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机械设计与制造 2024年

作者：张行郝慧荣李玉龙张慧杰内蒙古工业大学能源与动力工程学院解放军96901部队

以四驱汽车的I曲线制动力分配作为研究对象，提出了I曲线复合制动力分配策略，对中低制动强度和高制动强度两种不同的工况分别制定了不同的控制策略。在中低制动强度下利用simscape对固定比值前后轴制动力分配和基于I曲线的制动力分配... 详细信息

以四驱汽车的I曲线制动力分配作为研究对象，提出了I曲线复合制动力分配策略，对中低制动强度和高制动强度两种不同的工况分别制定了不同的控制策略。在中低制动强度下利用simscape对固定比值前后轴制动力分配和基于I曲线的制动力分配的效果进行对比。得出固定比值分配制动力在汽车运动过程中容易发生车轮抱死，不能够充分利用路面附着条件；根据I曲线进行制动力分配时，制动力分配更加合理，制动距离相对固定比值减少18%以上。验证了所提出的复合制动策略的合理性。

关键词：制动系统制动力分配 Simscape仿真 I曲线

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串联电池组接触电阻故障诊断分析

电工技术学报 2017年第18期32卷 106-112页

作者：徐佳宁梁栋滨魏国朱春波哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院哈尔滨150001

开发资源节约型、环境友好型的电动汽车是当前全球汽车技术革命和产业转型的前沿阵地和技术制高点。为确保电动汽车行驶过程中的安全,避免电池发生功率衰退故障,采用一阶RC等效电路模型分析电池组的接触故障,并利用最小二乘法对模型参... 详细信息

开发资源节约型、环境友好型的电动汽车是当前全球汽车技术革命和产业转型的前沿阵地和技术制高点。为确保电动汽车行驶过程中的安全,避免电池发生功率衰退故障,采用一阶RC等效电路模型分析电池组的接触故障,并利用最小二乘法对模型参数进行识别,研究模型参数随电池荷电状态的变化规律。然后,在Simscape仿真模拟电池故障现象的基础上,分析出现电池电压变化异常的电池故障,得知其原因为接触电阻故障或内阻异常增加。最后,通过实验对比故障前后单体电池的电压、电流和内阻,总结得到电池发生接触故障的方法。

关键词：电动汽车故障诊断等效电路模型 Simscape仿真

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非对称液压缸同步控制策略研究

非对称液压缸同步控制策略研究

作者：梁千千西安理工大学

学位级别：硕士

非对称液压缸是一类常见且重要的执行机构,由于它结构紧凑、制造简单等优点,在实际工程的应用非常广泛。同时随着近些年的超级工程越来越多,这些工程负载很大,系统干扰严重,需要使用多个执行机构共同运作。但是如果液压执行机构的同步... 详细信息

非对称液压缸是一类常见且重要的执行机构,由于它结构紧凑、制造简单等优点,在实际工程的应用非常广泛。同时随着近些年的超级工程越来越多,这些工程负载很大,系统干扰严重,需要使用多个执行机构共同运作。但是如果液压执行机构的同步精度达不到所需要求,会大大降低设备的可靠性,同时安全问题也需要考虑。因此研究如何在现有的生产条件,确保阀控非对称液压缸系统和多液压缸同步系统的安全可靠,并提高系统性能是非常有研究意义的课题。本文主要内容如下:1针对常见的四缸同步系统,明确液压系统具体的设计要求。基于设计要求对液压回路进行设计以及对系统中的元件进行选型。分析阀控非对称缸的控制难点设计对应的控制方法;分析可能导致多缸系统出现同步误差的影响因素,研究了一种改进型偏差耦合同步控制方法来补偿系统的同步误差。2利用阀控非对称液压缸的基础方程,描述了阀控非对称液压缸系统在伸出和缩回两种运动状态下的传递函数,最后得到系统的偏差状态方程;再对四缸同步平台的受力进行分析,建立四缸同步控制系统的数学模型,对模型进行静力学分析,说明多液压缸之间的耦合以及偏载对同步误差的影响。3基于阀控非对称液压缸系统和液压同步系统存在的问题,在阀控液压缸的数学模型基础上利用模糊滑模控制算法设计了单缸位置控制器和各通道偏差控制器;同时在实际工程中,系统在长期工作后对伺服阀造成的磨损对系统的影响较大,针对这种现象设计了伺服阀自适应补偿控制器。由此本文研究出一种基于改进型偏差耦合控制策略。4通过Simulink搭建系统控制算法的模型,在Simulink/simscape上搭建系统的物理模型,对阀控非对称液压缸系统和四缸同步控制系统进行仿真研究。实验结果表明本文设计的单缸控制策略可以有效的改善阀控非对称液压缸的非线性引起的压力突变现象;改进型偏差耦合控制策略可以将同步系统的同步误差控制在0.1mm以内,且具有很好的鲁棒性和可靠性。同时本文设计的伺服阀自适应补偿器能够有效的补偿伺服阀的磨损造成的伺服阀零偏现象。

关键词：非对称液压缸同步控制同步精度模糊滑模控制 Simscape仿真

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六自由度机械臂轨迹规划及优化研究

六自由度机械臂轨迹规划及优化研究

作者：陈永刚长春工业大学

学位级别：硕士

随着技术的不断突破以及市场需求的多元化,机械臂的应用范围越来越广泛,早已不再局限于工业流水线上的工作。随着而来的,对机械臂工作质量的要求也越来越高。因此本文以六自由度机械臂为研究对象,研究其轨迹规划及轨迹时间最优化方法。... 详细信息

随着技术的不断突破以及市场需求的多元化,机械臂的应用范围越来越广泛,早已不再局限于工业流水线上的工作。随着而来的,对机械臂工作质量的要求也越来越高。因此本文以六自由度机械臂为研究对象,研究其轨迹规划及轨迹时间最优化方法。论文具体完成的工作如下:（1）对机械臂进行运动学分析。采用改进D-H参数法建立机械臂模型,推导出正运动学方程,运用解析法对机械臂求出8组逆解,选择误差最小的一组作为最优逆解;先在理论上推导机械臂工作空间,再通过Matlab绘制出点云集。（2）对机械臂进行轨迹规划。根据空间划分不同,在笛卡尔空间和关节空间内对机械臂进行5种插值法的轨迹规划。其中重点讨论关节空间三次均匀B样条拟合法,针对该方法得到的轨迹不能通过全部控制点这一不足进行改进。利用改进后的B样条拟合法对一组路径点进行插值计算,得到三维空间路径以及关节运动参数曲线,观察曲线情况,都处在约束条件内,从理论上证明改进B样条拟合法的可行性。（3）对机械臂进行轨迹优化。从适应度函数与遗传算子两方面对遗传算法进行改进。以机械臂运动参数为约束条件,利用惩罚函数消除求解问题中的约束条件;引入正弦函数改进遗传算子,使其随计算过程的推进做非线性变化。根据优化结果重新规划轨迹,得到新的运动参数曲线,从理论上证明改进优化算法的可行性。（4）搭建机械臂虚拟仿真平台。利用Solidworks与Matlab联合仿真,搭建机械臂simscape模型,对前述的运动学逆解算法、轨迹规划与优化算法进行仿真验证。将逆解算法仿真结果与机器人工具箱结果对比,验证推导出的逆解算法的正确性;在该平台上运行得到的改进B样条轨迹以及时间最优轨迹,对比仿真得到的Scope波形和理论上的运动参数曲线,验证轨迹规划算法的正确性与优化算法的可行性。

关键词：机械臂 B样条轨迹规划改进遗传算法 Simscape仿真

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基于螺旋理论的高速并联机器人动力学分析

机械传动 2021年第5期45卷 101-106,132页

作者：吴璞王宗彦何晓景鸿翔夏长林中北大学机械工程学院山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008 大秦铁路股份有限公司太原车辆段山西太原030045

为提高机器人在高速运动过程中的精度和稳定性,研究了4-DOF的Delta高速并联机器人动力学方程的建模方法。采用几何法求解机器人逆运动学方程,结合旋量理论的Kane方法建立了机器人的动力学方程。采用Matlab编程对运动学和动力学模型进行... 详细信息

为提高机器人在高速运动过程中的精度和稳定性,研究了4-DOF的Delta高速并联机器人动力学方程的建模方法。采用几何法求解机器人逆运动学方程,结合旋量理论的Kane方法建立了机器人的动力学方程。采用Matlab编程对运动学和动力学模型进行求解,绘制了各个驱动臂的位移、速度、加速度以及力矩曲线。在simscape中建立Delta机器人的动力学控制系统,以力矩为输入,得到驱动臂位移曲线。对比计算和仿真结果,验证了动力学方程的正确性。

关键词： Delta机器人旋量理论凯恩方程 Simscape仿真

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基于智能关节的协作机器人研制

基于智能关节的协作机器人研制

作者：赵天晸东南大学

学位级别：硕士

协作机器人作为一种新兴的辅助型设备正在逐步促进工业制造、医疗等领域向着智能化人机共存的方向发展,对于解决人力成本的逐渐提高、制造业举步维艰的窘境有着举足轻重的意义。本文总结目前协作机器人所存在的不足与缺陷,研制了一款具... 详细信息

协作机器人作为一种新兴的辅助型设备正在逐步促进工业制造、医疗等领域向着智能化人机共存的方向发展,对于解决人力成本的逐渐提高、制造业举步维艰的窘境有着举足轻重的意义。本文总结目前协作机器人所存在的不足与缺陷,研制了一款具有较强扩展性,成本可控,完全开放的智能关节,并基于此搭建了机器人研究平台。主要内容如下:从协作机器人的设计要求出发分析了智能关节的设计要点,并制定了一体化关节模组设计方案;阐述了一体化关节各部分结构的详细设计;以FOC算法为基础介绍了一体化关节模组的电机驱动控制方案及软件设计;最终组建了两种构型的协作式机器人。在结构设计的基础上,通过MDH方法建立了机器人的正向运动学,并得到了机器人的位置和欧拉角姿态解析表达式;基于正向运动学得到了机器人的雅可比矩阵,并得到了基于解析雅可比矩阵的逆运动学计算控制方法;采用牛顿-欧拉方法推导得出了机器人逆动力学的递推表达式。在机器人动力学的基础上,得到了机器人逆动力学的线性表达式,并基于线性变换的方法得到了机器人的最小惯性参数集;通过非线性优化方法得到了机器人动力学辨识的激励轨迹;基于机器人动力学参数的物理意义约束建立了机器人动力学参数求解的半定规划求解模型。基于URDF文件提取了机器人的CAD动力学设计参数,并使用Simscape仿真技术建立了机器人的虚拟样机模型;通过所设计激励轨迹和动力学参数辨识方法进行了动力学参数辨识仿真实验;基于李雅普诺夫直接法设计了机器人的鲁棒控制器。最后,通过Simulink Desktop Realtime(SDRT)建立了机器人的控制系统,搭建了实验平台;在此基础上完成了机器人动力学参数辨识实验,并使用基于动力学补偿的鲁棒控制器算法进行了关节轨迹跟踪实验。

关键词：机器人结构设计 Simscape仿真动力学参数辨识 SDRT实时控制

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磁流变减震装置控制系统的设计与研究

磁流变减震装置控制系统的设计与研究

作者：刘涛南京林业大学

学位级别：硕士

磁流变减震装置具有功耗低、动态范围宽、阻尼连续可调、响应速度快等优点，常被应用于诸多领域的减振控制中，但由于磁流变减震装置是近十几年才发展起来的新型减震装置，需要进一步完善它的可控性以及基于其开发的控制系统。本文... 详细信息

磁流变减震装置具有功耗低、动态范围宽、阻尼连续可调、响应速度快等优点，常被应用于诸多领域的减振控制中，但由于磁流变减震装置是近十几年才发展起来的新型减震装置，需要进一步完善它的可控性以及基于其开发的控制系统。本文进行了以下内容的研究：（1）综述了磁流变减震装置及其控制器的国内外研究现状。（2）介绍了磁流变减震装置及其力学模型，并分析了其产生的阻尼力和控制电流之间的关系特性。（3）以微控制器为硬件核心，ICCAVR为软件开发环境，分别设计了基于加速度和基于位移反馈的控制系统，并详细介绍了控制系统的硬件电路功能及其实现过程，该硬件电路主要包括微控制器系统接口电路、加速度采集电路、位置传感器信号调理电路、前置放大电路、A/D转换电路、数据存储电路、低通滤波电路、以及压控电流电路等部分;通过静态和动态试验，表明该控制系统根据实时采集的振动加速度信号与位移信号，能够准确的输出控制电流，并存储系统的重要参数。（4）使用Simulink建立磁流变减震装置的结构动态模拟图。该图选用simscape工具箱建立磁流变减震装置控制器的动态仿真电路，采用模糊控制算法模拟微控制器的功能，实现对磁流变减震装置控制系统的动态仿真分析。

关键词：磁流变减震装置脉宽调制（PWM）压控电流模糊控制 Simscape仿真

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光伏发电系统功率提升技术研究

北京信息科技大学学报（自然科学版） 2013年第4期28卷 8-11页

作者：乔道鄂北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192

使用Simscape仿真技术,建立光伏阵列物理模型,研究局部阴影条件下,光伏阵列特性曲线的多峰现象对输出功率的影响。设计均匀阴影和梯度阴影两类照射条件,使用仿真计算方法获得全局峰值跟踪算法最大输出功率,使用累加求和方法获得分布峰... 详细信息

使用Simscape仿真技术,建立光伏阵列物理模型,研究局部阴影条件下,光伏阵列特性曲线的多峰现象对输出功率的影响。设计均匀阴影和梯度阴影两类照射条件,使用仿真计算方法获得全局峰值跟踪算法最大输出功率,使用累加求和方法获得分布峰值跟踪算法最大输出功率。计算结果表明,在阴影反差较大的情况下,分布峰值跟踪算法可以大幅提高功率输出。

关键词：光伏阵列峰值跟踪算法分布峰值跟踪算法 Simscape仿真

基于simscape的塑料-钢螺旋蜗轮蜗杆稳态热分析

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燕山大学学报 2011年第5期35卷 413-416页

作者：马钧何娅伶于玉真同济大学汽车学院上海200092 同济大学中德学院上海200092 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

为了获得塑料-钢材料的螺旋齿蜗轮蜗杆啮合过程中的热量分布,根据热网络分布原理,利用Simscape仿真软件建立了热网络模型,分析了其啮合时的功率损失,得出其热阻计算模型和系统的稳态温度分布及热流量分布。仿真结果表明,蜗杆的温度远远... 详细信息

为了获得塑料-钢材料的螺旋齿蜗轮蜗杆啮合过程中的热量分布,根据热网络分布原理,利用Simscape仿真软件建立了热网络模型,分析了其啮合时的功率损失,得出其热阻计算模型和系统的稳态温度分布及热流量分布。仿真结果表明,蜗杆的温度远远高于其他节点温度,齿轮主要以蜗杆热传导的方式散热,通过选择热传导系数更大的蜗杆材料或采用减小蜗杆长度的设计可以改善蜗杆端传导散热。

关键词：蜗轮蜗杆 Simscape仿真啮合热分析