双绳驱动空中机械臂协同搬运控制研究

为解决双绳驱动空中机械臂协同搬运时的接触控制问题,提出了一种基于非奇异快速终端滑模的阻抗控制策略。首先,考虑绳驱动机制的柔性效应,建立计及关节柔性的双机协同系统动力学模型,并推导出任务空间内的阻抗方程。然后,设计协同阻抗控制策略,借助非奇异快速终端滑模面来加快系统状态量的收敛速度,利用幂次函数削弱输出力矩抖振效应。同时,在Lyapunov框架下分析了所设计控制器的稳定性。最后,通过控制器性能比较仿真和协同搬运仿真对所提控制策略的有效性进行了验证。结果表明,所提控制器响应速度快、控制精度高及稳定性好,能够有效抑制系统抖振。     

突出松软煤层瓦斯预抽钻进具螺旋钻杆的轻量化设计

针对螺旋钻具在松软煤层中钻孔时,由于钻杆过重、煤质松软而引起孔壁被压裂塌孔的现象,研究螺旋钻杆轻量化设计。根据理论分析及黔西北林华矿现场试验,建立塌孔抱钻、卡钻等极端工况下基于ANSYS的螺旋钻杆有限元模型,对螺旋钻杆进行目标驱动轻量化设计,得到芯管内径最优值。     

基于简化热源的金刚石磨粒高频感应连续钎焊温度场仿真研究

针对高频感应连续钎焊温度场有限元仿真多场耦合计算复杂、效率低的问题,提出一种基于高斯分布的高频感应钎焊简化热源模型代替复杂的耦合计算,该模型的参数与感应器结构尺寸以及加热率密切相关。通过与传统电磁场—温度场耦合模型以及试验结果进行对比发现：相对于电磁场—温度场耦合模型,简化热源模型的网格数量和运算时间分别减少26.4%和44.6%,两者的计算结果误差最大为8.02%,而电磁场—温度场耦合模型获得的温度分布和加热曲线更接近试验测试结果;基于简化热源模型的高频感应连续钎焊温度场仿真结果与试验值之间的误差为10.1%,表明该模型能较好地预测移动感应加热的温度;移动感应钎焊仿真结果显示,扫描速度对工件残余应力的影响比较显著,而钎焊温度对工件残余应力的影响不明显。     

基于信赖域混合全局算法的拓扑优化设计

在分析当前拓扑优化求解问题方法的不足之处的基础之上,将信赖域方法全局收敛思想与凸近似策略相结合,用梯度投影法求解近似子问题,建立了能有效求解非凸多约束拓扑优化问题的信赖域-界约束梯度投影拓扑优化数值算法,得到了标准拓扑优化问题信赖域近似子问题模型,并列出了算法的基本步骤。此信赖域混合全局算法不但具有全局收敛性,而且能简化主优化程序下降方向步长的计算,具有较高的效率和稳定性。数值算例验证了算法的有效性和可行性。     

局部感应钎焊锯片基体的热变形分析

针对钎焊锯片基体在高温条件下的热变形问题，在有限元软件中对局部感应钎焊锯片基体的温度、组织以及应力应变场进行分析，研究影响锯片基体变形的因素。结果显示：锯片基体发生的相变主要分布在钎焊工作面上，冷却至室温后主要得到铁素体、珠光体、贝氏体3种组织。当热源的扫描速度增大，基体的变形量以及残余应力都随之增大。当扫描速度从0.25 mm/s增至2.00 mm/s时，相变层厚度从5.8 mm降至4.7 mm，最大变形量从0.41 mm增至0.82 mm，且残余应力从482 MPa增至667 MPa。试验与仿真结果基本一致。