广义第二类拉格朗日方程及其对非完整力学系统的应用

对于理想约束，按照广义理想约束力是否为零，把理想约束分为完全理想约束和不完全理想约束，对于一个物理模型确定的有约束力学系统，解除其实现运动约束的物理条件，代之以相应的约束力，这样就无须考虑运动约束加在虚位移上的限制条件，而建立起含有广义不完全理想约束力的广义第二类拉格日朗方程，并考虑到运动约束方程，就构成了该约束系统的封闭动力学方程组。     

定常约束力学系统的相空间上的联络

提出动力学流关于切丛上联络的一种协变性，求出定常约束力学系统的联络，其测地线方程为系统的运动方程，该联络由系统的动力学函数和约束确定且当动力学流为二阶齐次时约化为通常的动力学联络。     

少自由度并联机构运动学解析方法研究

对于少自由度的并联机构,基于它在运动时受到的约束力和约束力矩.给出了约束力/约束力矩的判断准则.并推导出了少自由度并联机构统一的雅可比矩阵和Hession矩阵.最后,应用所推导理论,对3-RPS并联机构进行运动学分析.为少自由度并联机构的静力学、动力学解析提供了统一的运算依据.     

少自由度并联机构研究进展

各种新型少自由度并联机构的理论和实验研究是近年来国内外机器人领域中十分重要的研究方向和前沿技术。与6自由度并联机构相比,其本质差异在于少自由度并联机构存在结构约束,使并联机构的分支中出现了约束力/矩。当机构运动受到约束,其末端运动呈现耦合。由于结构约束形式各异,使得少自由度并联机构在运动中表现出不同的运动特性。本文综合评述了少自由度并联机构机型、运动学、机构奇异、动力学、刚度研究进展,旨在为各种新型少自由度并联机构研究和相应理论体系的发展提供具有重要价值的信息。     

七自由度冗余混联机械臂的动力学分析

结合人体手臂关节的运动特点,提出新型七自由度冗余串并混联拟人机械臂机构,并以该机构为例提出混联机构动力学建模方法. 根据运动的传递特性,采用矢量法推导出各个构件在各关节坐标系中的速度和加速度. 基于牛顿-欧拉法在各关节坐标系建立冗余混联机械臂机构的力平衡方程,由于肩关节为过约束机构,所要求解的未知量为27个,基于牛顿欧拉法所建动力学方程为24个. 引入冗余约束力（力矩）引起的杆件变形与动平台位置误差的关系作为补充条件,利用小变形叠加原理补充3个肩关节机构的变形协调方程,联立方程组得到机械臂动力学全解模型. 通过直线、抛物线和圆形轨迹的算例仿真结果验证动力学模型的正确性,为该机构的进一步研究及应用奠定理论基础.     

具有单面完整约束的动力学系统的Noether定理

以微分变分原理为出发点研究具有单面完整约束的动力学系统的守恒律,给出了单而完整约束力学系统的Noether定理,并举例说明结果的应用.     

具有单面完整约束的动力学系统的Noether定理

以微分变分原理为出发点研究具有单面完整约束的动力学系统的守恒律,给出了单面完整约束力学系统的Ｎｏｅｔｈｅｒ定理,并举例说明结果的应用。     

井壁约束内壁治理方法的力学分析

为了研究约束内壁法对特殊地层条件下井筒的治理效果,应用空间轴对称弹性理论建立了相应力学模型的受力分析方法.获得了井壁处于约束治理条件下的圣维南解,计算了某实际井筒在不同大小约束力作用下治理前后的相当应力变化.结果表明:井壁内侧的相当应力在治理前远大于外侧,治理后获得较大程度的减少,沿径向的相当应力曲线逐渐趋于水平;随着约束力增大,约束段内缘附近各点的相当应力减小.约束内壁方法通过提高井壁内缘这一薄弱环节的安全性,达到了增强井壁整体抗破坏能力的目的;约束段内缘附近的治理效果随约束力增大而越佳.     

基于运动发散分量的四足机器人步态规划

为了使四足机器人在出现较大的轨迹跟踪误差时仍然可以稳定运动,提出基于运动发散分量（DCM）的在线步态规划方法. 将四足机器人抽象成三维线性倒立摆模型（LIPM）,根据离线规划的落脚点,应用DCM方法论递推出保持DCM有界的参考轨迹;在满足步幅约束、零力矩点（ZMP）约束的条件下,步态规划运用宽松初始状态模型预测控制在线优化出可快速收敛到参考轨迹上的落脚点以及期望状态轨迹;全身运动控制器通过构建二次规划优化出满足运动约束、动力学约束、摩擦力约束等条件下跟踪期望状态轨迹的力矩. 通过仿真验证以上算法,仿真结果表明：与经典模型预测控制相比,宽松初始状态模型预测控制可以承受较大的轨迹跟踪误差,四足机器人可以在出现较大的轨迹跟踪误差时以troting步态稳定运动并尽快收敛到离线规划的轨迹上.     

基于虚拟样机技术的自由点接触式凸轮机构仿真研究

自由点接触式凸轮机构可以实现任意给定运动规律的往复运动,合理建立参数化机械系统动力学模型关系到凸轮机构运动规律的精确性。常用的Point-Curve和Curve-Curve凸轮副约束不能解决自由点接触式凸轮机构的约束问题,给机构合理的建立参数化模型带来困难。基于虚拟样机技术提出运用Contact建立摆杆、凸轮之间的约束来创建动力学模型可以解决自由点接触的约束问题。此外还通过加速度变化曲线推出摆杆的柔性冲击规律以及通过Plot tracking追踪得出模型运动的边界条件,求出摆杆运动方程从而对系统结构性能以及优化设计作出评价。     

运动副间隙对多杆锁机构动力学特性的影响

为降低因受力异常而出现飞机货舱门意外打开的概率,详细研究运动副间隙对多杆锁机构动力学特性的影响．采用无质量的等效间隙杆描述运动副的间隙,以拉格朗日动力学方程和螺旋理论为基础建立了多杆锁机构的动力学分析模型,并用MATLAB软件编程对模型进行了求解分析．结果表明: 杆的角速度、角加速度、驱动力矩和铰链约束力对运动副间隙的大小比较敏感,在奇异位型附近受到的影响最大．间隙为10 μm时,其对多杆锁机构的动力学影响较小;间隙为100 μm时,其对多杆锁机构的动力学影响明显增强．     

基于simmechanics的六杆机构动力学仿真

为了研究在变工作阻力条件下工作的六杆机构的受力情况,利用simmechanics建立了动力学仿真模型进行仿真,得到了加在原动件上的平衡力矩及各运动副中的约束反力.与其他方法比较,该方法无需建立动力学的数学模型和编程,具有系统建模简便、仿真功能强大等特点,是一个对机构进行动力学仿真的较好工具.     

约束力/矩对一种少自由度并联机构刚度及弹性变形的影响

研究约束力/矩对一种3UPS+RRPR少自由度并联机构的总刚度与弹性变形的影响。以主动约束力/矩为基础求解3UPS+RRPR少自由度并联机器人机构的刚度与弹性变形。首先分析该并联机构受力位置并确定主动约束力/矩的姿态。然后,分析该并联机构的主动约束分支的弹性变形,并解出主动约束分支的伴随矩阵。基于6×6的雅可比矩阵和主动约束分支的伴随矩阵,导出该并联机构的总刚度矩阵和弹性变形。最后得出结论:约束力/矩对该并联机构的弹性变形产生巨大的影响,当建立总刚度矩阵和弹性变形时,必须考虑约束力/矩。     

a-螺旋蛋白质肽键平面角振动效应初探

在a-螺旋蛋白质分子链上, 在激发能量较弱的条件下, 相对氢键而言肽键平面可看成是刚体, 其运动是在氢键约束下的角振动; 研究了a-螺旋蛋白质中的肽键平面角振动, 用量子力学导出了肽键-氢键链的非线性动力学方程, 研究了动力学系统的特征并得出了不同于Davydov的孤立子解.     

空间可展桁架结构动力学分析

采用广义逆矩阵方法分析空间可展桁架结构的运动过程。以笛卡尔坐标系下节点的自然坐标为未知量，建立桁架结构展开过程的动力学基本方程，将约束方程嵌入动力学方程，导出一组不含乘子且方程数目等于结构自由度数的动力学方程。采用主动校正法对数值分析的约束违约进行了修正。提出了一种切实有效的数学算法构造了约束方程及其雅可比矩阵，实时地模拟了结构收纳过程的约束条件。自行编制的仿真程序算例证明了该分析方法的正确性。     

具有弹性和加工误差的槽轮机构动态分析

考虑槽轮机构的弹性和加工误差，建立了机构的运动方程，在方程中，古典机构理论运动转化为广州座标中的约束激振力，加工误差转化成约束力的变化和初始条件，槽轮融间隙成为非线性振动问题，工序盘的影响为两个自由度的振动，啮合点的变化中为变刚度问题。     

不确定动态环境中约束机器人的建模

本文通过描述约束机器人在动态环境中的运动学及动力学来研究一种基于模型的机器人手臂的控制方法。这种方法从环境端来表示约束机器人末端的运动约束及与周围不确定环境的动力学交互。使用自调节模糊PID控制器的仿真对于强非线性的系统可满足机器人手臂的时变跟踪控制。     

多自由度电液混合运动模拟器动力学分析

为了研究运动模拟器,采用牛顿和罗伯逊-维滕伯格方法建立了多自由度电液混合运动模拟器动力学方程,建模中把运动模拟器结构中的闭链结构看做自由铰约束,使建模过程得以简化,解决了罗伯逊-维滕伯格方法对移动铰、特别是球铰不易应用的难题.该动力学方程与拉格朗日方法相比,具有计算简便、省时的特点,便于运动模拟器的实际动力控制.动力仿真结果与模拟器实际运动相符合,证明动力学方程建模的正确性.     

α-螺旋蛋白质肽键平面角振动效应初探

在α-螺旋蛋白质分子链上，在激发能量较弱的条件下，相对氯键而言肽键平面可看成是刚体，其运动是在氢键约束下的角振动；研究了α-螺旋蛋白质中的肽键平面角振动，用量子力学导出了肽键-氢键链的非线性动力学方程，研究了动力学系统的特征并得出了不同于Davydov的孤立子解．     

一种全向滚动球形机器人的动力学分析与仿真

研究了一种全向滚动球形机器人的动力学建模、分析与仿真方法．根据机器人所受的非完整约束,建立了其运动学模型．根据机器人的结构特征和Lagrange-Routh方程,建立了其动力学模型,给出了消去未知Lagrange乘子的策略．得到了该球形机器人的完整动力学模型,即控制机器人运动的强耦合二阶微分方程组．建立了描述该球形机器人完整动力学方程的仿真模型．运动实例的动力学分析和仿真结果验证了该方法的有效性．