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一种6-DOF小行星着陆轨迹序列凸优化方法 被引量:1
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作者 初彦峰 穆荣军 +1 位作者 梁浩 崔乃刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期341-351,共11页
针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度... 针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度更高。为了在凸约束下解决小行星着陆过程燃料消耗最优问题,通过对探测器动力学模型及其约束进行线性化和离散化,将原来的非凸连续时间优化问题转化为凸化的子问题,即二阶锥规划问题(SOCP);然后引入了虚拟控制项和信赖域,以增强算法的鲁棒性。通过在形状不规则小行星上的着陆模拟,验证了所提出算法的有效性,仿真结果满足各项约束条件,可实现高精度着陆和燃料消耗最优的目标。 展开更多
关键词 小行星着陆 多面体引力场模型 6自由度 序列凸优化
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FRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁冲击响应简化分析与预测
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作者 张仁波 李昕晨 +1 位作者 金浏 杜修力 《振动与冲击》 北大核心 2025年第13期44-53,共10页
针对目前试验和数值模拟方法复杂且低效的问题,研究了纤维增强聚合物(fiber-reinforced polymer,FRP)筋/钢筋混合配筋混凝土梁在冲击荷载下动态响应的简化分析与预测方法。首先,建立了混合配筋混凝土梁的动态弯-剪抗力模型;其次,基于此... 针对目前试验和数值模拟方法复杂且低效的问题,研究了纤维增强聚合物(fiber-reinforced polymer,FRP)筋/钢筋混合配筋混凝土梁在冲击荷载下动态响应的简化分析与预测方法。首先,建立了混合配筋混凝土梁的动态弯-剪抗力模型;其次,基于此模型并考虑应力波传播效应,提出了一种改进的双自由度简化分析模型来预测混合配筋混凝土简支梁的冲击响应,并验证了该模型的准确性;最后,基于量纲分析,对双自由度模型计算的120组冲击工况的结果进行回归分析,建立了混合配筋梁的峰值位移和冲击力时程曲线的经验性预测模型。结果表明,该模型的预测误差基本在20%以内,可为混合配筋混凝土梁在冲击荷载作用下的工程实践提供一种有效的简化计算方法。 展开更多
关键词 冲击荷载 纤维增强聚合物(FRP)筋 混合配筋混凝土梁 双自由度模型 设计方法
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不可避撞场景下的车辆碰撞损伤最小化策略
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作者 叶身村 周兵 +2 位作者 柴天 干年妃 贺帅 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期362-374,共13页
针对不可避撞场景下如何有效地减小车辆碰撞损伤并保证响应的高实时性,提出采用决策层和运动控制层分层结构的碰撞损伤最小化策略.考虑在车辆动力学约束的情况下通过求解最优控制问题生成离线轨迹库,通过四自由度碰撞模型和碰撞前的车... 针对不可避撞场景下如何有效地减小车辆碰撞损伤并保证响应的高实时性,提出采用决策层和运动控制层分层结构的碰撞损伤最小化策略.考虑在车辆动力学约束的情况下通过求解最优控制问题生成离线轨迹库,通过四自由度碰撞模型和碰撞前的车辆状态来估计碰后自车失稳风险,通过碰撞损伤评估模型在线评估轨迹库中轨迹的碰撞时风险和碰后自车失稳风险,在决策时以极短时间从轨迹库中确定出最优轨迹.在运动控制层,为了保持轨迹跟踪精度和车辆稳定性,基于模型预测控制建立轨迹跟踪与横摆稳定性协同控制器.在不同场景下进行仿真,验证所提出的碰撞损伤最小化策略的有效性.仿真结果表明,所提出的碰撞损伤最小化策略能够在保证不同工况下车辆稳定性的同时,有效地减小车辆碰撞损伤. 展开更多
关键词 不可避撞 碰撞损伤 四自由度碰撞模型 轨迹跟踪 横摆稳定性
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一体化弹弹托分离性能的代理优化研究
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作者 高钟谱 许和勇 +1 位作者 尹晋涛 蒋胜矩 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第2期159-166,175,共9页
一体化弹弹托的快速分离特性对弹丸射击精度具有重要影响,是弹托的主要设计要求之一。为提升弹托分离性能,基于六自由度方程和URANS方程发展了适合弹托分离计算的非定常CFD方法,并基于Kriging模型和遗传算法构建了弹托迎风窝外形代理优... 一体化弹弹托的快速分离特性对弹丸射击精度具有重要影响,是弹托的主要设计要求之一。为提升弹托分离性能,基于六自由度方程和URANS方程发展了适合弹托分离计算的非定常CFD方法,并基于Kriging模型和遗传算法构建了弹托迎风窝外形代理优化框架。采用16度压缩拐角算例,通过与实验值对比,验证了文中CFD方法的可靠性。通过代理优化方法得到了优化后的弹托迎风窝外形,并对比基准弹托进行了流场和分离特性分析,揭示了优化弹托分离性能得以提升的气动机理。结果表明,分离过程中优化弹托贴近弹丸的内表面压力衰减量显著小于基准弹托,迎风窝的表面压力与基准弹托基本持平,因此,优化弹托的整体分离力显著增加,分离横向位移提升14.86%,分离俯仰角提升13.75%,分离性能显著提高。 展开更多
关键词 一体化弹 弹托分离 六自由度仿真 代理优化 KRIGING模型
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五自由度磁悬浮系统的被动轴向力建模与验证
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作者 俞强 曹鑫 邓智泉 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期53-63,75,共12页
为了研究转子轴向运动所产生的被动轴向力对磁悬浮系统的影响,从五自由度磁悬浮系统的数学模型出发,分别提出基于虚位移法的永磁同步电机(PMSM)与径向磁轴承的被动轴向力解析模型。首先,推导当定、转子间发生轴向位移时的气隙磁导模型;... 为了研究转子轴向运动所产生的被动轴向力对磁悬浮系统的影响,从五自由度磁悬浮系统的数学模型出发,分别提出基于虚位移法的永磁同步电机(PMSM)与径向磁轴承的被动轴向力解析模型。首先,推导当定、转子间发生轴向位移时的气隙磁导模型;其次,获得二者各个气隙中的磁场储能;最后,利用气隙磁场储能对轴向位移的微分获得被动轴向力的解析模型。同时,转子轴向运动将导致定、转子间重叠面积减小,从而减小系统产生的转矩、径向力。因而,为了研究转子轴向运动对转矩、径向力的影响,分别建立转子产生轴向位移时的PMSM转矩、径向磁轴承径向力解析模型。仿真和实验结果表明,所建立的二者被动轴向力模型的误差均在5%以内,所建立的PMSM转矩、径向磁轴承径向力模型的误差分别在2%和4%以内。 展开更多
关键词 五自由度磁悬浮系统 永磁同步电机 径向磁轴承 被动轴向力 数学模型 虚位移法
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一种ALC墙板安装装置运动学分析及仿真
6
作者 张林 姜明阳 +1 位作者 刘洪彬 林明星 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期41-45,共5页
为满足装配式建筑中ALC墙板安装的工作需求,设计出一种新型的ALC墙板安装装置,解决了传统装配式建筑墙板安装方式弊端,符合墙板安装工艺,具有结构简单、效率高、成本低等优点。在此基础上,对新型墙板安装装置进行构型分析,确定了机构独... 为满足装配式建筑中ALC墙板安装的工作需求,设计出一种新型的ALC墙板安装装置,解决了传统装配式建筑墙板安装方式弊端,符合墙板安装工艺,具有结构简单、效率高、成本低等优点。在此基础上,对新型墙板安装装置进行构型分析,确定了机构独立运动数目;利用闭环矢量法进行正逆运动学求解,得到了构件之间位姿关系;基于Creo建立三维模型及仿真分析,明确了各构件运动状态,并通过算例与仿真结果对比,验证了运动学模型的正确性。通过对ALC墙板安装装置的分析、建模、仿真,验证了该装置的可行性,为进一步对ALC墙板安装装置的详细研究提供了参考。 展开更多
关键词 ALC墙板 墙板安装装置 可控机构 自由度 运动学建模 运动学仿真
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考虑支柱轴向位移和纵向弯曲的双轮前起落架摆振特性分析
7
作者 高相国 卢翔 单泽众 《振动工程学报》 北大核心 2025年第3期517-528,共12页
起落架支柱轴向压缩将直接导致系统刚度和转动惯量发生变化,但现有前起落架(nose landing gear,NLG)摆振模型中大多忽略支柱轴向位移的影响。建立了考虑支柱轴向位移和纵向弯曲的六自由度双轮前起落架摆振非线性动力学模型。应用分岔理... 起落架支柱轴向压缩将直接导致系统刚度和转动惯量发生变化,但现有前起落架(nose landing gear,NLG)摆振模型中大多忽略支柱轴向位移的影响。建立了考虑支柱轴向位移和纵向弯曲的六自由度双轮前起落架摆振非线性动力学模型。应用分岔理论研究了支柱轴向位移对摆振区域的影响,并将缓冲器最大压缩行程分别与滑跑速度、垂向载荷和机轮转动惯量进行组合,对组合参数进行双参数分岔分析。采用四阶Runge-Kutta法和快速傅里叶变换在摆振稳定区内进行时频特性计算,研究了支柱扭转、侧向弯曲和纵向弯曲摆振自由度之间的相互作用。结果表明:在一定工况下,考虑支柱轴向位移影响后,支柱扭转摆振和侧向摆振区域均有缩小趋势。双轮前起落架摆振双稳态区域内,当初始激励接近零平衡状态时,纵向摆振发生在2倍扭转振动固有频率附近;而当初始激励远离零平衡状态时,纵向摆振发生在2倍侧向振动固有频率附近。 展开更多
关键词 前起落架 非线性摆振 六自由度模型 双参数分岔 振动频率
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超声速减速伞作用下伞舱组合体姿态稳定控制研究
8
作者 谭伯怡 曲柳欣 +2 位作者 刘志 宝音贺西 李尧 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第3期12-21,共10页
超声速减速伞工作过程的高动态非线性给伞的建模带来较大不确定性,进而影响伞舱组合体姿态稳定性分析结果。文章仿真分析了超声速来流情况下前舱对伞的气动力和力矩系数的影响,对基于计算流体动力学和风洞试验的单减速伞的气动参数进行... 超声速减速伞工作过程的高动态非线性给伞的建模带来较大不确定性,进而影响伞舱组合体姿态稳定性分析结果。文章仿真分析了超声速来流情况下前舱对伞的气动力和力矩系数的影响,对基于计算流体动力学和风洞试验的单减速伞的气动参数进行了修正。以修正后伞力模型作为输入,初步建立了在减速伞力作用下前舱六自由度模型;并基于前舱姿态控制稳定性需求,提出了基于“马赫数+角速度阈值”气动滚动通道阻尼控制的措施。经试验验证表明:在超声速减速段初期实现了预期的前舱滚动通道姿态角速度稳定控制目的,同时对前舱俯仰、偏航通道也有较好的姿态角速度抑制效果。 展开更多
关键词 超声速减速伞 摆振 伞舱组合体 六自由度模型 滚动阻尼控制
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基于整车模型的动力总成悬置系统稳健性优化
9
作者 吕辉 张家明 +1 位作者 杨志娟 上官文斌 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期10-19,共10页
针对纯电动汽车动力总成悬置系统(powertrain mounting system,PMS)参数同时具有不确定性和相关性的复杂情形,基于整车13自由度(degree of freedom,DOF)模型开展纯电动汽车PMS稳健性优化设计研究.首先,基于蒙特卡洛抽样和相关性变换方... 针对纯电动汽车动力总成悬置系统(powertrain mounting system,PMS)参数同时具有不确定性和相关性的复杂情形,基于整车13自由度(degree of freedom,DOF)模型开展纯电动汽车PMS稳健性优化设计研究.首先,基于蒙特卡洛抽样和相关性变换方法提出一种概率参数相关情形下PMS固有特性响应不确定性和相关性分析的UTI-蒙特卡洛(UTI-Monte Carlo,UMC)法;然后,结合相关性变换方法和任意多项式混沌展开,推导一种高效求解PMS响应不确定性和相关性分析的UTI-任意多项式混沌展开(UTI-arbitrary polynomial chaos expansion,UAPCE)法;接着,基于UAPCE法和相关系数赋权法,提出一种考虑响应不确定性和相关性的PMS稳健性优化设计方法;最后,通过算例验证提出方法的有效性,并对比了基于传统6 DOF模型和整车13 DOF模型的分析和优化结果.结果表明,基于整车13 DOF模型得到的计算结果能更好地反映整车环境下PMS的振动特性;以UMC方法为参考,UAPCE法在求解PMS固有特性响应的不确定性和相关性方面具有良好的计算精度和效率;提出的优化设计方法能够合理配置系统参数,提高系统稳健性. 展开更多
关键词 电动汽车 动力总成悬置系统 整车13自由度模型 参数不确定性和相关性 固有特性 稳健性优化
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三自由度四轮转向汽车的非线性动力学分析
10
作者 王玉华 宋作军 张丰村 《农业装备与车辆工程》 2025年第4期58-62,共5页
建立了四轮转向(4WS)汽车的三自由度模型。基于立方轮胎模型,通过系数运算,化简了车辆动力学方程。根据Hurwitz代数判据,使用MATLAB软件设定车速和前轮转向角参数值,利用中心流形理论将系统降至二维。计算分岔稳定性指标,判定分岔的类... 建立了四轮转向(4WS)汽车的三自由度模型。基于立方轮胎模型,通过系数运算,化简了车辆动力学方程。根据Hurwitz代数判据,使用MATLAB软件设定车速和前轮转向角参数值,利用中心流形理论将系统降至二维。计算分岔稳定性指标,判定分岔的类型。并通过MATLAB仿真,推导过程及结论,可应用于汽车的横向稳定性设计。 展开更多
关键词 三自由度 立方轮胎模型 HOPF分岔 Hurwitz行列式 中心流形理论
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基于6Dof坐标模型虚拟智能实体状态变迁初探
11
作者 李晖 李自力 《武汉科技大学学报》 CAS 2006年第4期391-393,共3页
虚拟现实技术得到越来越广泛的研究和应用,参与者希望进行更加智能化的人机交互,这对研究者提出了更高的要求。提出了一种基于6自由度坐标模型的虚拟智能实体,利用有限状态机来实现状态变迁,以此来增加整个虚拟现实系统的人-机交互智能... 虚拟现实技术得到越来越广泛的研究和应用,参与者希望进行更加智能化的人机交互,这对研究者提出了更高的要求。提出了一种基于6自由度坐标模型的虚拟智能实体,利用有限状态机来实现状态变迁,以此来增加整个虚拟现实系统的人-机交互智能特性。 展开更多
关键词 6自由度坐标模型 虚拟智能实体 有限状态机
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温室对靶喷施机器人绳驱并联机构的运动学分析与仿真
12
作者 王怡旎 赵栋杰 +2 位作者 石有圣 柳长进 李洪凯 《农机化研究》 北大核心 2025年第11期258-265,共8页
为满足中小型塑料温室大棚作物自动对靶施肥施药的作业需求,设计了一种3自由度绳驱并联对靶喷施机器人。首先,描述了其机构特征,建立运动学模型;其次,根据闭环矢量法构建绳索长度的运动学方程,使其能够精准描述绳索在不同位置下的长度变... 为满足中小型塑料温室大棚作物自动对靶施肥施药的作业需求,设计了一种3自由度绳驱并联对靶喷施机器人。首先,描述了其机构特征,建立运动学模型;其次,根据闭环矢量法构建绳索长度的运动学方程,使其能够精准描述绳索在不同位置下的长度变化,基于差分进化算法对正运动学进行数值求解,对其进行位置正、逆解分析,确保机器人在不同作业条件下的精准定位,并通过5组随机生成的具体算例对正、逆解分析结果进行了初步验证;最后,构建了机构的数值仿真模型,分别对温室对靶喷施作业中3种作业情况进行模拟,结果表明,位置理论分析结果可信,3自由度绳驱并联机构各绳索可协调运动且运动轨迹稳定。研究不仅为深入研究机器人动力学、工作空间和运动控制等问题提供了理论依据,也为机器人的实际应用奠定了基础。 展开更多
关键词 机器人 对靶喷施 并联机构 3自由度 绳驱动 差分进化算法 建模 仿真分析
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基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机设计与分析
13
作者 程瑶 许文斌 刘云阳 《机械设计》 北大核心 2025年第1期62-69,共8页
针对目前熔融沉积(FDM)型3D打印机无法实现多姿态打印的问题,文中设计了一种基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机,并对其进行运动学分析。该3D打印机以内嵌套(3-PSSSS)和外嵌套(3-PRS)并联机构为主体,末端执行器在内并联机构... 针对目前熔融沉积(FDM)型3D打印机无法实现多姿态打印的问题,文中设计了一种基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机,并对其进行运动学分析。该3D打印机以内嵌套(3-PSSSS)和外嵌套(3-PRS)并联机构为主体,末端执行器在内并联机构直接控制和外并联机构间接控制下实现多姿态打印。基于螺旋理论,分别分析内外并联机构的自由度,再整合分析内外嵌套并联机构的自由度,验证其具有四平动二转动的6自由度运动特性。利用解析矢量法建立并联机构的逆解运动学模型,并对支链运动进行分析,阐明了驱动移动副对支链连杆和下动平台的作用;利用运动学仿真分析软件进行仿真,通过分析仿真中下动平台标记点的轨迹和运动学数据,验证了该机构应用于3D打印机多姿态打印方案的可行性。内外嵌套并联机构具有多姿态转角和良好运动学特性,解决了3D打印机多姿态打印的问题,为基于嵌套并联机构的3D打印机多姿态打印问题提供了一种可行的方案。 展开更多
关键词 内外嵌套并联机构 6自由度 运动学模型 多姿态3D打印机
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大型低速风洞全模阵风试验支撑装置研制与验证 被引量:1
14
作者 于金革 由亮 +3 位作者 张颖 赵冬强 李俊杰 杨希明 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第8期1462-1468,共7页
为适应日益增多的低速风洞全模阵风试验的需要,发展阵风试验技术,在航空工业气动院FL-10风洞研制了一套双自由度支撑装置,该装置放开了模型升沉和俯仰方向的较大运动自由度,实现了飞机刚体运动模态的模拟。装置主要结构为“钢梁+小滑车... 为适应日益增多的低速风洞全模阵风试验的需要,发展阵风试验技术,在航空工业气动院FL-10风洞研制了一套双自由度支撑装置,该装置放开了模型升沉和俯仰方向的较大运动自由度,实现了飞机刚体运动模态的模拟。装置主要结构为“钢梁+小滑车”,小滑车可在钢梁上自由滑动,避免了采用滑轨形式导致模型运动过程中出现卡滞现象;采用整流翼型与风洞上下壁板连接,减小了对风洞的破坏,降低了对风洞流场的影响;装置升沉运动高度为3 m,俯仰角范围可达±34°;升沉摩擦因数小,机构变形量小,具备模型防护功能。应用该装置成功开展了民机阵风载荷减缓试验,证明了装置设计合理,可以应用于低速全模阵风试验。 展开更多
关键词 FL-10风洞 全机模型 阵风试验 双自由度 模型支撑
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新型双体波浪能转换装置多自由度耦合水动力特性研究 被引量:2
15
作者 顾兴远 牛玉博 +2 位作者 郑阳 何培杰 陈启卷 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期207-214,共8页
提出一种新型双体波浪能转换装置,其主体由浮标和可调节质心的摆体构成。利用AQWA进行频域仿真,获取装置的水动力参数,建立含黏性项的多自由度耦合的时域模型,并将水动力参数代入模型,分别开展规则波、不规则波的仿真,研究质心位置、PTO... 提出一种新型双体波浪能转换装置,其主体由浮标和可调节质心的摆体构成。利用AQWA进行频域仿真,获取装置的水动力参数,建立含黏性项的多自由度耦合的时域模型,并将水动力参数代入模型,分别开展规则波、不规则波的仿真,研究质心位置、PTO(power take-off)阻尼对装置性能的影响,最终根据真实海况划分若干不规则波并分别开展仿真,研究装置在真实海况下的发电性能。结果表明,装置可通过调节配重位置在不同周期的波浪中高效发电,且装置在小波高情况下也可以有效利用波浪能量,具有持续的发电能力。 展开更多
关键词 波浪能转换装置 双体点吸收装置 多自由度耦合 非线性模型 不规则波
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基于一种改进PPO算法的无人机空战自主机动决策方法研究 被引量:1
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作者 张欣 董文瀚 +3 位作者 尹晖 贺磊 张聘 李敦旺 《空军工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期77-86,共10页
深度强化学习的应用为无人机自主机动决策提供了新的可能。提出一种基于态势评估模型重构与近端策略优化(PPO)算法相结合的无人机自主空战机动决策方法,为一对一近距空战提供了有效策略选择。首先,建立高保真六自由度无人机模型与近距... 深度强化学习的应用为无人机自主机动决策提供了新的可能。提出一种基于态势评估模型重构与近端策略优化(PPO)算法相结合的无人机自主空战机动决策方法,为一对一近距空战提供了有效策略选择。首先,建立高保真六自由度无人机模型与近距空战攻击模型;其次,基于空战状态划分重构角度、速度、距离和高度态势函数,提出一种描述机动潜力的新型态势评估指标;之后,基于态势函数设计塑形奖励,并与基于规则的稀疏奖励、基于状态转换的子目标奖励共同构成算法奖励函数,增强了强化学习算法的引导能力;最后,设计专家系统作为对手,在高保真空战仿真平台(JSBSim)中对本文工作进行了评估。仿真验证,应用本文方法的智能体在对抗固定机动对手与专家系统对手时算法收敛速度与胜率都得到了有效提升。 展开更多
关键词 PPO算法 机动潜力 六自由度飞机模型 态势函数 近距空战 专家系统
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消能摇摆钢框架结构地震反应的计算方法 被引量:1
17
作者 张文津 李国强 +3 位作者 胡晓华 张惊宙 黄博滔 赵生智 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1866-1873,共8页
消能摇摆钢框架结构(SRF)通过摇摆钢桁架抑制各楼层发生不均匀地震变形,通过位于转动底脚的阻尼器消耗地震输入能量,抗震性能良好.推导消能摇摆钢框架结构的弹性计算方法,提出SRF等效单自由度(SDOF)分析模型,基于等效线性化原理给出SRF... 消能摇摆钢框架结构(SRF)通过摇摆钢桁架抑制各楼层发生不均匀地震变形,通过位于转动底脚的阻尼器消耗地震输入能量,抗震性能良好.推导消能摇摆钢框架结构的弹性计算方法,提出SRF等效单自由度(SDOF)分析模型,基于等效线性化原理给出SRF非线性地震反应的计算方法.采用ATC-63推荐的地震动记录集进行结构弹塑性地震反应分析,得到SRF在3类地震动激励下的延性需求谱.研究表明,由弹性计算方法可以得到SRF在水平作用下的力学反应,等效单自由度分析模型能准确描述整体结构的受力机理和非线性地震反应,依此推导所得的SRF地震反应计算方法可用于预估实际结构的地震反应.相比于普通钢框架结构,SRF屈服后刚度比的取值范围更大,计算所得的延性需求谱与之匹配,可作为设计参考. 展开更多
关键词 摇摆结构 阻尼器 地震反应 等效单自由度模型 延性需求谱
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柔性齿轮运动特性及其振动抑制性能的实验研究 被引量:1
18
作者 童任远 龚俊杰 韦源源 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第8期1440-1446,共7页
在三缸发动机平衡轴齿轮传动系统的传动过程中,存在着较大的振动和噪声问题,为此,提出了一种附加阻尼环的齿轮传动系统刚柔耦合模型,对柔性齿轮结构的运动特性及其振动抑制性能进行了实验研究。首先,采用集中质量法,建立了考虑齿轮间隙... 在三缸发动机平衡轴齿轮传动系统的传动过程中,存在着较大的振动和噪声问题,为此,提出了一种附加阻尼环的齿轮传动系统刚柔耦合模型,对柔性齿轮结构的运动特性及其振动抑制性能进行了实验研究。首先,采用集中质量法,建立了考虑齿轮间隙和时变啮合刚度的附加阻尼环6自由度齿轮传动系统的弯曲-扭转模型,利用石川公式计算出了柔性齿轮的时变啮合刚度,对比了有无阻尼环的齿轮系统的振动响应;然后,搭建了专门的齿轮传动系统测试设备,测试了不同转速下钢齿轮和柔性齿轮的加速度和噪声峰值;最后,设计了激光位移试验台,对比分析了不同转速下齿轮的微抖动,对柔性齿轮的减振效果进行了测试,并验证了理论模型的正确性。研究结果表明:当转速为1000 r/min时,钢齿轮和柔性齿轮的最大加速度信号分别为35.58 m/s^(2)和20.37 m/s^(2);当齿轮转速为4000 r/min时,柔性齿轮的阻尼效果最佳,加速度峰值降低了45.23%,噪声峰值降低了39.06%;钢齿轮的微抖动幅值明显高于柔性齿轮,两者的变化趋势相似。柔性齿轮能有效抑制轮齿微抖动振幅曲线的不平滑、毛刺现象,从而增强了三缸发动机平衡轴系的稳定性。 展开更多
关键词 多自由度系统齿轮传动系统 轮系刚柔耦合模型 石川公式 橡胶圈 动力学分析 阻尼环 柔性齿轮减振效果
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风场下翼伞系统运动特性研究
19
作者 董梁 李岩军 +1 位作者 程杨 余莉 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2024年第5期13-22,共10页
为探究风场对翼伞系统运动特性的影响,建立了翼伞系统六自由度动力学模型,采用龙格库塔法对风场下翼伞系统运动特性进行了仿真计算。在此基础上,开展了翼伞系统在不同风向与不同飞行高度下运动特性变化的对比研究。结果表明:风场会改变... 为探究风场对翼伞系统运动特性的影响,建立了翼伞系统六自由度动力学模型,采用龙格库塔法对风场下翼伞系统运动特性进行了仿真计算。在此基础上,开展了翼伞系统在不同风向与不同飞行高度下运动特性变化的对比研究。结果表明:风场会改变翼伞空速,引起气动角变化,导致翼伞气动性能改变,使系统力、力矩不平衡,系统速度、姿态出现波动,而后重新恢复稳定,稳定后速度略大于无风时飞行速度与风速的矢量和;系统在顺风条件下前俯,逆风条件下后仰,侧风情况下会出现明显的滚转、偏航运动;飞行高度通过影响风速与大气密度改变系统平衡速度,高度越高平衡速度越大,但滑翔比与姿态角变化较小。文章所得风场下翼伞系统运动特性变化规律对翼伞轨迹规划及飞行控制有一定应用价值。 展开更多
关键词 翼伞 动力学建模 六自由度模型 运动特性 平均风 飞行力学
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无人直升机部分姿态约束安全飞行控制
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作者 杜佳玮 李天鸿 +3 位作者 李艳恺 历东平 弋英民 黄宇龙 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1082-1089,共8页
针对无人直升机系统,在保证姿态约束在指定范围的前提下,研究其全自由度控制问题。考虑到系统的强非线性、强耦合性、欠驱动性以及中间控制变量需保证有界等特点,文中通过反馈线性化方法降低非线性和耦合性的强度,设计控制器直接控制3... 针对无人直升机系统,在保证姿态约束在指定范围的前提下,研究其全自由度控制问题。考虑到系统的强非线性、强耦合性、欠驱动性以及中间控制变量需保证有界等特点,文中通过反馈线性化方法降低非线性和耦合性的强度,设计控制器直接控制3个位置自由度和偏航角。同时,利用障碍Lyapunov函数方法局部约束中间变量来间接控制滚转角和俯仰角,保证直升机姿态有界。结合非线性系统控制理论,在保证跟踪误差系统有界的同时对系统进行稳定性分析。最后通过模拟实例验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 全自由度无人直升机 姿态状态约束 反馈线性化 跟踪飞行控制 反步法
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