卫星本体最小扰动的空间机械臂最优轨迹规划
徐智强,曾祥鑫,李景慧,贾兆岩
（中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司,哈尔滨150030）
摘要：
针对自由漂浮空间机器人机械臂的运动过程会对卫星本体姿态产生较大扰动的问题,本文提出基于hp-自适应高斯伪谱法的路径规划方法。该方法以卫星本体的最小反作用力矩为目标函数,自适应地确定每段的分段数和多项式阶数,以此来提高求解精度和求解效率。同时,创新性地证明了所设计方法的理论收敛性,保证了离散化非线性规划问题的解是原优化问题的最优解。对平面二自由度空间机械臂的仿真结果表明,该方法比分解加速度控制（RAC）方法和控制变量参数化（CVP）方法更有效,并且在计算速度和配点数量上都优于其他伪谱方法。
关键词：自由漂浮空间机器人;hp-自适应高斯伪谱法;路径规划;非线性规划
相似文献多柔性连杆机械臂的自抗扰控制
刘延芳1,2, 刘宏1,孟瑶3
（1. 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨 150001;
2.哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001;
3.上海宇航系统工程研究所,上海 201109）
创新点说明
将自抗扰控制应用到多柔性连杆机械臂的运动控制上。
研究目的
主要解决多柔性连杆机械臂的运动控制问题,在转角运动控制的同时,抑制柔性臂杆的振动。
研究方法
首先基于时标分离,将系统分解为快时标系统和慢时标系统：快时标系统为内环,采用最优二次型控制器,实现臂杆振动的快速抑制;慢时标系统为外环,采用自抗扰控制,抑制系统外界干扰、未建模动态等内外扰动,实现转角位置的精确控制。
结 果
采用自抗扰控制器可以显著提高转角控制精度,并抑制臂杆的振动,其中自抗扰控制器中采用飞线性PD控制器时,优势更为明显。
结 论
自抗扰控制器在应用于多柔性连杆机械臂的运动控制中具有一定的优势,可以进行工程推广。
关键词：多柔性连杆机械臂;自抗扰控制;飞线性比例微分控制器;跟踪微分器;状态扩张观测器
相似文献综述：飞行器不确定性气动/结构多学科优化设计进展
王磊,刘冠华,邱志平
（北京航空航天大学 航空科学与工程学院 固体力学研究所,北京 100083）
创新点说明：
目前对于贫信息条件下的不确定性飞行器多学科优化还主要依赖于非概率方法,结合贝叶斯推理和蒙特卡洛马尔科夫链的一种概率不确定性方法可以处理不确定性先验信息较少的情况,将其与飞行器多学科优化方法结合可以扩展不确定性飞行器多学科优化方法的适用情况。
研究目的：
研究不确定性飞行器多学科优化设计的最新进展,总结现有不确定性飞行器多学科优化方法面临的挑战和日后可能发展的研究方向。
研究方法：
首先结合飞行器设计领域的不确定性来源,对于不确定性基本概念进行了综述;然后重点阐述了气动弹性领域的不确定性优化设计的流程,按照可靠性气动弹性优化和鲁棒性气动弹性优化分别进行了探索,总结其目前存在的不足;然后研究领域拓展到气动、声、热、结构领域,分析不确定性优化方法在这些学科耦合领域的最新进展。在此基础上,总结了现存不确定性飞行器多学科优化方法面临的问题,指出了未来可能的发展方向。
结果：
通过对气动弹性领域概率优化方法和非概率优化方法（如区间方法、凸模型方法）的综述,得出了可以发展适用于不确定性先验信息较少的概率不确定性多学科优化方法的分析结果。
结论：
目前结合贝叶斯理论和蒙特卡洛马尔科夫链的不确定性分析方法可以处理贫信息条件下的可靠性量化,体现了适用于不确定性信息匮乏的概率不确定性多学科优化方法的发展潜力,可以以此为基础在未来进行更深入的研究和探索。
关键词：不确定性多学科优化设计;不确定性优化流程;不确定性分析;气动弹性优化设计
相似文献饱和函数边界层参数优化的互补滑模速度控制
黄宴委，谢雨晴，黄文超
（福州大学 电气工程与自动化学院， 福州 350116）
摘要：
利用互补滑模实现永磁同步电机的速度调节，引入饱和函数来改进符号函数，以减少抖振现象。但是，饱和函数的引入会增加边界层厚度参数，而边界层厚度参数会影响系统的稳态性能，需要人为设置。针对边界层厚度参数优化问题，本文提出一种简便方法。首先构造一对互补滑模面，然后利用泰勒级数对互补滑模系统的稳态误差进行近似展开，可得到饱和函数边界层厚度参数与切换增益的关系，进而获得边界层参数优化值，无需对边界层参数进行人为设定。将基于饱和函数厚度参数优化的CSMC应用于永磁同步电机速度控制，实验结果表明所提出的CSMC方法能够获得最佳的速度精度。
关键词：互补滑模控制(CSMC)；饱和函数；边界层参数；泰勒级数；速度调节
相似文献三坐标测量机在旋转探针取样和平行探针取样模式下叶片表面测量的不确定性
李亚政,黄洪雁,王峥,刘占生,张广辉
（哈尔滨工业大学 能源学院 哈尔滨 150001）
研究目的：
为解决传统三坐标测量取样时采用平行探针测量方法所存在的不足,探究采用旋转探针进行三坐标测量的技术可行性,该技术可适应于空间受限或复杂元器件表面几何精度的测量。
研究方法：
论文采用理论分析和实验研究并用的方法,使用3+2轴卡尔.蔡司三坐标测量机进行实验研究,分析了平行探针测量法和旋转探针测量法的测量不确定性。
研究结果：
分析与研究结果表明,在没有进行进一步的算法改善的条件下,旋转探针测量法的测量不确定性与平行探针法测量不确定性相当,也即可以相互替换。如旋转探针法的算法进一步得到完善,则其精度可进一步提高。
结论：
本论文分析的三坐标测量机旋转探针取样测量法测量不确定性较好,在同等精度条件下与平行探针取样测量法不确定性水平相当,且可更适应于复杂曲面或空间受限下的测量情况。
关键词：三坐标测量;测量不确定性;取样策略;叶片
相似文献一种面向运动约束与负载作用下柔性连杆的弹性模型
李培波1,刘积昊2,赵天兹2,朱荷蕾3,赵言正2
（1 东华大学 机械工程学院,上海 201620;
2 上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240;
3 嘉兴学院 机械电子工程学院,浙江 嘉兴 314001）
创新点说明：
1） 提出一种用于描述运动约束下的柔性铰链基柔性连杆在外部负载作用下的运动特性的简化弹性模型。
2）提出一种基于柔性连杆机构的微型柔性位移放大机构,用于提高薄膜微泵吸盘负压吸附力。
研究目的：
根据柔性机构设计与应用要求,为简化柔性机构优化分析难度提出一种面向运动约束与外部负载作用下的柔性连杆运动性能分析简化建模方法,用于优化柔性机构的位移放大比、输入刚度、机械传递效率等运动性能,利用该建模方法设计优化一种用于增强薄振动的柔性位移放大机构。
研究方法：
1. 基于欧拉-伯努利弹性梁理论与对称机构的位移约束条件,建立运动位移约束与外力负载约束下的柔性连杆运动性能模型
2. 利用ANSYS有限元软件静态结构仿真验证所提出的弹性建模方法。
3. 采用MEMS工艺加工出样机,利用压电致动器驱动,同时采用点激光位移传感器测量机构的输出位移。
4. 采用负压传感器通过测量集成微型机构的微泵吸盘负压吸附特性。
结果：
1）根据与有限元仿真的对比法向,提出的弹性模型能够有效的反映出柔性连杆
2）采用MEMS工艺加工的的微型位移放大机构和薄膜微泵吸盘具有紧凑的尺寸,位移放大机构尺寸：直径15 mm,厚度0.5 mm,重量：0.17 g,薄膜微泵吸盘尺寸：直径15 mm,高度：2.7 mm。
3）柔性机构的位移放大比为6.56。
4） 薄膜微泵吸盘在致动器固有频率13.2 kHz产生最大负压吸附压强2.45 KPa。
结论：
1）提高柔性机构中柔性铰链的转动柔度,可以提高柔性放大机构的位移放大比,但是会导致机构的负载性能下降,柔性铰链柔度过高会导致机构在外部负载作用下的运动性能退化。
2）柔性放大机构的负载能力与输入刚度与材料弹性模量正相关,采用高弹性模量材质的柔性机构负载能力较强,但是会导致机构的机械能传递效率下降。
3）基于微型薄膜微泵的仿生负压吸盘具有结构紧凑、质量轻等优点,MEMS工艺适用于大批量生产作业,可用作微型负压吸附机构。
关键词：弹性模型,柔性机构, 运动学性能
相似文献基于灰色关联度-改进熵权法的麦弗逊悬架运动学优化
石琴1,张飞1,2,陈一锴1,胡宗品1
(1. 合肥工业大学 汽车与交通工程学院,合肥 230009;
2. 安徽域驰智能科技有限公司,合肥 230000)
摘要：
在传统的汽车悬架几何参数多目标优化研究中,从备选硬点坐标中选取设计变量,并从解集中确定最优硬点坐标,带有一定主观性,往往导致悬架的整体运动特性较差。为消除选择的主观性,提出一种基于灰色关联分析（GRA）和改进熵权法（IEWM）的方法,该方法将多目标优化函数转化为单目标优化函数。首先,建立灵敏度综合评价指标,利用GRA客观地选择设计变量,其中IEWM用于确定各子指标的权重。其次,基于支持向量回归（SVR）和果蝇优化算法（FOA）,建立前轮定位参数变化与设计变量之间的近似模型。然后,为消除硬点坐标多目标优化的主观性,提高计算效率,采用GRA-IEWM方法将多目标优化函数转化为单目标优化函数。最后,采用自适应差分进化（jDE）算法求解单目标优化问题。仿真结果表明,提出的GRA-IEWM方法在改善悬架运动学特性上明显优于传统的多目标优化方法。
关键词：前轮定位参数;灰色关联分析;改进熵权法;自适应差分进化算法;支持向量回归
相似文献粗精耦合磁阻式旋变电磁机理研究
尚静,王昊,刘雪缘,赵猛
（哈尔滨工业大学 电子工程系,哈尔滨 150001）
创新点说明：
1）提出一种新型原理与结构粗精耦合共磁路磁阻式旋转变压器;该种旋变转子惯量小,适于快速响应伺服系统作为位置闭环传感器;
2）提出了集中式正弦分布绕组构成原则,该原则可以减少设计周期,提高设计精度;
3）基于三维有限元法对该种旋变的感应电势进行分析计算,并通过谐波分析进行优化设计。
研究目的：
为揭示该种旋变本质规律以及磁阻变化基本原理,并给出求解或优化设计该种旋变的方式和方法,同时针对提高精度给出一种绕组设计指导思想和高精度正弦绕组解决方案。
研究方法：
采用制作样机并进行零位误差、函数误差测试的实验方法,对该种旋变进行误差分析。采用高精度分度头、函数桥等高精度角度测试装置,对旋变精度进行测试。同时用Ansoft 磁场分析软件对该种结构旋变的三维磁场进行分析仿真计算,以验证解析计算的准确性。
结果：
（1）经过制造样机并进行实验验证,得到粗机和精机的零位误差和函数误差曲线,满足设计要求;
（2） 经过有限元仿真得到反电势曲线正弦性满足理论解析推导,并且粗机精机反电势完全解耦。证明了该种旋变基本原理的正确性。
结论：
（1）解析法推导揭示了该种旋变原理的正确性;
（2）通过有限元分析了解析推导的正确性;
（3）用实验方法进行零位误差等实验研究,验证了原理的正确性和旋变精度的可靠性。
关键词：粗精耦合;三维有限元分析;磁阻式旋变;正弦集中绕组
地铁扩张进程中客流及出行时间可靠性变化趋势分析
——以南京市为例
马新卫，季彦婕，樊瑶，易陈钰
（东南大学 交通学院，南京 210096）
创新点说明：
1）基于乘客角度衡量地铁的出行时间可靠性；
2）分析了不同类型站点在不同时间段内进站和出站的方向不均衡性；
3）可视化了地铁扩张进程中客流特性和可靠性问题的变化趋势；
4） 不仅关注局部线路或站点，也从网络层面探讨客流特性和可靠性问题。
研究目的：
基于地铁IC卡刷卡数据研究地铁扩张进程中的客流特性；采用多种可视化技术研究南京地铁从2014年至2016年这三年地铁网络变化大的年份，其客流特征、出行时间可靠性等的变化情况，以期为其他建设地铁的城市提供参考，为南京地铁运营管理、高峰出入口管理等提供支持。
研究方法：
1）对比法：按照2014-2016的年份、工作日与周末及假期、早晚高峰及平峰等时间维度，分析客流量特性、出行时间可靠性的异同与变化；
2）案例分析：以南京地铁刷卡数据为例，研究了地铁扩张进程中的特点；
3）可视化分析方法：利用python、ArcGIS等软件，以更直观生动的方式展示了特征变化情况。
研究结果：
1）一些站点（比如新街口站）在早晚高峰进出站客流差距非常大；
2）工作日客流高度集中于早晚高峰；
3）地铁周边土地利用的变化会影响地铁进出站的方向不均衡性；客流与地铁周边用地是互相影响的；
4）地铁票价政策与客流量大小息息相关；
5）早高峰出行时间不可靠性大，而且主干线更易产生延误。
结论：
1）针对每个地铁站进出站不平衡客流量的情况，提出在不均衡的时刻通过调整出入闸机 的相对数量，并辅以标志标线以提示乘客，以期可以最快疏散乘客，减少乘客因进出站排队情况带来的延误；
2）针对工作日早晚高峰客流高度集中以及节假日客流量变化情况，通过调整地铁列车运力以及列车发车间隔等措施来解决此类问题；
3）合理制定票价；
4）关注主干线以及换乘节点延误问题。
关键词：地铁扩张；IC卡数据；客流特性；出行时间可靠性；可视化
相似文献蜂窝组合梁与混凝土柱节点性能的数值模拟
马宏伟,王俊杰,王扬
（华南理工大学 亚热带建筑科学国家重点实验室,广州510640）
中文说明:
由蜂窝组合梁和复合螺旋箍筋混凝土柱组成的混合结构能够充分利用钢材和混凝土材料的特性。为了在实际应用中推广这种结构形式,提出一种梁贯通式梁柱节点。通过对两个1/2缩尺节点试件的试验,建立了梁柱节点的三维有限元模型。分别采用连杆单元和实体单元对纵向钢筋、混凝土梁和柱进行模拟。研究了扩张比、腹板开孔位置和钢梁原始高度等参数对钢梁的影响。结果表明,节点具有较高的初始刚度。钢梁的扩张比对节点的极限承载力有较大的影响。对于钢梁扩张比为1.4的节点模型,节点极限承载力的最大增量可达28%。为防止钢梁在腹板开孔附近发生局部屈曲破坏,钢梁的扩张比不应大于1.3。
关键词：蜂窝组合梁;梁柱节点;有限元分析;扩张比
相似文献