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下肢康复外骨骼机器人设计与性能分析

工程设计学报 2024年第2期31卷 210-220页

作者：常佳辰韩亚丽孙翰史传棋赵天南京工程学院机械工程学院江苏南京211167

为了更好地辅助偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于盘式电机驱动的下肢康复外骨骼机器人,并通过助力效果可视化研究与性能分析来验证其不同康复训练模式的有效性。首先,对下肢康复外骨骼机器人的结构进行了详细设计,并利用OpenSim软件... 详细信息

为了更好地辅助偏瘫患者的康复训练,设计了一种基于盘式电机驱动的下肢康复外骨骼机器人,并通过助力效果可视化研究与性能分析来验证其不同康复训练模式的有效性。首先,对下肢康复外骨骼机器人的结构进行了详细设计,并利用OpenSim软件进行了人机耦合的生物力学分析。然后,开展了基于位置跟踪控制的被动康复训练实验以及抗阻康复训练实验并采集表面肌电信号,验证了所设计下肢康复外骨骼机器人在不同模式下辅助患者康复训练的有效性。结果表明,穿戴下肢康复外骨骼机器人能使人体膝关节的力矩减小50%左右;在被动康复训练实验中,跟随误差为-4°~8°,且人体下肢目标肌群的肌肉激活度呈明显的周期性变化;在抗阻康复训练实验中,人体下肢目标肌群的肌肉激活度随负重的增加而提高。所设计的下肢康复外骨骼机器人具有良好的灵敏性和跟随性,其被动及抗阻康复训练模式均有助于偏瘫患者下肢的康复,具有广阔的应用前景。

关键词：下肢康复外骨骼机器人康复训练生物力学分析位置跟踪控制肌肉激活度

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考虑不同制氢方法的高速公路加氢站布局规划

电力自动化设备 2024年第4期44卷 9-17页

作者：王书征单婷婷赵洋李沛林蒋宇南京工程学院电力工程学院江苏南京211167

针对高速公路加氢设施不完善的问题,提出一种基于改进自适应遗传算法的高速公路加氢站布局方法。根据高速公路特性及电子收费记录,建立高速公路网络和加氢判断模型。基于多层次-模糊综合评价方法,从经济性、环保性以及安全性角度,提供... 详细信息

针对高速公路加氢设施不完善的问题,提出一种基于改进自适应遗传算法的高速公路加氢站布局方法。根据高速公路特性及电子收费记录,建立高速公路网络和加氢判断模型。基于多层次-模糊综合评价方法,从经济性、环保性以及安全性角度,提供适合高速公路加氢站的制氢方法和制氢地点的组合。再结合分布式光伏的投入,以经济效益最优为目标,构建高速公路站外和站内制氢2组目标函数,利用改进自适应遗传算法分别进行优化布局和容量配置。以沈海高速(浙江段)作为研究对象进行分析,提供了不同制氢方法下加氢站布局方案及相关设施的容量配置,算例结果与模糊综合评价结果相互验证了模型的有效性。

关键词：氢燃料电池汽车加氢站规划高速公路模糊综合评价自适应遗传算法

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圆孔工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究

振动与冲击 2024年第6期43卷 329-335,344页

作者：黄斌张文福南京工程学院建筑工程学院南京211167

从能量等效角度,提出了一种圆孔工字型截面蜂窝梁连续型模型,应用新的薄壁构件扭转理论:板-梁理论,建立了构件扭转模态自由振动能量泛函模型,明确了圆孔工字型截面蜂窝梁名义约束扭转惯性矩(翘曲常数)、自由扭转常数、转动惯量。通过变... 详细信息

从能量等效角度,提出了一种圆孔工字型截面蜂窝梁连续型模型,应用新的薄壁构件扭转理论:板-梁理论,建立了构件扭转模态自由振动能量泛函模型,明确了圆孔工字型截面蜂窝梁名义约束扭转惯性矩(翘曲常数)、自由扭转常数、转动惯量。通过变分运算,获得了平衡微分方程模型。基于扭转模态试函数,推导了圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转模态振动圆频率,并与有限元结果对比校验理论模型预测精度。开展了悬臂圆孔工字型蜂窝梁受集中扭矩作用的端部截面转角理论分析与有限元计算,进一步检验了基于板-梁理论建立的蜂窝梁连续模型的适用性。应用板-梁理论对圆孔工字型截面蜂窝梁自由振动扭转的分析过程及推导步骤,为其他开孔类型工字型蜂窝梁扭转模态自由振动研究提供了直接参考。

关键词：圆孔工字型截面蜂窝梁扭转自由振动板-梁理论蜂窝梁连续型模型能量泛函模型

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多模式弹性驱动器的研制及特性分析

中国机械工程 2024年

作者：韩亚丽朱晓军朱文亮盛士强吴应达南京工程学院机械工程学院

针对目前刚性驱动器存在的缓冲差、能耗大、驱动模式单一等问题，面向腿式机器人提出一款多模式弹性驱动器，采用电机带动丝杆螺母串联弹簧，并结合刹车装置，实现驱动器的多模式输出。首先，根据腿式机器人膝关节的运动需求进行弹性驱... 详细信息

针对目前刚性驱动器存在的缓冲差、能耗大、驱动模式单一等问题，面向腿式机器人提出一款多模式弹性驱动器，采用电机带动丝杆螺母串联弹簧，并结合刹车装置，实现驱动器的多模式输出。首先，根据腿式机器人膝关节的运动需求进行弹性驱动器设计。其后，建立多模式弹性驱动器的刚柔耦合动力学模型，研究不同弹性系数及负载质量对驱动器输出性能的影响。最后，研制多模式弹性驱动器样机，搭建控制系统软硬件平台，进行驱动器性能测试及其在机械腿中应用实验研究，实验结果表明驱动器可实现模式之间的有效切换，且输出满足膝关节运动需求，验证了多模式弹性驱动器驱动性能的有效性。

关键词：腿式机器人弹性驱动器动力学建模虚拟样机仿真

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德国与英国电力市场平衡机制对比分析及启示

电力系统自动化 2024年第14期48卷 8-15页

作者：刘秋华姜亚熙张正延杨圣城邓一鸣李铭钦南京工程学院经济与管理学院南京工程学院电力工程学院

随着新能源大规模并网，电力系统电力电量平衡面临新的挑战，迫切需要优化市场结构，建立新型电力系统平衡机制。鉴于德国和英国电力市场的成功经验，文中从平衡单元构成、平衡责任方权限、现货市场时序和范围、平衡市场、不平衡结算以... 详细信息

随着新能源大规模并网，电力系统电力电量平衡面临新的挑战，迫切需要优化市场结构，建立新型电力系统平衡机制。鉴于德国和英国电力市场的成功经验，文中从平衡单元构成、平衡责任方权限、现货市场时序和范围、平衡市场、不平衡结算以及市场透明度6个方面对德国和英国电力市场平衡机制进行了介绍和对比分析。最后，针对中国电力电量平衡现状，从市场化平衡模式、新平衡主体培育、平衡主体的责权利、精细化的现货市场和不平衡结算等方面提出了中国构建新的电力电量平衡机制的相关建议。

关键词：电力市场平衡平衡机制不平衡结算对比分析

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被动式踝关节助力外骨骼机构设计与仿真

机械科学与技术 2024年

作者：仇志宇朱松青韩亚丽金壮壮南京工程学院机械工程学院

研究了一种基于离合器和弹簧组成的踝关节助力外骨骼，该外骨骼为被动式设计，通过离合器在行走不同阶段的开合，串联弹簧实现能量的存储与释放，进而实现行走助力并减少代谢消耗的目的。首先，基于三维建模软件SolidWorks进行踝关节助... 详细信息

研究了一种基于离合器和弹簧组成的踝关节助力外骨骼，该外骨骼为被动式设计，通过离合器在行走不同阶段的开合，串联弹簧实现能量的存储与释放，进而实现行走助力并减少代谢消耗的目的。首先，基于三维建模软件SolidWorks进行踝关节助力外骨骼结构设计；其后，基于Adams虚拟样机仿真，研究机构的合理性，并基于OpenSim进行人体穿戴踝关节外骨骼后的代谢能量变化研究，最后进行行走实验，实验结果证明实验者穿戴踝关节助力外骨骼行走时，下肢肌肉的肌电信号减小，踝关节有较好的助力行走效果。

关键词：踝关节被动式外骨骼助力行走 OpenSim仿真

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二级齿轮非线性动态特性同伦摄动法分析

振动与冲击 2024年第8期43卷 89-97,108页

作者：荀超吴海轩王云龙南京工程学院机械工程学院南京211167

考虑时变啮合刚度、脱齿、各级齿轮啮合间的耦合关系,建立了二级齿轮传动机构的刚柔混合模型,采用同伦超越摄动法分析了机构的非线性动态特性,得到了二级齿轮机构主共振、超谐共振和亚谐共振的频响表达式。与多尺度法不同,同伦法的分析... 详细信息

考虑时变啮合刚度、脱齿、各级齿轮啮合间的耦合关系,建立了二级齿轮传动机构的刚柔混合模型,采用同伦超越摄动法分析了机构的非线性动态特性,得到了二级齿轮机构主共振、超谐共振和亚谐共振的频响表达式。与多尺度法不同,同伦法的分析精度不受脱齿程度的影响。与数值积分结果的对比表明,在脱齿率达到30%以上时,同伦法较多尺度法具有明显的计算精度优势。该研究为复杂齿轮传动机构的非线性动态特性分析提供了更为精确的理论分析方法。

关键词：多级齿轮同伦摄动法脱齿非线性动态特性

考虑储能充放电均衡度的风储联合调频控制策略

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电网技术 2024年第5期48卷 1938-1946,I0034-I0037页

作者：张小莲覃世球陈冲张仰飞郝思鹏武启川南京工程学院电力工程学院江苏省南京市211167

针对储能分组调频的充放电不均衡问题,提出一种考虑储能均衡度的风储联合一次调频控制策略。基于充放电任务分组执行的储能调频原理,建立了最佳放电深度下的储能分组调频充放电数学模型。为改善储能充放电不均衡问题,以储能均衡度构建2... 详细信息

针对储能分组调频的充放电不均衡问题,提出一种考虑储能均衡度的风储联合一次调频控制策略。基于充放电任务分组执行的储能调频原理,建立了最佳放电深度下的储能分组调频充放电数学模型。为改善储能充放电不均衡问题,以储能均衡度构建2组储能的充放电综合下垂控制系数,并设计风储协同控制策略,在储能均衡度偏差较大时通过风机转子动能调频弥补储能功率不足,提升一次调频效果。最后以频率差偏移量及储能均衡度偏移量等作为评价指标进行仿真分析,结果表明所提风储联合调频控制策略有效改善了储能均衡度,降低了其对储能使用寿命的损害程度,同时提升了调频效果。

关键词：风储联合系统储能分组调频一次调频均衡度储能寿命

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爆炸冲击波作用后变形机翼模态数值模拟

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 341-349页

作者：肖良丰周兰伟李向东南京理工大学机械工程学院南京210094

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置... 详细信息

为研究典型机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应及其损伤后的结构动力学特性,基于有限元方法,研究了爆炸当量、爆炸方位及爆炸距离等对典型机翼损伤程度的影响,并分析了机翼结构变形程度与模态的关系。研究结果表明:冲击波强度和作用位置的变化对机翼结构的损伤及模态频率会产生不同程度的影响;随着冲击波强度的增加,机翼结构越早产生变形,对应的各阶模态频率下降越大,其中,二阶频率最大减少了15.02%;爆炸点位于机翼中心正上方时,机翼的变形最大;与无损伤机翼模态固有频率相比,爆炸冲击波作用在机翼中心位置时,各阶模态频率减小幅度最大,减少幅度为8.29%~15.02%。

关键词：爆炸冲击波冲击损伤机翼模态数值仿真

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