垂直主振系冲击消振理论研究现状与发展

本文综述了垂直主振系冲击消振理论的研究现状,以及在该方面取得的一些具有代表性的研究成果,并对其今后的发展趋势作一些评述。     

被动式动力吸振技术研究进展

综述被动式动力吸振技术的研究概况及其发展.根据结构特点和参数形式将动力吸振器分为单自由度型、组合型、多自由度型、连续参数型和非线性参数型等几种类型,针对其安装于不同主振系、在不同激励下的优化设计问题,总结归纳前人的相关研究成果,梳理当前的研究进展,并提炼今后的发展方向.目前用来抑制主振系单个振动模态的单自由度动力吸振器设计理论已经基本成熟,组合型动力吸振器的优化设计问题也得到了较充分的研究,多自由度型、连续型和非线性动力吸振器的设计和应用成为了研究热点.多自由度动力吸振器能够降低吸振代价,提高吸振效率,其结构设计、参数优化和工程应用等问题都有待进一步充分研究.非线性动力吸振器具有更丰富更复杂的动力学行为,有可能产生新现象、新效应,尤其值得更深入地研究.另外,附加多个吸振器后整个系统的动态响应分析方法也是值得关注的问题.     

有色噪声激励下非线性吸振器的能量传递

将双稳态振子作为非线性吸振器,建立了含非线性吸振器的主系统力学模型,给出了有色噪声激励下系统的控制方程并进行了量纲一化。借助数值仿真,研究了系统初值、调谐频率比、质量比、阻尼系数对主系统和非线性吸振器振动能量的影响规律。通过系统结构参数的逐步优化选择,获得了将主系统振动能量最小化并使非线性吸振器振动能量最大化的最优结构参数配置区间。     

多自由度无阻尼动力吸振器的理论研究

讨论了将简谐激振下无阻尼单自由度主系统的动力消振原理推广到多频谐波激励下无阻尼多自由度主系统的情况,通过选择一个合适的多自由度无阻尼动力吸振从系统。即从系统的固定频率正好是所有的激振力的频率,可以完全消除多频谐波激励下无阻尼多自由度主系统中某质点的振动响应。还讨论了根据给定弹簧-质量系统的特征值及对该系统进行小的、已知的修正后所得系统的特征值,来直接重构质量矩阵和刚度矩阵的方法。     

动力学中的复杂现象分岔、混沌及在冲击消振系统中的应用

本文从非线性振动的角度出发综述了非线性振动、分岔和混沌的基本概念和理论及其应用方面的重要成果和发展前景,在此基础上,特别阐述了实际应用中关于冲击消振理论研究的历史和一些重要的定性结论,冲击消振系统的设计原则是通过分析系统各参数值对减振的影响规律,选择最佳参数值使消振器在不同的物理和机械中达到最佳减振效果。     

随机振动动力吸振器参数的最优设计

对主振动系统分别受外力激励和基础激励的随机振动动力吸振器进行分析比较色主质量位移方差最小作为优化目标,同时考虑吸振器本身位移的许用范围,提出了两类基于随机振动的动力吸振器最优参数的计算公式。通过算例分析,吸振效果明显,证明所给公式是有效的,这对动力吸振器的优化设计和使用造反具有理论指导意义。     

一种半主动自参数吸振器的设计与分析研究

文中首先研究了由单摆自参数吸振器和主系统组成的两自由度的自参数振动系统,通过理论分析得到了自参数振动系统的解的形式以及半平凡解的稳定边界;其次,为了充分发挥自参数吸振器的吸振能力,提出半主动控制的方法,通过主动调节单摆的摆长,使其摆的固有频率跟踪主系统的外激励的频率;最后,通过数值仿真验证了被动与半主动单摆自参数吸振器对线性主系统的减振效果,仿真结果证明了半主动自参数单摆具有更好的减振性能。     

轧机主传动机电耦合扭振系统机理分析及影响因素研究

轧机主传动系统作为传递运动和力矩的主要装置,是一个复杂的机电系统,其机电耦合因素是导致轧机扭振异常变化的重要原因之一。此主要研究轧机主传动系统扭转振动的动力学分析,对比分析不考虑电机与考虑电机反馈的主传动系统扭振,从机理分析机电系统的固有属性;然后建立直流电机驱动下的轧机主传动扭振系统力学模型和数学模型;再采用Matlab/Simulink仿真,对主传动扭振系统失稳状态进行研究,进而分析不确定性参数对轧机主传动系统扭振的影响。研究结果可为进一步揭示轧机扭振系统的振荡规律以及控制策略的制定奠定理论基础。     

履带车辆动力传动系统扭振的时域仿真研究

对某型履带车辆的动力传动系统扭振进行了仿真建模。针对动力传动系统中具有非线性特征的液力变矩器和盖斯林格联轴器等部件，建立了相应的非线性时域仿真模型，同时建立了发动机激励模型。将系统仿真得到的时域结果进行分析，并与实验数据进行了验证比较，仿真结果与实验数据较吻合。     

CSP轧机扭振与垂振耦合研究

研究了CSP轧机扭振对垂振的影响,探讨了二者之间的耦合关系。结合现场采集的实测数据,应用有限元软件ANSYS对轧机机座做了模态分析和谐响应分析,得到扭振发生后辊系的频率-位移曲线,说明在一定的条件下,传动系统扭转振动能够引起垂直系统振动。对于F3轧机,当传动系统与水平二阶固有频率相接近时,整个轧机系统就会一起发生振动,测得该频率为42.75 Hz,与仿真结果相吻合。     

输电线路除冰机器人竖直摆臂机构研究

研制除冰机器人代替人工方法进行导线除冰具有重要的应用前景。分析了除冰机器人前(后)臂运动特点,得到竖直摆臂机构的设计要求。根据竖直摆臂机构设计要求,采用四杆机构实现竖直摆臂运动。基于四杆机构的封闭性,应用解析法进行了四杆机构的机构综合,并用实例说明其应用。除冰机器人实验样机验证了四杆机构综合方法是正确的,四杆机构式竖直摆臂机构满足机器人的运动所有要求。     

球磨机试验装置多运动控制通信平台的设计

传统球磨机应用广泛,但运动形式单一,粉磨效率普遍偏低.为探索其提高粉磨效率的运动方式,结合不同单一运动形式球磨机的特点,设计了多运动形式的球磨机试验装置.介绍了该装置的三大主运动及其相关性,针对该多运动控制系统提出的要求,组建了以工控机、PLC、变频器等硬件和VB、GX Developer等软件为基础的通信平台,利用RS-232C,RS-485通信协议和关键技术,使该通信平台的控制数据得以共享和实时复杂计算,实现了球磨机试验装置各运动之间的协调控制.     

印刷机高速给纸实验装置的研制

分析了给纸装置的运动,设计了一种用于高速给纸机构的实验装置,论述了实验装置的主要技术要求和总体结构,实现了实验装置的控制系统和软件的设计。实验装置可以通过计算机进行控制,相关的变量改变简单,调试运行表明系统运行良好。     

Adaptive sliding mode enhanced disturbance observer-based control of surgical device

This paper presents an enhanced adaptive robust disturbance observer-based motion tracking control methodology. This control approach is established and investigated for a semi-automated hand-held ear surgical device for the treatment of Otitis Media with Effusion. The proposed control methodology is utilised for tracking a desired motion trajectory in the presence of unknown or uncertain system parameters, nonlinearities including hysteresis, and disturbances in the motion system. The stability of the control approach is analysed. The convergence of position and velocity tracking errors is proven theoretically. A precise tracking performance following desired motion trajectory is demonstrated in the experimental study.     

Distortion in the thermal noise spectrum and quality factor of nanomechanical devices due to finite frequency resolution with applications to the atomic force microscope

The thermal noise spectrum of nanomechanical devices is commonly used to characterize their mechanical properties and energy dissipation. This spectrum is measured from finite time series of Brownian motion of the device, which is windowed and Fourier transformed. Here, we present a theoretical and experimental investigation of the effect of such finite sampling on the measured device quality factor. We prove that if no spectral window is used, the thermal noise spectrum retains its original Lorentzian distribution but with a reduced quality factor, indicating an apparent enhancement in energy dissipation. A simple analytical formula is derived connecting the true and measured quality factors - this enables extraction of the true device quality factor from measured data. Common windows used to reduce spectral leakage are found to distort the (true) Lorentzian shape, potentially making fitting problematic. These findings are expected to be of particular importance for devices with high quality factors, where spectral resolution can be limited in practice. Comparison and validation using measurements on atomic force microscope cantilevers are presented.     

某两自由度弹药提升装置的建模、实验及仿真研究

弹药自动装填系统的研究已经成为火炮武器平台中机械系统设计的关键和难点,基于一种两自由度弹药提升装置,并根据该装置的工作原理构造数学模型,搭建实验平台,建立PID控制回路,同时创建该模型的虚拟样机模型,使用动力学仿真软件Recurdyn和Matlab/Simulink进行联合仿真,并通过实验与仿真的数据进行对比,验证该装置的可行性和所采用控制的有效性。     

基于TMS320DM642和S3C2410的细胞注射装置研究

目前细胞注射装置普遍采用在显微镜下的手动操作机构,存在效率低下、响应速度慢等问题。因此本文提出了利用DSP芯片TMS320DM642及所在的系统完成图像的采集、处理并将处理的结果保存在特定的存储器内。利用ARM9芯片S3C2410所在的系统完成人机交互、宏/微双精度微动台控制等功能的细胞注射实验装置。并利用TI公司提出的HPI接口进行DSP与ARM处理器的数据交互。模拟结果表明：系统控制自动定位精度达到像素级,提高了图像处理速度和系统运动精度,解决了目前在细胞注射过程中人工操作工作量大、定位不准确以及效率低等问题。     

In-situ comprehensive calibration of a tri-port nano-electro-mechanical device

We report on experiments performed in vacuum and at cryogenic temperatures on a tri-port nano-electro-mechanical (NEMS) device. One port is a very nonlinear capacitive actuation, while the two others implement the magnetomotive scheme with a linear input force port and a (quasi-linear) output velocity port. We present an experimental method enabling a full characterization of the nanomechanical device harmonic response: the nonlinear capacitance function C(x) is derived, and the normal parameters k and m (spring constant and mass) of the mode under study are measured through a careful definition of the motion (in meters) and of the applied forces (in Newtons). These results are obtained with a series of purely electric measurements performed without disconnecting/reconnecting the device, and rely only on known dc properties of the circuit, making use of a thermometric property of the oscillator itself: we use the Young modulus of the coating metal as a thermometer, and the resistivity for Joule heating. The setup requires only three connecting lines without any particular matching, enabling the preservation of a high impedance NEMS environment even at MHz frequencies. The experimental data are fit to a detailed electrical and thermal model of the NEMS device, demonstrating a complete understanding of its dynamics. These methods are quite general and can be adapted (as a whole, or in parts) to a large variety of electromechanical devices.     

移动式服务机器人混合控制器关键技术研究

针对移动式服务机器人控制系统需要具备运动控制、网络通信、多媒体UI交互及设备远程监控等多种功能而导致成本高昂、实时性差等问题,提出了多核异构微控制器与Android移动设备相结合的混合控制器方案并实现了原型系统。该系统采用面向管理的多微控制器运动控制系统与信号采集系统,通过OTG与Android移动设备连接,可使得Android移动设备完成多媒体UI交互、WiFi及WiFi Direct通信、图像传输以及设备状态监控数据传输与处理;服务器端实现了设备状态数据的存储与应用。经过测试,样机整体性能良好,达到了预期的设计目标。     

振动条件下图像显示性能分析系统关键技术

基于计算机视觉技术研究在振动环境下图像显示设备显示性能自动化检测与分析的关键技术。首先针对系统在振动环境下的图像采集设计了一套移动测量减振平台,然后引入视频运动补偿方法, 以减小拍摄图像时由于摄像机的轻微振动导致的图像模糊和偏移,最后利用亚像素线段提取技术对目标图像进行了检测与分析。实验结果表明,系统能够减少振动对拍摄图像的影响,通过视频运动的补偿操作,可对目标图像进行亚像素精度检测,从而实现图像显示设备显示性能的客观分析。  