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基于菲涅尔透镜的跟踪式光热电转换系统研究

基于菲涅尔透镜的跟踪式光热电转换系统研究

作者：卢一鸣吉林大学

学位级别：硕士

随着全球能源危机的不断加剧,各国都致力于开发清洁能源,其中太阳能因其储量丰富和分布广泛而受到普遍关注,因此太阳能发电技术成为新能源领域研究的热门。针对目前太阳能发电系统整体结构不稳定、聚光蓄能差等问题,本文基于菲涅尔透镜... 详细信息

随着全球能源危机的不断加剧,各国都致力于开发清洁能源,其中太阳能因其储量丰富和分布广泛而受到普遍关注,因此太阳能发电技术成为新能源领域研究的热门。针对目前太阳能发电系统整体结构不稳定、聚光蓄能差等问题,本文基于菲涅尔透镜对光热电转换系统展开研究,以3-RPS并联机构为基础的调姿平台调节聚光集热器位姿,将能流密度较低的太阳能不断转换为高密度热能进行汇聚,通过导热系统传递至斯特林发电机使其进行发电工作,本文着重对聚光集热、3-RPS并联式追日跟踪调姿平台控制策略和系统光热电转换实验等展开研究。为提升聚光集热效果,本文基于菲涅尔透镜以矩阵式多点聚焦组合法对系统聚光集热进行研究,根据斯特林发电机性能指标设计聚光集热器,通过Trace Pro仿真分析确定以四焦点矩阵式聚光集热器作为系统的太阳能收集装置,提高系统聚光集热效果,同时模拟改变太阳光入射角度探究对聚光集热器性能的影响;基于3-RPS并联机构的调姿平台进行追日跟踪,利用坐标变换算法对调姿平台位置姿态进行逆解,同时建立了速度雅克比矩阵,推导了速度与加速度关系,并利用蒙特卡洛法绘制出工作空间;在ADAMS中对调姿平台模型进行运动学验证和动力学分析,同时根据系统控制精度需求提出了单运动支链半闭环运动学控制策略,搭建了单个伺服电动缸系统的控制数学模型,并基于ADAMS与Simulink进行联合仿真分析,验证了该控制策略使调姿平台在俯仰轴与方位轴方向控制追踪上有较高的追踪精度;搭建光热电转换系统实验平台进行研究,通过调节调姿平台动平台的位姿参数进行聚光集热发电实验,并对调姿平台追踪效果、聚光集热器性能和斯特林发电机发电功率等参数进行分析,经实验测试,本套发电系统发电功率可达133W。

关键词：太阳能光热发电菲涅尔透镜斯特林发电机并联机构 3-RPS

基于改进差分进化算法的3-RPS红枣采摘机器人位姿正解研究

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湖北农业科学 2022年第10期61卷 147-151页

作者：任甜甜胡衡王玉巍新疆工程学院能源工程学院乌鲁木齐830023 新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017

红枣采摘是新疆提高红枣产值、实现枣树业可持续发展的重要研究问题。研究利用极坐标型并联三自由度的采摘机械平台,克服了振摇式机械手载重小及采摘不灵活的问题;引入了改进的差分进化算法,获得采摘机械平台空间位姿正解,规划平台位姿... 详细信息

红枣采摘是新疆提高红枣产值、实现枣树业可持续发展的重要研究问题。研究利用极坐标型并联三自由度的采摘机械平台,克服了振摇式机械手载重小及采摘不灵活的问题;引入了改进的差分进化算法,获得采摘机械平台空间位姿正解,规划平台位姿;利用缩放因子柯西自适应的差分进化算法较高的求解效率和全局搜索能力,避免早熟收敛,获得高精度的行动轨迹分析。仿真结果表明该方法的可行性和通用性,是发展采摘机器人在农业生产中应用的一种新方法。

关键词：差分进化算法 3-RPS 红枣采摘机械平台位姿正解

3-RPS并联机器人静力学研究及SimMechanics仿真

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哈尔滨工程大学学报 2010年第8期31卷 1061-1064,1066页

作者：于凌涛张楠张立勋王道明杨硕于鹏哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统的建模方法忽略连杆自身重力并具有较大误差这一问题,对单个杆件在铰链约束及重力作用下的受力情况进行分析,推导出机器人处于任意位姿时连杆受力与动平台负载力(矩)二者的关系,从而建立了3-RPS并联机器人完整的静力学模型.利用... 详细信息

针对传统的建模方法忽略连杆自身重力并具有较大误差这一问题,对单个杆件在铰链约束及重力作用下的受力情况进行分析,推导出机器人处于任意位姿时连杆受力与动平台负载力(矩)二者的关系,从而建立了3-RPS并联机器人完整的静力学模型.利用Matlab的SimMechanics和Simulink模块库构造出该3-RPS并联机器人的仿真模型,对该模型进行受力仿真,验证了静力学模型的正确性.该研究同样适用于其他种类的3自由度并联机器人.

关键词： 3-RPS 并联机器人静力学 SimMechanics仿真

基于含等效球铰的3-RPS自调平升降机静力学研究

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燕山大学学报 2017年第3期41卷 230-234页

作者：刘天柱吕传毅贺磊山东理工大学机械工程学院山东淄博255049

为了解决折叠臂升降机在坡度稍大路面上难以正常工作的问题,通过并联机构和串联机构的组合,并考虑球副转角范围的要求,提出了基于含等效球铰的3-RPS并联机构自调平升降机设计方案;为了能正确分析该结构强度和刚度,通过建立动平台与支链... 详细信息

为了解决折叠臂升降机在坡度稍大路面上难以正常工作的问题,通过并联机构和串联机构的组合,并考虑球副转角范围的要求,提出了基于含等效球铰的3-RPS并联机构自调平升降机设计方案;为了能正确分析该结构强度和刚度,通过建立动平台与支链、折叠臂之间的静力平衡方程和静力雅克比矩阵,推导出了升降机的完整静力学模型,并着重研究了其中含等效球铰的3-RPS并联机构静力学模型,通过算例1对比传统3-RPS并联机构的静力学模型验证了含等效球铰的3-RPS并联机构静力学模型的正确性,通过算例2确定了油缸径向力的影响因素并得到了减小径向力的解决方法;该研究为含等效球铰的其他并联机构静力学研究提供了理论基础。

关键词：升降机自调平 3-RPS 等效球铰静力学

基于3-RPS并联工作台的3D打印机构研究

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基于3-RPS并联工作台的3D打印机构研究

作者：吴萌天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

3D打印技术经过多年发展,已在打印精度、打印速度和成型件的强度方面都取得了长足的进步。但目前的3D打印技术多采用平面分层的方式成型,在成型具有悬吊、悬臂结构的零件时,通常需要添加支撑结构;在成型纤维增强型复合材料时,不能完全... 详细信息

3D打印技术经过多年发展,已在打印精度、打印速度和成型件的强度方面都取得了长足的进步。但目前的3D打印技术多采用平面分层的方式成型,在成型具有悬吊、悬臂结构的零件时,通常需要添加支撑结构;在成型纤维增强型复合材料时,不能完全按照纤维取向成型。针对以上问题,论文提出一种空间分层的3D打印方式,借鉴3-RPS并联机构原理,研究了其作为空间3D打印机构的可行性,据此开发了基于3-RPS并联工作台的新型3D打印机构。本文完成的主要工作如下:(1)基于3-RPS并联工作台的3D打印机构的理论分析和运动学分析。对比三种满足成型需求的3D打印机构,确定了基于3-RPS并联工作台的3D打印机构的构型,基于螺旋理论和Kutzbach-Grübler公式,对该机构的自由度进行了计算和验证;推导了其运动学正、逆解方程和速度、加速度方程;(2)3D打印机构的成型空间计算。利用边界搜索法,通过MATLAB编程求解,对基于3-RPS并联工作台的3D打印机构进行了成型空间分析,给出了该打印装置的最大成型空间的计算方法;(3)利用ADAMS虚拟仿真软件,对基于3-RPS并联工作台的3D打印机构进行了轨迹规划仿真。根据计算的运动学方程及成型空间,进行了基于3-RPS并联工作台的3D打印机构的成型轨迹规划;利用ADAMS和MATLAB进行控制系统的联合仿真,验证了3D打印机构运动学分析的正确性以及机构设计的合理性;(4)完成了基于3-RPS并联工作台的3D打印机构的原型机设计。通过对机械系统和控制系统的设计校核与零部件选型,初步完成了原型机制作,为后续的软件系统的开发奠定了基础。

关键词： 3-RPS 并联工作台 3D打印机构设计

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基于少自由度并联机构的混联机器人设计

青岛职业技术学院学报 2022年第5期35卷 37-44页

作者：李伟青岛职业技术学院海尔学院(机电学院) 山东青岛266555

并联机构具有精度高,刚性好、承载能力强等优点,其性能与串联构型机器人构成了“对偶互补关系”,混联机器人就是在此关系下诞生的一种新构型。以少自由度的3-RPS并联机构和HANA并联机构为模块,设计出两种第二类混联机器人的构型原理方案... 详细信息

并联机构具有精度高,刚性好、承载能力强等优点,其性能与串联构型机器人构成了“对偶互补关系”,混联机器人就是在此关系下诞生的一种新构型。以少自由度的3-RPS并联机构和HANA并联机构为模块,设计出两种第二类混联机器人的构型原理方案,并在此指导下,对混联机器人展开详细的结构设计,进而在虚拟环境下构建合适的工程应用场景进行运动仿真。运动仿真验证了设计的合理性及潜在的工程应用价值。

关键词：并联机构混联机器人 3-RPS HANA 仿真

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3-RPS并联机构在追日光伏中的应用研究

3-RPS并联机构在追日光伏中的应用研究

作者：董庆江武汉纺织大学

学位级别：硕士

随着国家政策对光伏发电的倾斜,我国的光伏发电的装机容量得以迅速增长。但传统的光伏设备多采用固定式安装,这种安装方式采用当地最佳角度,不具备追踪太阳的功能,减少了光伏发电量。虽然追日光伏设备早已开发出来,但因价格昂贵的原因... 详细信息

随着国家政策对光伏发电的倾斜,我国的光伏发电的装机容量得以迅速增长。但传统的光伏设备多采用固定式安装,这种安装方式采用当地最佳角度,不具备追踪太阳的功能,减少了光伏发电量。虽然追日光伏设备早已开发出来,但因价格昂贵的原因影响了追日型光伏设备的推广,然而全方位追踪太阳,能更好的利用太阳能,追日型光伏设备也是光伏行业的发展方向。本文针对现有太阳追踪器刚度低、精度不高的缺点,将3-RPS并联机构引入追日型光伏支架中,并结合国家标准和行业标准等进行了方案设计,开展对廉价的全方位追踪系统的开发研究。论文对追日型光伏机构进行结构设计,分别建立了机构的运动学与动力学的数学模型和物理模型,通过MATLAB软件和ADAMS软件进行运动学和动力学仿真,得到并联机构的速度和加速度曲线图以及相关驱动副的驱动力曲线。通过两种模型所得的结果比对,验证模型建立的正确性,通过对特殊位置的动作仿真,验证了3-RPS并联机构可以应用在追日型光伏系统中。以并联机构作为追踪器的光伏追日发电,不但提高了系统的刚度,还达到了全方位追踪的功能,对追踪式光伏发电系统的推广起到了积极的作用。

关键词： 3-RPS 并联机构追日型光伏发电

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一类3-RPS并联机器人构型正解新法

中国机械工程 2007年第2期18卷 197-200页

作者：张彦斐宫金良高峰山东理工大学淄博255049 上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室上海200240

从机器人运动单元和机器人末端运动特征出发,给出了并联机器人的构型正解新方法。采用该方法求解了rps支链所具有的末端运动特征表达式,分析了三种具有不同支链布置形式的3-RPS并联机器人的末端运动特征求解问题。对相应的运算结果进行... 详细信息

从机器人运动单元和机器人末端运动特征出发,给出了并联机器人的构型正解新方法。采用该方法求解了rps支链所具有的末端运动特征表达式,分析了三种具有不同支链布置形式的3-RPS并联机器人的末端运动特征求解问题。对相应的运算结果进行了对比分析,得到了一些有益的结论。

关键词：并联机器人构型正解运动单元 3-RPS

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可变结构空间桁架机械臂的动力学建模

力学季刊 2016年第3期37卷 441-446页

作者：王齐帅刘晓峰蔡国平上海交通大学工程力学系海洋工程国家重点实验室上海200240

可变结构空间桁架机械臂由于具有高承载比和工作空间大等优点,有可能成为下一代空间机械臂的替代形式.本文对可变结构空间桁架机械臂的动力学问题进行建模研究,首先简要介绍了桁架机械臂系统的结构形式,然后采用笛卡尔坐标和变分原理建... 详细信息

可变结构空间桁架机械臂由于具有高承载比和工作空间大等优点,有可能成为下一代空间机械臂的替代形式.本文对可变结构空间桁架机械臂的动力学问题进行建模研究,首先简要介绍了桁架机械臂系统的结构形式,然后采用笛卡尔坐标和变分原理建立系统的动力学模型,其中杆件的转动采用卡尔丹角进行描述,最后通过与ADAMS软件的计算结果对比验证本文所建模型的正确性.

关键词：可变结构空间桁架机械臂动力学建模笛卡尔坐标双八面体VGT 3-RPS