采用皮... 详细信息

为了探究制造误差对转子模态特性的影响规律,基于转子动力学和摄动理论对转子模态局部化、振型阶跃和频率转向特性发生机理进行了阐述;从转子装配工程实际出发,采用自定义函数对典型配合面制造误差形式进行表征,并生成点云数据;采用皮肤模型法将制造误差引入到转子有限元模型中,并针对该模型开展了制造误差对其频率转向、振型阶跃以及模态振型局部化特性分析;采用振型位移局部化因子对制造误差引起的转子振动模态局部化程度进行了量化分析。结果表明:当考虑制造误差且达到一定程度时,会诱发转子失谐,导致转子系统刚度发生变化,加剧频率转向特性;同时通过模态置信准则图分析可知,模态振型发生了错位阶跃和顺序阶跃现象;制造误差导致的失谐效应会使振动能量在转子的部分区域进行聚集,使某些在理想模型下落在频率通带的频率在失谐后落到了频率禁带内,出现了模态振型局部化现象;进一步对其量化分析表明,采用振型位移局部化因子能够有效表征振动模态局部化程度。论文研究方法和结果可为复杂转子装配技术提供参考。

关键词：盘鼓组合转子制造误差频率转向振型阶跃振动模态局部化

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空间机械臂面向太阳能帆板在轨清洁任务的擦抹力/位阻抗控制

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力学学报 2023年第11期55卷 2624-2635页

作者：朱安陈力江西理工大学能源与机械工程学院南昌330013 福州大学机械工程及自动化学院福州350108

卫星在载体位姿调整过程中燃烧的烟雾容易附着在太阳能帆板上,若未对帆板定期清洁将导致其供电能力下降,为此对空间机械臂执行太阳能帆板清洁任务进行了研究.首先通过Lagrange方程法建立了空间机械臂系统动力学方程,然后为了控制机械臂... 详细信息

卫星在载体位姿调整过程中燃烧的烟雾容易附着在太阳能帆板上,若未对帆板定期清洁将导致其供电能力下降,为此对空间机械臂执行太阳能帆板清洁任务进行了研究.首先通过Lagrange方程法建立了空间机械臂系统动力学方程,然后为了控制机械臂末端清洁装置的位姿,基于运动学关系将动力学模型转换到惯性空间.结合阻抗控制原理,根据清洁装置位姿与其输出力之间的动态关系建立了机械臂的阻抗模型,保证了清洁操作过程中输出力的稳定和精确控制.为了防止清洁操作的各阶段切换时因系统状态突变导致输出力突变,造成太阳能帆板的破坏,基于障碍Lyapunov函数提出一种全状态约束控制策略,其利用RBF神经网络对不确定系统进行拟合,且结合虚拟控制力原理对设计的期望轨迹进行修正,使得太阳能帆板的柔性振动能被抑制,实现了对卫星与清洁装置位姿的高精度控制.最后通过Lyapunov定理证明了系统状态的收敛性,利用仿真分析验证了所提控制策略的有效性;结果表明清洁装置的输出力控制精度优于0.5 N,卫星与清洁装置的位姿控制精度优于0.1°和10-3m.

关键词：空间机械臂阻抗控制全状态约束 RBF神经网络在轨清洁操作

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2-PRU-PRRPa并联机构运动学分析与性能优化

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农业机械学报 2025年第1期56卷 497-506页

作者：张伟中冯邵江袁鑫宏孙鹏杨超鹿业波浙江理工大学机械工程学院杭州310018 浙江机电职业技术大学自动化学院杭州310053 浙江工业大学机械工程学院杭州310032 嘉兴大学机械工程学院嘉兴314001

两转一移三自由度并联机构在五轴混联加工装备上应用广泛。受到具有优异性能的商用Exechon并联机构设计的启发,本文提出了一种具有平行四边形子闭环结构分支的2-PRU-PRRPa并联机构。采用螺旋理论分析自由度,求解得到该机构具有2个转动和... 详细信息

两转一移三自由度并联机构在五轴混联加工装备上应用广泛。受到具有优异性能的商用Exechon并联机构设计的启发,本文提出了一种具有平行四边形子闭环结构分支的2-PRU-PRRPa并联机构。采用螺旋理论分析自由度,求解得到该机构具有2个转动和1个移动自由度。基于闭环矢量法建立了2-PRU-PRRPa并联机构运动学模型,建立驱动关节输入与动平台末端输出之间的映射关系。考虑驱动行程以及奇异位形,采用搜索法对2-PRU-PRRPa并联机构工作空间进行求解。对并联机构运动学方程进行微分得到了机构速度方程,并且基于速度雅可比矩阵分析机构输入、输出与混合奇异位型。根据运动/力传递指标对机构性能进行评价,得到了机构传递性能分布图谱。以优质传递空间优化为目标,基于空间模型法对2-PRU-PRRPa并联机构进行尺度综合。研究结果对五轴混联加工装备研制具有参考价值。

关键词：并联机构运动学分析性能优化尺度综合

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多层介质钛合金梯度材料的阵列超声全聚焦成像方法研究

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机械工程学报 2024年第14期60卷 69-76页

作者：李文涛张文宾王俊周正干兰州理工大学机电工程学院兰州730050 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性... 详细信息

增材制造钛合金梯度材料在航空航天、武器装备的系统性能提升和结构减重等方面具有重要应用价值。针对梯度材料多层介质不均匀性导致的检测信噪比低,阵列超声聚焦成像算法设计和校正困难等问题,通过分析超声波在多介质层内部的传播特性,给出各介质层界面的反射系数和透射系数和衰减系数的计算公式,建立合成声束在其内部的聚焦声场分布模型,基于一种比例常数提出了多层介质中阵列超声传播路径的快速计算方法。针对采用增材制造技术制备的TA15-Ti2AlNb梯度材料试件建立了全聚焦(Total focusing method,TFM)校正成像算法,采用线阵和环阵换能器的试验结果均表明该方法能有效提高梯度材料内部缺陷的检测信噪比和定量精度。

关键词：阵列超声多层介质梯度材料全聚焦成像传播特性

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