并丝机改造家纺包覆绳机的实践

介绍并丝机改造为家纺包覆绳机的改造方案.改造并丝机的加捻机构,将加捻锭子更换为包覆锭子,实现了包覆绳的包覆加工;改造并丝机的引导机构,改变原有轮系传动比及牵引辊直径与形状,实现了包覆绳包覆加工的牵引及卷绕要求.对包覆锭速与包覆绳牵引速度的技术分析可知,改造后的包覆绳机可以满足包覆绳加工的技术要求.     

基于绳索牵引的骨盆运动并联康复机器人的可控性研究

康复训练机器人是近年来出现的一种新型机器人,其在进行康复训练过程中,如何协调控制患者骨盆的运动规律现在还没有很好的解决.文中根据人的运动特性提出了利用绳索牵引控制骨盆的运动,骨盆运动规律的欠约束(不完全约束)绳索牵引并联机器人结构与人腿的支撑共同组成了绳杆混合并联机构.从可控性出发,分析在不同位姿时各个绳的拉力性能;从自由度解耦的角度判断实现力控制的可行性.依次设计了欠约束绳杆混合并联机器人结构,可满足对人体骨盆康复运动的控制要求.     

柔性绳系辅助离轨系统展开动力学研究

以绳系辅助离轨系统为背景,考虑系绳质量和柔性因素,利用微元法建立柔性绳系辅助离轨系统的展开动力学模型;针对动力学方程的复杂的非线性和强耦合问题,采用伽辽金法进行离散化处理、求解及分析;并通过数学仿真来验证和分析柔性绳系辅助离轨系统的展开动力学特性.仿真结果表明,在绳系辅助离轨系统的展开过程中,系统的横向和纵向运动的位移...     

平面完全约束绳牵引并联机器人的多目标优化

针对平面完全约束的绳牵引并联机器人的多目标优化问题,给出了一种理想点法与遗传算法相结合的方法．首先以绳牵引并联机器人工作空间面积、全面刚度指标、全局灵巧度系数为优化目标,基于遗传算法进行全局优化,得到各个目标的理想点．然后采用理想点法建立多目标优化模型,并采用遗传算法对该模型进行求解．仿真实验表明,优化结果较为均衡,各模型有效解都接近相应单目标的理想点．所得结论可以为同类绳牵引并联机器人的设计提供参考．     

边条翼布局主要参数对其双垂尾抖振响应影响的风洞实验研究

对边条翼布局的双垂尾抖振问题进行了较为深入的风洞实验研究。实验采用简化边条翼双垂尾半模。通过对垂尾的表面脉动压力、根部弯矩和翼尖加速度的测量,研究了边条后掠角、机翼后掠角、垂尾弦向位置及垂尾展向位置对边条翼布局的双垂尾抖振响应影响的规律。结果表明:①边条后掠角越大,双垂尾抖振起始迎角越大;②机翼后掠角对垂尾靠内时的抖振响应影响较小,而当垂尾靠外时,大后掠机翼的垂尾抖振响应相对较小;③垂尾弦向位置对垂尾抖振起始迎角影响较小,但对最大抖振响应影响较大;④垂尾的展向位置越靠外,垂尾抖振起始迎角就越小,但最大抖振响应也越小。     

绳系拖拽系统半物理仿真实验装置设计与控制

为有效清除太空垃圾,模拟空间中对废弃卫星的回收过程,采用半物理实验技术对绳系收放装置进行地面试验考核,验证绳系收放控制系统的性能。半物理仿真是一种通过实物或物理模型与数学模型相结合进行仿真的技术,通过地面半物理仿真实验对空间任务进行先验,大大减少了空间实验的成本,可有效指导空间任务的设计与控制。首先,对绳系卫星拖拽过程进行动力学建模,明确了拖拽过程的任务目标,确立了绳系拖拽半物理系统的机械组成。其次,设计了全物理仿真单元为被动加载单元,卫星质量采用等效惯量转台模拟。然后,为模拟目标在绳系拖拽作用下的动力学状态,仿真加载单元由半物理仿真方式设计。最后,针对实际试验过程中存在的张力测量误差扰动,设计了基于模型预测控制的控制策略,为了对拖拽过程的张力和绳长精确控制,实验使用双闭环电机联合控制,通过模型预测控制的方式联合张力位置双电机仿真。结果表明,基于模型预测控制的张力误差精度为5%,从而验证了绳系收放控制系统对拖拽过程的控制有效性。     

椭圆轨道绳系卫星系统释放的类反步法控制

为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利用系统的非线性模型来改善控制效果.首先,基于拉格朗日力学原理,建立了椭圆轨道上绳系卫星系统释放过程的动力学模型,并通过一种新型的量纲为1的变换对动力学模型进行化简,得到了量纲为1的卫星系统模型;其次,设计了一种类反步非线性控制方法以应对绳系卫星系统模型中的耦合特性,并采用Lyapunov函数验证了各系统状态的渐进稳定性能;最后,设计了绳系卫星系统释放过程的非线性控制和PID控制的数值仿真实验,通过对比验证了所提出的类反步法非线性控制方法的有效性.仿真结果表明,所提出的类反步法控制方案不仅可以稳定、高效地控制椭圆轨道上绳系卫星系统的释放过程;而且相对比传统的PID控制方案所取得的控制效果更优.     

三角翼大迎角俯仰运动气动特性数值研究

应用有限体积方法求解三维可压缩雷诺平均N-S方程,对76° 后掠角三角翼作大迎角俯仰运动时的动态气动力系数进行计算,研究三角翼以不同频率进行大迎角俯仰振动和在不同迎角范围内进行俯仰振动的非定常气动力系数变化特征,对减缩频率和振动所在的迎角范围对三角翼动态非定常气动力迟滞特性的影响进行分析.计算结果表明,在三角翼作大迎角俯仰谐振荡过程中,升力、阻力和俯仰力矩系数曲线都形成明显的滞环,且随着减缩频率增加,所产生的迟滞特性明显增强;在同一减缩频率下,三角翼在较大迎角范围内作周期振动时,所表现的迟滞特性明显不同.     

考虑初始迎角影响的二维翼型跨声速颤振边界预测

目前大多数颤振问题研究主要采用零迎角条件,并未对迎角影响加以考虑,但是来流迎角对跨声速流场和气动力有一定影响。因此,基于非定常雷诺平均N-S方程(Reynolds-averaged NavierStokes,RANS)耦合结构运动方程,建立时域气动弹性分析方法,其中结构运动方程采用基于预估-校正技术的四阶隐式Adams线性多步法进行时域推进求解。对采用零度条件和考虑迎角影响的Isogai案例A模型的跨声速颤振边界进行研究。对跨声速颤振边界预测的结果表明:当0.73≤Ma≤0.76时,随着初始迎角增加,颤振速度减小,最大可减小12.5%;来流初始迎角增加使得跨声速凹坑程度较零度时有所削弱,凹坑范围扩大,自由来流为6°时,跨声速凹坑最低点的颤振速度较0°时增加了124%。因此,在对翼型开展颤振分析时,必须考虑初始迎角影响,从而准确分析颤振边界。同时,增加初始迎角可以作为一种延迟颤振的控制系统。     

浅评《约束绳系力学》一书

浅评《约束绳系力学》一书（华中理工大学出版社湛柏琼）陈祥都副教授著，华中理工大学出版社出版的《约束绳系力学》（工程吊装力学分析与实践）一书，是主要解决工程施工中细长构件、小侧向刚度构件、异型构件的吊装问题的，是一本理论上很有特点、实践性很强、实用价值...     

一种基于摆长反复小幅改变的面内摆动抑制方法

针对空间绳网捕获后系统的摆动问题,借鉴秋千激荡原理的逆向思维,提出了一种在最大摆角处收紧系绳、平衡位置处释放系绳的的面内摆动抑制控制方法。从理论上说明了地面恒重力场下此方法的抑制机理,研究了摆长改变大小和速率对抑制摆动有效性的影响。建立了恒重力场下的摆动抑制实验系统,实验和仿真都表明此方法对地面恒重力场下的面内摆动有很好的抑制效果。根据绳系系统在空间轨道动力学环境下动力学方程,得出将上述方法用于抑制空间绳系系统摆动的条件即只要保证释放系绳的平衡位置满足θ’ >0即可,最后对空间绳系系统摆动抑制进行仿真分析,证实了此方法的有效性。     

无极绳连续牵引车转弯期间安全运行技术研究

针对平顶山天安煤业股份有限公司三矿倾斜长壁工作面轨道斜巷的长运距、多转弯、超大坡度等条件,设计制造和安装了SQ-120/132P型无极绳牵引车连续运输系统,代替多部调度绞车串联运输系统,实现连续直达辅助运输。对轨道斜巷底板轨道的铺设质量提出基本要求;建立了弯道转弯时牵引列车受力分析理论模型;推导出转弯期间牵引车理论运行速度与牵引列车质量之间的定量关系:随着牵引列车质量的增加,牵引车正常运行的速度将减小。通过现场工业性试验,得到不同条件下牵引车合理运行速度。研究结论有助于无极绳连续运输系统安全性能的提高和推广应用。     

双垂尾抖振实验研究

边条翼双垂尾布局是新一代战斗机的主要布局形式,这种气动布局可能引起双垂尾抖振,是飞机设计中的一个技术关键。边条翼布局双垂尾的抖振特性实验研究在西北工业大学低速风洞进行,测试迎角范围:0°～50°。实验还将垂尾位置前移了30mm(15.8%垂尾平均气动弦长)进行测量,并将垂尾前后2种位置的响应进行了对比分析。对2种模型都测量了垂尾的根部弯矩响应和翼尖加速度响应的时间历程,经数据处理得出弯矩和加速度脉动响应的均方根值及功率谱密度分布。实验结果表明:1抖振主要发生在一弯模态;2当迎角达到20°后,翼根弯矩响应和翼尖加速度响应都急剧增加,抖振起始迎角约为20°;3抖振响应在迎角27～40°之间最大;4垂尾前后位置对抖振起始迎角影响不大,但对抖振响应强度有明显影响;5边条涡破裂是诱发边条翼布局双垂尾抖振的主要原因。     

基于大气数据棒系统和最小二乘的迎角校准试飞

本文介绍了某改型飞机迎角校准的方法;通过理论分析,并选择在飞机上安装大气数据棒,设计了迎角校准的试飞方法;在此基础上对该型机001架进行了相关的飞行试验,并利用最小二乘法对迎角校准的试飞数据进行处理,得到该型机的迎角校准曲线.     

绳索牵引康复机器人运动误差及仿真分析

绳索牵引康复训练机器人具有柔顺性好的特性,满足人与机器人在同一物理空间时安全性的要求.通过绳索牵引控制骨盆的运动规律,使其与下肢步态运动相协调,同时提高受训者稳定能力.为满足训练效果,需保证骨盆运动精度,由此分析了绳索牵引康复机器人影响骨盆运动精度的因素,即绳索本身的弹性和绳索过轮的半径.依建立的绳索牵引康复机器人模型,得到绳索拉力的表达式,导出系统正逆运动学和动力学方程.分析了在弹性范围内绳索具有的拉伸刚度,明确其对骨盆运动精度的影响;通过不同位置时绳索变化量的方法证明了绳索过轮半径对骨盆运动精度的影响.利用MATLAB的建模仿真,分析了2个因素对骨盆运动精度的不同影响规律,提出了改进方法,得出减重外力对垂直轴加速度误差的影响.该分析为骨盆的控制做准备,同时具有普遍性,可为其他绳索牵引系统提供参考作用.     

飞行器大迎角运动新模型及应用

首次提出了既适应小迎角又适应大迎角飞行的切换新模型。理论分析和实际应用结果表明，使用大迎角切换新模型，可以给出状态估计和气动导数辨识更准确的结果。     

绳系卫星释放阶段的空间姿态非线性稳定控制

主要考虑绳系卫星释放阶段的姿态运动对空间系绳系统稳定性产生的影响。基于欧拉-牛顿法建立绳系卫星的姿态动力学与运动学方程,研究了释放阶段系绳与卫星之间固定点存在静态不对称性时,卫星姿态的稳定性。为抑制释放阶段卫星姿态运动对系绳系统稳定性产生的不利影响,设计了一种基于Lyapunov函数方法的非线性姿态控制器。数值仿真及分析验证了该控制器可实现卫星姿态的稳定。     

跨音速翼型风洞的洞壁干扰及流动二元性的实验研究

西德斯图加特大学空气动力学与气体动力学研究所(IAG)的跨音速翼型风洞的实验M数范围为0.4～0.95,采用喉道面积控制法,M数最大误差不超过±0.0035。该风洞有性能较好的三分力天平。模型在风洞中不对称放置,以减小上壁面对翼型上表面的压力分布的干扰,即可增大翼型弦长(L)与风洞半高(S)之比,从而可增大实验雷诺数。在该风洞中对于风洞半高及翼型弦长之比(S/L)对升力系数及流动二元性的影响进行了实验研究,结果表明,当M<0.70时,S/L可以小至1.25.其堵塞干扰仍没有明显的影响,但做有迎角的实验时,当S/L<1.5时,升力系数曲线得不到满意的结果。本文也给出了不同S/L值时流动二元性随M数及迎角的变化情况,由实验结果可以看出,流动二元性不仅随M数及迎角有较大的变化,而且受S/L的影响。     

前掠翼气动特性研究

为适应飞机新布局发展的需要,进行了前掠翼空气动力特性的低速实验研究。研究内容包括:单独机翼和翼身组合体的纵横向气动特性、流谱及旋涡特性。研究结果表明:前掠翼具有良好的升阻特性,力矩特性及失速特性,可以提供较大的可用升力和良好的大迎角大侧滑角机动性。以上优点在翼身组合体上更为明显。实验发现前掠翼后缘出现后缘涡,观察了前掠翼特有的前后缘涡系的发生和发展,分析了产生前后缘涡系的原因及前后缘涡系对气动特性的影响。     

下表面射流对翼型气动性能影响的数值模拟

为探索增强小迎角下翼型气动性能的射流控制方法,进而实现无舵飞行控制,在环量控制的启发下,提出在NACA0012翼型下表面靠近后缘的位置布置射流(Jet on the lower surface of trailing edge, LSTE jet),并通过分析流动状态与参数变化优化LSTE射流的气动控制效果.首先,采用3套不同规模的网格对NACA0012翼型本身进行数值模拟,验证了数值模拟方法的收敛性与有效性.其次,通过比较流场的马赫数分布、流线和压力分布的变化,研究了LSTE射流影响翼型气动性能的机理.最后,研究了翼型的气动系数随射流的位置、动量系数和前向夹角的变化规律.结果表明:LSTE射流在后缘诱导产生逆时针的涡,形成低压分离区,使后缘主流向下偏折,增加了翼型的有效弯度,并且前缘的吸力峰也因此增加,从而增大了升力系数;LSTE射流越靠近后缘,动量系数越大,增升减阻效果越好,但翼型的失速迎角会减小1°～3°;在不同的迎角和射流动量系数下,翼型的最大升力和最小阻力可以同时在γ=60°～70°之间达到.利用LSTE射流可以有效改变小迎角下翼型的气动性能,对实现飞行器无舵操纵有一定意义.