基于非旋弹体坐标系的面对称旋转导弹六自由度弹道模型

为了计算一定风洞试验方法下的面对称旋转导弹六自由度弹道,建立了相应的六自由度弹道模型,定义了模型中的坐标系并给出各个坐标系之间的转换关系,在此基础上得出了角度的计算公式,分析了风对旋转导弹运动的影响,在全攻角非旋弹体坐标系中计算了气动力和气动力矩,在非旋弹体坐标系下建立了质心运动的动力学方程和绕质心转动的动力学方程,给出了质心运动和绕质心转动的运动学方程,解决了面对称旋转导弹六自由度弹道计算问题.     

直升机着舰动力学特性仿真

介绍了直升机的着舰过程，确定了着舰动力学分析的基本假设．建立了直升机一舰船虚拟样机模型，施加约束并对作用于直升机的操纵力进行了定义；将舰船起降平台的6自由度运动均简化为简谐运动．对建立的模型进行仿真运算，分析了着舰时直升机重心及机体姿态的变化规律，为直升机着舰模拟器的先期技术论证提供了参考．     

绳驱准连续型机械臂的动力学研究

针对一种具有17个自由度的准连续型机械臂开展动力学研究,利用牛顿欧拉法建立动力学模型,并借助Matlab对机械臂进行动力学仿真,得到机械臂运动过程中,每个关节转动所需要的力矩,进而将力矩转换为驱动绳拉力.同时,针对关节力矩与驱动绳拉力之间的转换,优化了最优化模型中的目标函数,采用置信域算法解决了驱动绳拉力值曲线不光滑的问题,并通过降元进一步缩减了计算时间.     

发射车调平过程支腿与轮胎载荷计算方法研究

发射车调平是机动快速发射的关键技术之一,直接影响导弹发射准备时间。调平过程中支腿的载荷是支腿设计和调平策略制定的重要依据。根据发射车支腿调平过程的工作原理,通过理论分析,提出了一种利用悬架载荷传递特性和油气弹簧、轮胎刚度特性,计算悬架和轮胎总刚度,再根据力学平衡方程得到轮胎和支腿载荷的方法。利用Matlab编制了相应的计算程序,计算结果与多体动力学仿真结果误差在2%以内,验证了理论计算方法的正确性。     

水下弹射模型弹弹道复现算法

介绍了潜射弹道导弹水下发射技术研究过程中的一些特点,假设了一种水下弹射模型弹运动参数的捷联式测量方法,导出了考虑发射潜艇6自由度运动条件下模型弹的初始运动条件,给出了弹体转动运动微分方程的方向余弦形式、四元数形式的解析解,推导了根据测量参数求模型弹的姿态角、质心坐标和速度的算法.     

人体步态分析的Kane动力学模型

对Hanavan 15刚体人体模型进行简化.建立由6个刚体组成的6自由度Kane动力学模型,由此获得人体参数和肌肉参数.再利用6自由度Kane方程及约束条件,计算出人体在步态运动情况和脚部突然受阻静止后引起的人体运动情况,得到各杆的初始转速.从而模拟出人体运动情况及人体着地时与地面的撞击力.     

气室冲量模拟器建模与仿真研究

气室冲量模拟器是导气式自动机模拟试验系统的核心部件，其动力学特性决定了该系统是否可以模拟武器实弹射击时的气室火药燃气压力冲量。以某14．5mm高射机枪为例，对气室冲量模拟器进行了气体动力学仿真。介绍了气室冲量模拟器的工作原理，根据气体动力学和热力学理论，利用经典龙格一库塔法建立了气室冲量模拟器活塞运动的数学模型，并应用MATLAB编程求出了数值解，将仿真结果与实测结果进行对比，得出该气室冲量模拟器可以被用来模拟气室冲量，完成模拟射击试验。     

具有广义肩关节的上肢康复机器人优化设计

肩关节作为上肢运动的基础,肩关节康复训练范围的大小是决定上肢整体康复效果的重要因素。为帮助上肢残障患者进行康复训练,设计一种具有广义肩关节的康复机器人,该机器人的肩关节具有6个自由度,与人体生理结构上的肩胛带复合结构相协调。现有康复机械臂存在肩关节驱动数量多、工作空间小的问题,为此在给定工作空间条件下对机械臂肩关节转动轴线夹角进行了优化设计。利用指数积公式和Paden-Kahan子问题计算方法分别求解康复机器人盂肱关节的3个转动副运动学正反解,提出一种角度评价指标优化转动轴线夹角的方法。结合MATLAB软件分析机械臂盂肱关节与人体的干涉情况,给出机器人盂肱关节相对于人体的最优安装位姿。求解整个6自由度肩关节康复机器人的运动学正反解,通过实验验证了优化后的机器人盂肱关节结构比传统正交结构在相同安装空间下可达运动空间更大。结果表明,优化后的6自由度肩关节康复机器人,具有在较小安装空间内实现较大活动范围的特点。     

一种轮式自行火炮水上射击动力学分析的方法

提出了一种基于CAD二次开发，对轮式自行火炮水上射击进行动力学分析的近似方法，建立了7自由度动力学模型，给出了算法，并结合某轮式自行火炮进行了水上射击的计算。     

开架式水下机器人水动力系数计算与动力学建模

为实现开架式水下机器人的操纵性预报和开展控制算法的研究,提出一种基于格子波尔兹曼方法（LBM）的水动力系数数值计算方法。对比LBM和传统雷诺平均Navier-Stokes方程方法在稳态纵荡运动和斜航运动中的模拟结果,验证LBM的可行性。建立大振幅非稳态平面运动机构试验的严格运动函数,根据水下机器人结构特点构建包含惯性水动力系数、线性与非线性黏性水动力系数的水动力模型,并采用最小二乘法辨识水动力模型参数。对标准操纵性试验进行数值仿真,验证所建立的6自由度运动方程的有效性。结果表明：与基于传统计算流体力学技术的水动力计算方法相比,LBM不会受水下机器人外形复杂程度的限制,避免了非稳态运动模拟中复杂动网格的更新难题;通过大振幅平面运动机构试验模拟缩短了水动力系数计算周期,该水动力学模型较完整,更适用于操纵性预报和控制算法的研究。     

多因素影响下的连杆机构可靠性分析

连杆机构可靠性通常研究机构能否有效运转,以及动起来之后是否准确。综合考虑尺寸误差、装配误差、间隙、摩擦系数、载荷、速度共6种因素的影响下,基于多体动力学理论和间隙碰撞理论对典型机构进行建模,并假定上述6种影响因素为正态分布,且相互独立。然后应用Monte Carlo抽样仿真的方法对机构可靠性进行分析,进一步研究各个影响因素在不同变化范围的水平下,对机构可靠度的影响大小,从而确定主要影响因素,为后续机构可靠性研究设计提供了参考。对于其他机构的可靠性研究,也具有一定借鉴意义。     

基于独立电驱动履带车辆的地面参量估计方法研究

以独立电驱动履带车辆的大量试验数据为依托,提出一种基于驱动力统计学预测模型与车辆动力学模型相结合的算法,对道路阻力系数与转向阻力系数进行估计。根据过零航向角偏差点对车辆的行驶路径进行分割,并利用高斯混合模型对各路径段进行多元聚类,利用连续3个路径段的聚类标签表征运动基元的类型;以基元类型为依据实现数据的分组,利用高斯混合模型构建驱动力统计学预测模型。在进行地面参量估计时,当确定运动基元类型后,通过调用对应的驱动力统计学预测模型,利用高斯混合回归对两侧主动轮转矩进行预测。利用非线性最小二乘法,使得基于驱动力统计学预测模型得到的转矩预测值与基于动力学方程表征的转矩理论值误差最小,从而获得地面参量估计值。对实车采集到的数据进行处理,得到地面参量的测试值并与估计值进行对比,证明了该方法可以在使用较少传感器前提下,保证预测结果的精度与整体算法的效率。     

基于模型预估方法补偿扫描镜运动对成像影响分析

文中基于模型预估补偿方法，对扫描镜运动对成像的影响进行了分析。首先，对静止轨道气象卫星的姿态动力学环境进行了分析,确定出了扫描镜运动补偿的对象。其次，设计了基于模型预估的扫描镜运动补偿系统的方案、模型和算法。仿真结果表明，基于预估模型补偿方法能够减小扫描镜运动对扫描镜光轴指向的影响．提高扫描镜的成像质量。     

轮式车辆双横臂悬架转向机构优化设计

本文运用多刚体系统动力学中R-W方法进行机构运动计算,编制了轮式车辆双横臂悬架转向机构优化设计通用程序。优化模型中考虑了车轮跳动对转向误差的影响,并根据转向过程中的实际要求计入两个权重函数,使转向误差分布更合理。为双横臂悬架转向机构设计提供了一种实用的方法。     

水下滑翔机建模与运动PID控制

水下滑翔机是一种浮力驱动的新型水下航行器,其特殊的驱动方式和结构特点增加了建模和控制分析的复杂度。为获得准确有效的水下运动控制方法,本文通过滑翔机运动学和动力学分析,建立了较为完善的3D空间数学模型,并进行了合理的假设和简化,得到纵平面内小扰动线性化模型。在此基础上,设计了比例积分微分（PID）控制器。并针对滑翔机的纵平面运动进行了仿真分析,结果显示,PID控制器有很好的干扰抑制能力和跟踪性能,由此也验证了纵平面内滑翔机的运动特性。     

柔性弹箭飞行力学建模研究

结合传统弹箭刚体飞行动力学理论,基于大运动弹性体浮动框架建模方法,采用混合坐标建立了飞行力学模型,该模型考虑了柔性弹箭惯量矩阵时变效应,通过小参数摄动法确定了柔性变形引起的空气动力变化.采用了合适的浮动框架--线性化Tisserand框架,使得浮动框架引出的约束方程自动满足,飞行力学求解由微分代数混合方程组化为微分方程组;通过分析变形运动方程,给出了在转速变化较慢的被动段时系统临界状态的条件和临界转速.     

曲柄滑块机构运动可靠性的仿真

机构运动可靠性理论分析是一个非常复杂的过程。利用机械系统动力学分析软件——ADAMS作为机构运动可靠性分析平台,进行机构的变参数设计,从而建立机构运动可靠性的仿真模型进行仿真分析,并应用蒙特卡洛法进行计算。在整个求解过程中,不需根据机构的运动关系建立、求解复杂的解析数学方程,是机构运动可靠性分析计算的一种行之有效的方法。以曲柄滑块机构为例,研究考虑几何尺寸误差和运动副间隙误差对机构运动可靠性的综合影响。与传统方法相比较,使用该方法所得结果更加精确,而且适用于复杂机构,便于工程实际应用。     

自行火炮发射过程的可视化仿真

基于多体动力学理论建立了某自行火炮的动力学模型，以第1类Lagrange方程推导了动力学方程。采用动力学分析软件ADAMs并结合I—DEAs软件进行了动力学模型的可视化仿真，避免了传统火炮设计理论引起的系统建模的误差。两种工况下的仿真结果表明：该动力学模型能够反映火炮发射过程的动力学规律，利用ADAMS进行火炮发射动力学分析是可行的。     

尾流自导鱼雷平行齐射发现概率解析计算模型

为了准确快速地评估尾流自导鱼雷平行齐射的作战效能（发现概率）,从鱼雷、目标的相对运动入手,将目标位置及运动随机误差转移到目标航向上,建立了两种计算尾流自导鱼雷平行齐射发现概率的解析模型。最后以统计模型为标准验证解析模型的正确性。仿真结果显示,90％态势下,解析模型与统计模型的结果差的绝对值在1％之内,另外10％态势,也在1％－3％。从而验证了所建解析模型的正确性。     

基于计算流体力学与刚体动力学耦合的高速旋转弹丸弹道计算方法

为了模拟高速旋转弹丸真实飞行弹道,基于弹轴运动附加于控制体表面、自转运动附加于壁面边界的思想,采用三维有限体积法,改进型简单低耗散迎风矢通量分裂格式、双时间步和Spalart-Allmaras湍流模型等计算流体力学（CFD）方法,建立具有任意拉格朗日-欧拉形式的流动模型。结合高速旋转弹丸刚体运力学（RBD）弹道方程组,推导出弹丸运动和控制体表面运动耦合的数学模型,提出一种CFD与RBD弹道耦合计算方法,实现了4阶龙格-库塔法中流动方程和弹道方程联立计算。研究结果表明：气动耦合方法和时间步长对弹道耦合计算结果影响较大;所提紧耦合方法在时间步长0.5 ms下M549旋成体弹丸仿真弹道结果与采用气动模型法计算结果基本吻合;旋转稳定二维弹道修正弹仿真弹道具有抬头力矩使弹丸低头的特性,该特性与文献［29］的研究结果一致。