直驱式电液伺服转叶舵机定量反馈理论鲁棒控制

针对直驱式电液伺服转叶舵机转动惯量大、时变不确定、水动力负载复杂的特点,提出了一种带有负载力矩观测补偿器的定量反馈理论鲁棒控制器的设计方案。在不考虑负载波动的前提下,解决了直驱式电液伺服转叶舵机由于系统的不确定性和存在干扰而不能准确控制的问题,有效降低了控制器设计的难度。同时,引入负载力矩动态观测补偿方法,对负载力矩进行动态实时补偿,有效提高了控制器的刚度和响应速度。试验结果表明:该控制器能有效地提高直驱式电液伺服转叶舵机的控制精度和稳态误差,具有良好的动态性能和鲁棒性。     

桨后扭曲舵的理论设计及水动力性能计算

采用面元法计算了螺旋桨与舵之间相互干扰的水动力性能并在此基础上设计出扭曲舵,采用迭代处理计算了螺旋桨与桨后扭曲舵相互干扰的定常水动力性能.在计算面元的影响系数时,应用了Morino导出的解析计算公式,以加快数值的计算速度.分析比较了不同进数系数时,普通舵与扭曲舵的助推效率.对于两者在不同进数系数下的操舵力矩进行了比较,与普通舵相比扭曲舵并未使船舶的操舵力矩恶化.计算结果表明,该设计的扭曲舵与普通舵相比可以产生附加推力,能够吸收螺旋桨的尾流动能起到助推节能的作用,最大助推效率可以达到3%.     

船舶碎冰区斜航运动的水动力导数预报

目前敞水水动力导数的研究较为成熟,冰水耦合后的船舶水动力导数研究尚处于起步阶段。为求解碎冰工况下冰水耦合后船舶斜航运动水动力导数,使用CFD软件STAR-CCM+中DEM颗粒模拟碎冰粒子,开启DEM模块下双向耦合模式,通过动量、能量交换达到冰块与水耦合作用,并选用小漂角工况分别为0°、2°、4°、6°、8°进行了斜航运动数值模拟。忽略自由液面的影响。分别计算敞水工况以及碎冰工况下船舶所受的侧向力以及转艏力矩,通过对各漂角下无因次后的力以及力矩拟合从而求解出各个水动力导数。考虑冰块的干扰具有随机性所以采用干扰后的力以及力矩最大值以及最小值分别求解对应的水动力导数,形成一个水动力波动区间,更为真实地预报冰水耦合下的船舶水动力导数。通过计算结果表明,敞水工况下船舶各部分水动力导数值与模型统计公式计算值相差不大,冰水耦合后部分水动力导数波动区间端点值出现正负,冰水耦合后水动力导数随机性较大。     

类四足移动机构的腿杆关节驱动力矩分析

根据二级半转机构原理设计1种新型类四足移动机构,该机构主要由车体支架、轮腿和轮腿支架三部分组成,其轮腿的各腿杆关节采用舵机直接驱动。针对该类四足移动机构的平地行走、垂直越障和原地转向运动的典型工况,建立相应的腿杆坐标系,分别对其轮腿的一级转臂、二级转臂和跨步杆进行受力分析,基于动静法建立相应的力学模型,并对各驱动关节所需驱动力矩进行仿真。仿真获得不同工况下轮腿机构各腿杆关节驱动力矩变化曲线,其中腿杆关节所需驱动力矩的最大值为0.645 5 N·m,通过计算得出原地转向时转向舵机所需驱动力矩为0.177 0 N·m。这些数据为以后驱动舵机的选型设计提供参考依据。     

硬操縱系统調整的解析法研究

(一) 引言由拉桿、搖臂、支臂組成的硬式操縱系統,被广泛地使用在高速飞机上。硬式操纵系统有其一系列优点如较小的弹性间隙,摩擦小,使用可靠;但与軟操縱相比其工艺性較差. 国内某工厂所生产的飞机,脚操縱系統的技術條件規定:脚蹬的范围为29°±1°而舵面的相应转动范围为25°±1°同时要求脚蹬在中立时舵而也处在中立.在生产中常发现当操纵系统装配完毕后,脚蹬与方向舵的转动不协调,如脚蹬在某一位置时,舵面对相应位置的偏差竟达4～5°.这时工人必须调整拉桿上的耳环螺栓或叉式螺栓,从而使系统达到技术要求。由于系统由一系列四联桿机构组成,因而调整工作极为复杂:如调整垃桿时虽满足舵在中立及左极限的要求,但不能符合在右极限的规定.据了解:该厂总装车间调整一架飞机的脚操纵系统的周期卽达数小时(在57年5月以前).此生产上困难从而成为本文研究的对象.     

气动人工肌肉伺服平台的建模

为克服传统液压或电气驱动并联平台的不足,提出了将气动人工肌肉应用于并联伺服平台的驱动关节,实现平台位姿控制.通过对平台系统的运动学和动力学分析,结合气动人工肌肉的充气压力-伸缩力-伸缩比三者的关系,建立了气动人工肌肉并联伺服平台位姿控制系统的数学模型,并进行了计算机仿真.仿真结果表明,通过输入一定电压来控制气动人工肌肉的充气压力,可实现伺服平台的二自由度转动,而且系统运动平稳.同时分析了在相同输入电压和初始位姿条件下,不同惯性负载和力矩负载对伺服平台响应速度和稳态位姿的影响.所得模型及仿真分析为气动肌肉系统的高精度控制提供了理论基础.     

伺服加载的谐波减速器启动力矩测试系统

为了实现航天用谐波减速器启动力矩的自动化测量,利用高精度光电式扭矩传感器,基于伺服加载方式开发了一套量程为0~0.07N·m、精度优于±1.0×10~(-3)N·m的谐波减速器启动力矩测试系统。伺服电机工作在力矩模式下,用于缓慢增大施加于对被测件上的驱动力矩;高精度扭矩传感器串联在伺服电机与被测件之间,用于实时测量作用于被测件的驱动力矩;将被测件开始连续转动时的驱动力矩作为被测件的启动力矩。最后,完成了测试系统的详细设计、精度分析及试验验证。研究结果表明:本文开发的测试系统可以实现谐波减速器启动力矩的自动化测量,并具有较高的测试精度。     

三层搅拌桨排列方式对流场影响的数值研究

为了对在役聚苯乙烯反应装置的反应器进行优化设计和结构改进,利用计算流体力学方法(CFD)分析了在役反应器内物料的非稳态流动情况,计算了反应器内物料流动的宏观速度场和分析线的速度分布,研究了三层搅拌桨3种排列角对物料流动特性的影响。结果表明,在役聚苯乙烯反应器(三层搅拌桨排列角为0°)内物料的流动以周向流动为主,下层搅拌桨附近物料的径向混合效果好于上层搅拌桨附近的物料。由于受到上下桨叶的干扰,三层搅拌桨之间形成的循环涡流区受到抑制,涡流区面积较小。综合比较发现:排列角为120°的三层搅拌桨混合效果最好,其次是排列角为90°的三层搅拌桨,而搅拌桨排列角为0°的反应器的混合效果最差。     

船用大功率减速器封闭试验台加载装置

为解决船用大功率减速器传动效率试验台形成封闭功率流的问题,实现在高速转动的转子内部动态施加力矩,提出了一种新型串入式力矩加载装置的设计方案.设计了由永磁直流电机驱动,谐波减速机构和行星轮系串联的两级减速装置,通过轴端集流环对转子内部加载装置提供电能,在加载装置封闭端之间产生大力矩,保证了试验台在高速转动下实现动态加载.以80 000 N.m施载力矩为例,研究了加载装置的反程自锁性和加载装置的能耗问题,并对加载装置进行了动态试验,通过试验结果,确定了加载装置的动态加载理想区域,验证了此加载方法的可行性.     

非线性转子动力学的研究现状与展望

综述了国内外非线性转子动力学的研究现状,讨论了非线性转子动力学研究中所存在的问题,概括了非线性转子动力学的发展趋势为：转子－转承系统的油膜非线性特性及其稳定性问题的研究：多自由度非线性动力学理论及非线性动力学数值分析方法的研究;转子－轴承系统非线性参数识别、建模和重构;高维非线性动力系统的降维方法的研究;非线性动力响应及耦合问题;转子－轴承－基础系统的非线性学稳定性的灵敏度分析、非线性稳定性裕度及     

Optimal rotor wear design in hypotrochoidal gear pump using genetic algorithm

The wear rate between the rotors of a hypotrochoidal gear pump is characterized.Using the knowledge of shape design on the rotors,the contact stresses without hydrodynamic effect between the rotor teeth were evaluated through the calculation of the Hertzian contact stress.Based on the above results and the sliding velocity between the rotors,a genetic algorithm (GA) was used as an optimization technique forminimizing the wear rate proportional factor (WRPF).The result shows that the wear rate or the WRPF ca...     

直驱式电液伺服转叶舵机的遗传蚁群参数辨识

为了准确地获得直驱式电液伺服转叶舵机的性能参数,建立数学模型,确定系统的阶数,并在标准遗传算法的基础上,结合蚁群算法的正反馈机制提出一种新的遗传蚁群算法对模型参数进行辨识,在给定的上下界内找到一组参数使之满足对实际系统的最佳逼近,使系统在实际输入信号下能更好地复现实际系统的实际输出.采用另一组实验数据检验辨识结果对实际系统的任意实际输入输出采样数据组的逼近程度.验证结果表明,该辨识结果对实际系统的符合程度高于87%.该方法可用于一般复杂系统的实际参数辨识。     

分布式独立驱动车辆复合转向匹配特性研究

为研究分布式独立电驱动车辆的复合转向机理,提升车辆的转向机动性、操纵稳定性,以某型8 × 8独立电驱动车辆为对象,构建整车仿真模型、分布式独立电驱动控制模型以及车辆复合转向控制模型,在几何转向的基础上,通过在驱动轮主动叠加速差转角即前馈施加车轮虚拟偏转角的方法,分析在相同轮转角状态下,几何转向模式与复合转向模式对车辆转向半径的影响。通过不同行驶工况下的动态仿真,结合车辆的横摆角度、侧向加速度、质心侧偏角等车辆稳定性特性参数,分析复合转向对于车辆操纵稳定的影响,得出分布式独立电驱动车辆复合转向匹配特性。     

基于双功率流差速转向履带车辆关键参数研究

为了适应复杂环境和非结构化地形,提出一种具有平衡摇臂的双功率流差速转向的履带车辆动力底盘。该履带车能够实现调节地隙、自适应路面、障碍物跨越、灵活的姿态调节和稳定的姿态保持以及轮履复合的设计要求。本文确定了具有差速转向机构的履带车辆的总体构型方案,根据驱动力和行驶阻力的平衡建立了行驶模型,根据履带车辆爬坡角度和爬坡速度,建立了爬坡时所需功率模型,以此为基础,确定了移动机器人爬坡时驱动电机最大功率与最大爬坡度和爬坡时的车速之间的关系,分析和计算了履带车辆直线行驶电机、转向行驶电机、摆臂调节电机的功率,推导出了转向时内外侧履带所受的转向阻力矩,并确定了车辆对质心总转向阻力矩。该研究成果能为履带车辆的样机研制和试验提供了理论依据和研究手段。     

基于椭圆循环圆的轿车扁平液力变矩器设计

为设计叶形更为合理、性能更优的轿车扁平化液力变矩器,提出了基于椭圆的扁平循环圆设计方法。提出了全新的扁平率定义,使扁平率的变化能够反应循环圆整体形状的变化。在分析环量分配规律对变矩器性能影响的基础上,改进了传统的等环量分配叶片法,针对不同叶轮采用不同的二次函数环量分配规律进行叶片设计,得到了叶形更为合理的扁平变矩器叶片。将本文方法与传统方法进行了对比分析,结果表明,用本文方法设计的扁平变矩器性能更佳。     

汽车主动转向系统中转向阻力矩的分析与计算

汽车前轮转向阻力矩的分析和计算是主动转向系统设计和控制的理论基础,汽车前轮转向阻力矩可分为主动阻力矩和被动阻力矩两大类.从转向轮受力分析着手,利用虚功原理分析推导出了主动转向阻力矩计算公式,探讨了主动转向阻力矩与车轮所受外力以及前轮定位参数的相互关系和转向轮自动回正的条件;通过对被动转向阻力矩的分析与计算,得出了其主要影响因素是前轴载荷、轮胎气压、转向器的摩擦阻力、阻尼系数和转向速度.这些分析和计算结果对汽车主动转向系统的设计和控制具有指导作用.     

静液挤压筒套装过程应力分布规律

为了提高静液挤压筒的承载能力,采用组合筒热套装结构对内筒施加预紧力,并采用有限元分析的方法对组合筒(内筒内径80 mm,外筒外径290 mm)套装尺寸与套装过盈间隙的匹配关系进行详细分析,研究了不同内筒与外筒壁厚组合与套装过盈间隙之间的关系,给出了应力沿组合筒壁厚方向分布的情况．结果表明:对于不同内筒与外筒的壁厚组合,等效应力的最大值都是随着过盈量的增加,先降低后升高;无论是内筒还是外筒,等效应力均在内壁处最大,随着内筒壁厚的增加,内筒内壁的等效应力逐渐提高,外筒内壁的等效应力逐渐降低;热套装后内筒环向受压应力,外筒环向受拉应力;承载后,内筒处由内压引起的环向拉应力被套装过程产生的环向压应力所抵消;当套装过盈间隙为0.15 mm,内筒壁厚为35 mm时,内筒内壁和外筒内壁等效应力数值基本一致,等效应力最低．     

驱动内置式高功率密度舰船舵机

针对目前传统舵机占据舱室空间大、隐蔽性差等问题,探讨了一种将驱动机构置于舵柄内的高功率密度舰船舵机.在对其结构分析的基础上,探讨了高功率密度舵机的工作原理、在舰船上的安装布置、主作用力的传递路线;从理论上分析了各设计参数对舵机转舵性能的影响;应用Hertz理论,建立了多参数对舵机滚珠传动副性能的影响模型,为高功率密度舵机的结构优化设计、性能改进提供了理论基础.通过和现有其他力矩放大传动装置传递功率能力比较,以及样机试验结果表明,驱动机构位于舵柄内的高功率密度舰船舵机满足现代船舶操纵系统对高性能舵机的要求,具有结构紧凑、功率密度大、材料利用率高、响应快、动态性能好等优点.     

基于运动学和动力学的汽车后轮转向机构设计

后轮转向机构的优化设计是商用车四轮转向技术的关键,为了减小在车轮跳动时后轮转向机构与悬架之间的运动干涉、后轮摆振以及车轮磨损,提出了通过建立后轮转向机构的空间模型和后轮转向机构的动力学虚拟模型,直接以减小转向拉杆与悬架的运动不协调偏差量为目标函数的优化设计方案,结合整车操作稳定性试验,验证了该方案的合理性,为后轮转向机构的设计提供了一定参考。