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高速运动下Delta机器人离散自抗扰控制

机械科学与技术 2024年

作者：陈久朋徐贝伞红军李宗阳昆明理工大学机电工程学院云南省先进装备智能制造技术重点实验室

为满足现有Delta并联机器人高速运动下动态性能要求，本文基于二阶滑模控制算法和自抗扰控制系统，提出一种高速运动下Delta机器人离散自抗扰控制系统（Discrete Active Disturbance Rejection Control，D-ADRC）。该控制系统在运动学... 详细信息

为满足现有Delta并联机器人高速运动下动态性能要求，本文基于二阶滑模控制算法和自抗扰控制系统，提出一种高速运动下Delta机器人离散自抗扰控制系统（Discrete Active Disturbance Rejection Control，D-ADRC）。该控制系统在运动学和动力学的基础上，结合二阶滑模控制算法与ADRC算法，利用改进后的非线性跟踪微分器和离散化的扩展状态观测器提高系统实时性和鲁棒性。分别对不同干扰下D-ADRC以及同一干扰源下PD-ADRC、Line-ADRC、D-ADRC控制器进行对比分析。仿真结果显示：D＿ADRC控制器对不同干扰源均具有良好的抗扰效果，同时与传统的PD-ADRC和Line-ADRC相比，D-ADRC控制器系统响应速度提高10%-15%，最大超调量降低20%-30%，稳态误差降低30%-50%，具有更高的鲁棒性、快速响应性和更强的自抗扰能力。研究结果表明所提控制算法能够在高速运动下减小抖震，相比传统PD-ADRC和Line-ADRC控制具有更优的动态性能。最后，为验证所提算法的有效性，搭建了ADAMS-Simulink联合仿真平台，将D-ADRC算法作用于虚拟样机控制中，结果表明本文所提算法能够满足高速运动下的控制要求，其仿真结果与预期结果一致。

关键词： Delta并联机器人离散自抗扰控制二阶滑模控制动力学模型

基于反演优化算法的钢丝-热熔胶黏结界面失效行为研究

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塑料科技 2024年第6期52卷 77-83页

作者：胡俊岩程彪张剑刘文俊师俊浙江大学能源工程学院化工机械研究所浙江杭州310058 武汉工程大学机电工程学院化工装备强化与本质安全湖北省重点实验室湖北武汉430205 湖北兴欣科技股份有限公司湖北鄂州436000

钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)综合性能优异,在石油、化工、供水等行业得到广泛应用。但在高温高压极端环境下,管材内部钢丝与热熔胶之间发生界面脱黏失效。为研究钢丝-热熔胶黏结界面失效行为,文章进行单钢丝/热熔胶试样的拉拔试验,建... 详细信息

钢丝缠绕增强塑料复合管(PSP)综合性能优异,在石油、化工、供水等行业得到广泛应用。但在高温高压极端环境下,管材内部钢丝与热熔胶之间发生界面脱黏失效。为研究钢丝-热熔胶黏结界面失效行为,文章进行单钢丝/热熔胶试样的拉拔试验,建立与试验加载过程相一致的单钢丝拉拔有限元模型。基于内聚力理论模拟钢丝-热熔胶的黏结作用,依据反演优化计算思想,开发了ABAQUS-Python-MATLAB交互程序,实现每一轮拉拔力-位移计算曲线与试验曲线自动比对与界面参数的持续优化。通过反演得到的内聚力参数代入不同钢丝埋深的拉拔模型,其拉拔力峰值与对应位移的计算结果与试验结果良好吻合,反演所得参数可真实反映钢丝-热熔胶黏结作用。

关键词：钢丝缠绕增强复合管钢塑黏结界面有限元模型内聚力理论反演计算

Ni-Pt/MgAl_(2)O_(4)双金属催化剂构筑及其对不同构型烃类蒸汽重整制氢性能的影响

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化学研究与应用 2024年第6期36卷 1286-1294页

作者：张菲依王晨臣李煜张波陈昱江张琛琦郑锦泓焦毅鲍泽威四川大学化学工程学院四川成都610064 中国航空工业南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室江苏南京211106 北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074 四川大学新能源与低碳技术研究院四川成都610064

航空煤油成分复杂,由上百种不同构型的烃类组成,然而正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃这几类主要组分的构型和性质差异甚大,导致其蒸汽重整反应特性存在较大差异。本论文在前期研发Ni/MgAl_(2)O_(4)基础上,引入Pt构建Ni-Pt双金属催化... 详细信息

航空煤油成分复杂,由上百种不同构型的烃类组成,然而正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃这几类主要组分的构型和性质差异甚大,导致其蒸汽重整反应特性存在较大差异。本论文在前期研发Ni/MgAl_(2)O_(4)基础上,引入Pt构建Ni-Pt双金属催化剂,系统考察了该催化剂对不同构型组分重整反应性能的差异,并对不同构型组分在该催化剂上的重整反应路径进行了阐述。结果表明:液相还原法引入Pt能够使双金属催化剂具有合适的酸性和良好的金属Ni分散性,Ni-Pt两种金属协同效应,不仅能够提高单Ni催化剂活性,同时能够减少Ni烧结,优化催化剂稳定性;另外,不同构型组分在双金属催化剂上的重整性能具有显著差异,其中正癸烷重整的产气率以及H_(2)选择性较为优异。不同构型烃类燃料的反应活性为:甲基环己烷>正癸烷>乙苯。由于甲基环己烷在反应过程中C-C键键能弱,易开环形成链状自由基与水发生重整反应,乙苯具有芳香烃结构且不易开环,重整反应所需能量较高。

关键词：燃油蒸汽重整制氢 Ni-Pt双金属催化剂不同构型烃类液相还原法

间隔织物双剑杆织机平行打纬机构箱体的振动分析

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天津工业大学学报 2024年第3期43卷 82-88页

作者：杨建成刘艳哲黄子文赵全鹏刘健天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津工业大学天津市机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心天津300387

针对双剑杆织机共轭凸轮与四连杆组合的平行打纬机构箱体随着织机转速的提高产生强烈振动,影响打纬精度和可靠性的问题,采用理论分析与虚拟仿真结合的方法对打纬机构及箱体进行动应力和振动特性研究。建立了平行打纬机构的动态静力分析... 详细信息

针对双剑杆织机共轭凸轮与四连杆组合的平行打纬机构箱体随着织机转速的提高产生强烈振动,影响打纬精度和可靠性的问题,采用理论分析与虚拟仿真结合的方法对打纬机构及箱体进行动应力和振动特性研究。建立了平行打纬机构的动态静力分析方程,运用ADAMS软件对机构进行多体动力学仿真,求解箱体所受的支反力;构建箱体—弹簧阻尼—柔性基础的系统模型,分析箱体在竖直方向的受迫振动,并在仿真过程中探索减小箱体振动的方法。研究结果表明:摆臂轴孔处箱体所受支反力峰值最大,打纬推程阶段箱体的受力最为集中;当凸轮轴转速为260 r/min时齿轮啮合频率与箱体一阶固有频率相等,会产生共振,应避免使用这一转速工作;箱体在竖直方向上产生周期性振动,增加螺栓个数和附加动力减震器有助于改善箱体的振动特性,振幅分别减少38%和23%。

关键词：双剑杆织机平行打纬机构支反力动态静力分析弹簧阻尼减振

考虑Sobol缺陷敏感度的抗恶劣环境结构设计方法

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浙江大学学报（工学版） 2015年第8期49卷 1487-1494页

作者：尹娇妹赵昕玥张树有浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室机械工程学院浙江杭州310027

针对关键零部件结构中一些部位在缺陷对零部件结构的诱变过程中出现过损害现象造成零部件提前报废的问题,提出一种基于sobol缺陷敏感度的结构细节设计分析方法.在关键零部件结构设计的基础上,引入缺陷模型,模拟缺陷对结构的侵袭及迁移过... 详细信息

针对关键零部件结构中一些部位在缺陷对零部件结构的诱变过程中出现过损害现象造成零部件提前报废的问题,提出一种基于sobol缺陷敏感度的结构细节设计分析方法.在关键零部件结构设计的基础上,引入缺陷模型,模拟缺陷对结构的侵袭及迁移过程,以满足结构全局强度为指标,基于sobol缺陷敏感度分析,利用缺陷参数影响零部件结构强度指标程度分离筛选出结构过损害部位,依据较大灵敏度参数选择性的选取优化变量,并利用多目标粒子群算法进行优化,提高零部件结构敏感部位的安全度.算例结果表明所提方法可以有效地改善结构易损部位的应力分布情况,提高零件结构细节抗缺陷的性能.

关键词： Sobol敏感度分析缺陷模型优化变量粒子群算法结构细节设计

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面向铺放工艺的预浸料剥离仿真与试验验证

航空学报 2018年第12期39卷 380-393页

作者：彭啸舒展都涛徐强浙江大学机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

为系统建立可表征刚度与黏性的预浸料剥离模型,构建探针、拉伸与剥离相结合的试验验证系统。首先,设计用于预浸料的移动悬臂剥离装置,完成各工艺参数下预浸料黏性和动态刚度的90°剥离试验测定,并建立剥离仿真模型;然后,通过探针试验获... 详细信息

为系统建立可表征刚度与黏性的预浸料剥离模型,构建探针、拉伸与剥离相结合的试验验证系统。首先,设计用于预浸料的移动悬臂剥离装置,完成各工艺参数下预浸料黏性和动态刚度的90°剥离试验测定,并建立剥离仿真模型;然后,通过探针试验获取黏性参数,采用内聚力模型定量表征黏性参数;接着,通过拉伸、压缩试验测定预浸料的正交各向异性力学参数,连同探针试验获得的黏性参数一同输入到剥离模型中,在各个工艺参数下黏性和刚度的仿真结果与试验值吻合程度良好;由于仿真与试验揭示剥离脱辊现象会影响剥离力测定值,因此研究脱辊现象及其机理,发现将导辊半径设计在3～7mm内,可减弱脱辊程度、提高剥离试验的准确性。为系统测定并表征预浸料黏性及刚度、预浸料建模、开展自动铺放仿真等提供了参考。

关键词：预浸料黏性预浸料刚度剥离试验探针试验内聚力模型有限元

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基于探针试验的预浸料黏性内聚力模型

航空学报 2018年第2期39卷 275-287页

作者：舒展彭啸李发飞徐强浙江大学机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

以预浸料黏性为研究对象,通过探针试验,研究了预浸料铺放过程中预浸料与模具之间的脱粘失效行为及其随铺放工艺参数的变化规律。试验中发现铺放速率、压力和温度对预浸料黏性行为影响显著,且存在界面失效(低温)和内聚失效(高温)两种失... 详细信息

以预浸料黏性为研究对象,通过探针试验,研究了预浸料铺放过程中预浸料与模具之间的脱粘失效行为及其随铺放工艺参数的变化规律。试验中发现铺放速率、压力和温度对预浸料黏性行为影响显著,且存在界面失效(低温)和内聚失效(高温)两种失效模式。针对这一现象,采用指数内聚力模型(CZM)表征了预浸料的黏性行为,利用该模型描述了不同铺放温度下粘结层应力快速上升、损伤扩展和最终失效的脱粘过程,定量地给出了黏性CZM参数与铺放工艺参数之间的关系。研究结果表明,预浸料粘结强度和特征位移均随铺放速率增加而近似线性减小,均随铺放压力增加而近似线性增大。随铺放温度的增加,黏性CZM参数先增大后减小,近似呈二次关系。为制定特定铺放条件下的铺放工艺规划提供参考。

关键词：自动铺放预浸料黏性行为探针试验内聚力模型

变刚度复合材料开孔板拉伸行为数值模拟及试验验证

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复合材料学报 2018年第3期35卷 599-606页

作者：朱伟东张笑齐德胜徐强浙江大学机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

纤维曲线铺放是提高复合材料构件力学性能的有效方法之一。本文针对复合材料开孔板铺放轨迹进行了研究,利用B样条曲线插值拟合获取了开孔板最大主应力铺放轨迹,并通过离散网格法建立了变刚度开孔板模型,通过引入Tsai-Wu损伤失效判据以... 详细信息

纤维曲线铺放是提高复合材料构件力学性能的有效方法之一。本文针对复合材料开孔板铺放轨迹进行了研究,利用B样条曲线插值拟合获取了开孔板最大主应力铺放轨迹,并通过离散网格法建立了变刚度开孔板模型,通过引入Tsai-Wu损伤失效判据以及常刚度退化准则,进行了拉伸失效数值模拟及损伤失效分析,并分别铺放了两组常刚度和变刚度开孔板试验样件,进行了拉伸对比试验。结果表明:数值模拟与实验数据吻合较好,变刚度开孔板相比常刚度开孔板,拉伸强度提升了26.92%,且两者损伤失效演化过程显著不同。

关键词：纤维曲线铺放开孔层合板主应力损伤失效变刚度

偏载作用下RV减速器主轴承启停动态特性研究

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机械强度 2024年第3期46卷 701-707页

作者：殷新科杨芳李济顺黎建涛河南科技大学机电工程学院洛阳471003 河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 洛阳轴承研究所有限公司洛阳471003

为了获得RV减速器启停工况下主轴承的动态响应特性,以某型RV减速器主轴承为研究对象,分析轴承的径向和轴向偏载作用情况;在此基础上建立轴承多刚体动力学仿真模型,结合工况设置载荷、转速和接触参数,并验证模型有效性;仿真分析了RV减速... 详细信息

为了获得RV减速器启停工况下主轴承的动态响应特性,以某型RV减速器主轴承为研究对象,分析轴承的径向和轴向偏载作用情况;在此基础上建立轴承多刚体动力学仿真模型,结合工况设置载荷、转速和接触参数,并验证模型有效性;仿真分析了RV减速器主轴承启动和减速停止工况对轴承滚子与保持架、内外圈接触力的影响规律。结果表明,RV减速器主轴承滚子与保持架接触力受启停工况的影响,启动加速阶段碰撞最为激烈,平稳时次之,减速时最小;在启动加速和减速停止阶段,滚子与内圈接触力波动范围为平稳运行时的15倍,为研究RV减速器主轴承的动态特性及寿命试验提供了理论基础。

关键词： RV减速器主轴承动态特性转速接触力