基于遗传算法的小型化液压油源用错列翅片式换热器优化研究

紧凑、轻量化、高效节能型换热器对高端移动装备中液压油源的小型化至关重要。基于不同普朗特数流体的换热和流动阻力经验关联式设计并优化了一种矩形错列翅片式换热器。推导出相关质量、出口温度和压力损失的函数模型,通过灵敏度分析研究关键参数对目标函数的影响,从而评估各变量对换热器综合性能的贡献度。在此基础上,利用遗传算法对换热器的关键参数进行优化。同时,通过数值模拟研究优化前后换热器的流动特性和换热性能。结果表明,理论计算与数值仿真结果吻合良好。优化后换热器质量减小25.79%,换热器降温幅度提高25.24%。研究成果对液压油源的小型化和轻量化具有积极的促进作用。     

液压四足机器人足端的力预测控制与运动平稳性

针对液压四足机器人在坚硬路面行走时,足端位置易受刚性冲击,导致运动姿态平稳性差的问题,提出一种液压四足机器人足端力预测控制方法。在分析液压四足机器人结构的基础上,根据运动学与力学模型构建了液压伺服系统的力控制模型;采用改进自适应布谷鸟优化BP神经网络算法建立足端力预测控制模型,通过仿真对比分析验证了该算法的可行性。最后通过液压四足机器人KL样机进行足端力及刚性地面行走测试,结果表明该方法能有效增强液压四足机器人腿部的力柔顺性,提高运动姿态平稳性。     

KMnO4氧化降解雌酮反应动力学与氧化产物

为探讨KMnO_4氧化降解雌酮(E1)的效能和反应机理,在假一级条件下,研究KMnO_4氧化降解E1的动力学规律,利用三重四级杆串联线性离子阱液相-质谱联用仪(LC-MS/MS)对KMnO_4氧化降解E1的产物进行分析.结果表明,KMnO_4氧化降解E1符合假一级动力学规律,且假一级动力学常数Kobs(s-1)随着KMnO_4浓度的增加呈线性增加,二级反应动力学常数k(L·mol~(-1)·s~(-1))随着pH的升高而增大.通过与HOCl和O_3氧化E1对比,在中性p H附近,KMnO_4氧化E1的二级反应动力学常数与HOCl相当,但远低于O_3.然而,实际水体中KMnO_4的除污染效能明显高于HOCl和O_3,主要是由于HOCl和O_3在实际水体中的消耗速度比较快,有效剩余浓度低,而KMnO_4在实际水体中的消耗速度比较慢.LC-MS/MS测定KMnO_4氧化降解E1产物的结果表明,KMnO_4易氧化进攻E1苯环上的活性位酚羟基,形成一系列羟基化、醌型、羧酸化芳香开环产物,并且有效降低其内分泌干扰活性.     

三维加速度模拟转台系统及控制策略研究

针对航空航天领域提出的三维加速度计信号模拟仿真环境要求,提出三维加速度模拟转台系统结构方案,在详细分析其加速度的基础上,提出采用模糊自适应整定PID控制策略对此三维加速度模拟转台系统进行控制,同时分析加速度补偿原理。通过仿真实验,说明此控制及分析方法正确。此三维加速度模拟转台方案可以精确实现三维加速度模拟。     

液压四足机器人油源流量自适应控制研究

在保证机器人正常运行的前提下,为了控制方便,通常液压四足机器人的油源采用恒压恒流的供能方式,这将会导致机器人驱动功率远低于油源提供的功率,造成了严重的能源浪费。为了减小能量损失,提出变流量动态供油策略。介绍油源的变流量控制基本原理,通过负载预测得到各个液压缸速度大小,再结合阀控缸的数学模型推算出单腿在运动过程中实时供油流量需求,并建立仿真模型与机器人样机实验验证流量自适应控制的有效性。实验结果表明：利用油源流量自适应控制策略,液压四足机器人的节能效率相比恒流量供能系统提高了56.51%。     

基于μ综合的平面单臂柔性梁鲁棒振动控制研究

针对平面单臂柔性梁轨迹跟踪及末端弹性振动问题,提出了基于μ综合的控制方法对其进行抑振控制。首先,采用假设模态法描述弹性变形,并基于Lagrange方程建立动力学模型;其次,考虑载荷质量和结构阻尼的参数不确定性及建模摄动,运用线性分式变换,选用加权函数建立混合不确定模型。通过引入理想模型改进μ综合的标准控制结构,提高了系统收敛性并改善了闭环系统性能。基于μ综合控制方法,设计了系统鲁棒控制器。仿真结果表明,控制器的结构奇异值上下界均小于1,表示系统具有良好的鲁棒稳定性及鲁棒性能。通过与PD控制器对比分析,表明在存在不确定性和干扰的情况下,所提出的控制策略能更高精度地进行轨迹跟踪,更有效地衰减末端振动,验证了该控制策略的有效性。     

足式机器人轻量化液压油源匹配设计方法研究

液压油源是足式机器人液压驱动系统的核心供能元件,将电能产生的机械能转化为油液的压力能,为驱动机器人各关节运动提供动力源。液压油源质量一般占据足式机器人整机质量超过20%,实现油源的轻量化,将有助于提升足式机器人的续航能力、机动性和承载能力。传统液压油源设计过程中更关注性能,在轻量化匹配设计方面还有待进一步完善。首先进行足式机器人轻量化液压油源的原理设计;其次将液压油源以功能为依据进行模块划分,分析液压油源各模块质量影响参数;针对质量与体积占比较大的电机泵进行匹配研究,针对蓄能器模块进行参数轻量化分析;针对集成阀块的轻量化设计,研究流道构建与元件排布原则;成功研发一种轻量化液压油源样机;最终形成了一种足式机器人轻量化液压油源匹配设计方法,有助于实现足式机器人液压驱动系统的轻量化。     

从误差角度考虑Stewart平台结构参数优化

针对简化误差源模型（含42个误差量），建立了Stewart平台误差模型。通过对模型的分析，得知误差传递矩阵是一个关于平台机构参数的函数。根据该模型，仿真计算了台体参数对平台误差输出的影响，总结出平台结构尺寸设计规划方案。该方案规划的设计推荐值与传统设计结果基本相符。这表明了其正确性和可行性，对台体结构设计提供了一定的理论依据。     

基于定理反馈理论迭代学习的液压角振动台控制策略

针对控制系统的鲁棒性以及迭代学习的收敛性,进行了定量反馈理论(Quantitative feedback theory,QFT)复合迭代学习控制算法设计,并从频域角度给出了其收敛性条件。将仿真结果与实验数据进行对比分析,验证了此控制策略的有效性。该QFT迭代学习控制策略不仅拓宽了系统频带,改善了系统输出对期望信号输入的跟踪精度,同时可以很好地跟踪随机振动信号功率谱,为液压角振动台高性能实时控制开辟了新途径。     

坦克发动机道路模拟测试平台动力学研究

针对大型研制项目坦克发动机道路模拟测试平台,采用冗余构件多分支并联运动系统的结构形式,满足了其大负载、高灵活度、运动复杂的实际要求。在采用达朗贝尔法推导多自由度运动系统动力学方程的基础上,提出应用追加正解正则方程的方法,建立了简洁、实用的冗余构件多分支并联运动系统动力学解析方程,并对系统受力状态进行了仿真和试验对比分析,在实践中得到了成功验证。此动力学方程不仅可以为结构设计提供受力分析依据,还可以在实时控制中形成内部受力闭环,为此类系统力学特性的合理分析、实时控制性能的改善开辟了新途径。