三自由度并联压电粘滑运动平台

1

作者 孟令伟 杨依领 +2 位作者 吴高华 崔玉国 魏燕定 《光学精密工程》 北大核心 2025年第3期427-437,共11页

针对细胞穿刺、显微操作以及微装配任务中对宏行程、高精度、大负载和多自由度的性能要求,利用压电柔顺机构设计了三自由度并联粘滑驱动平台。将压电纤维片粘贴至拱形驱动机构,构成驱动单元并结合粘滑致动,实现并联平台的大范围高精度... 针对细胞穿刺、显微操作以及微装配任务中对宏行程、高精度、大负载和多自由度的性能要求,利用压电柔顺机构设计了三自由度并联粘滑驱动平台。将压电纤维片粘贴至拱形驱动机构,构成驱动单元并结合粘滑致动,实现并联平台的大范围高精度运动。柱形支撑增强了平台承载能力,万向轴承减小了移动平台的非驱动摩擦,提高整体运动性能。通过有限元法建立拱形柔顺驱动单元的静力学模型,并对输出位移和固有频率进行仿真分析。最后,搭建实验测试系统验证平台性能。实验表明,在步进模式下,压电粘滑平台沿X,Y向平动的最大单步位移可达294.7μm和304.5μm,绕Z轴转动的最大单步转角为9.96 mrad,最大垂直负载为110 N;在扫描模式下,平动和转动的位移分辨率分别为6 nm和0.28μrad。因此,所设计的并联压电粘滑平台满足精密微操作任务所需的性能要求。 展开更多

关键词 压电驱动 柔顺机构 粘滑运动 三自由度

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多固定翼无人机非奇异有限时间容错编队协同控制研究

2

作者 卢建华 袁泽浩 +2 位作者 王宁 刘蕊 吕德坤 《航空兵器》 北大核心 2025年第2期48-58,共11页

编队协同控制技术作为无人机任务执行的核心和关键,受到强对抗环境中的自然条件和任务时间约束等因素影响,无人机编队协同控制面临着“执行器故障”和“渐近收敛(收敛时间趋于无穷)”等挑战。本文针对一类六自由度多固定翼无人机编队系... 编队协同控制技术作为无人机任务执行的核心和关键,受到强对抗环境中的自然条件和任务时间约束等因素影响,无人机编队协同控制面临着“执行器故障”和“渐近收敛(收敛时间趋于无穷)”等挑战。本文针对一类六自由度多固定翼无人机编队系统,提出一种执行器故障条件下非奇异有限时间容错编队协同控制策略。首先,对于固定翼无人机的速度和姿态系统,设计了相应的有限时间编队协同控制算法,并通过引入新型切换函数有效解决了控制器中可能出现的奇异值问题。其次,设计了基于故障参数的自适应更新律。最后,基于有限时间稳定性理论,证明了控制算法的有限时间稳定性,并通过半实物仿真试验,验证了所提控制方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 无人机 六自由度 有限时间控制 执行器故障 奇异值 编队协同控制

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多自由度气动软体手部康复驱动器 被引量：1

3

作者 胡国旭 李一青 +1 位作者 程一轩 王涵 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期46-53,共8页

针对软体手部康复驱动器自由度单一的问题,提出一种适应人手运动特点的多自由度软体手部康复驱动器。通过在3个关节处配置锯齿结构半波纹管气腔,并在掌指关节位置增加双向方形气腔,分别实现手指的屈伸、收展运动。根据分段常曲率假设模... 针对软体手部康复驱动器自由度单一的问题,提出一种适应人手运动特点的多自由度软体手部康复驱动器。通过在3个关节处配置锯齿结构半波纹管气腔,并在掌指关节位置增加双向方形气腔,分别实现手指的屈伸、收展运动。根据分段常曲率假设模型建立驱动器气腔的弯曲角度与输入气压之间的非线性关系,并通过有限元分析探究气腔壁厚、长度、间距及数目与气腔弯曲性能的关系。采用硅胶灌注成型制作软体手部康复驱动器并搭建实验平台,对其进行弯曲性能测试。特性测试结果表明,当气压为60 kPa时,驱动器收展角度为21.8°;当气压为25 kPa时,驱动器屈曲角度为254.8°,符合人体手指运动范围。 展开更多

关键词 软体驱动器 康复 多自由度

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压电型精密位移驱动器的研究进展 被引量：20

4

作者 华顺明 程光明 +1 位作者 阚君武 杨志刚 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期192-195,共4页

把压电型精密驱动器按技术特点分为直动式、步进式/蠕动式和惯性式三类,列举了各类中的国内外典型机构,分析各类驱动机构的工作原理、优势、缺点、适用场合及研究的活跃点,对进一步研究多自由度精密位移驱动器具有指导意义。

关键词 压电陶瓷驱动器 精密驱动 自由度 驱动原理

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平面电磁阻尼器的特性分析 被引量：8

5

作者 张赫 寇宝泉 +2 位作者 金银锡 杨国龙 赵雄浩 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第21期138-144,203,共7页

电磁阻尼器是一种利用涡流阻尼作用使运动系统的震荡快速衰减的装置。在一些工业场合中,系统往往需要多自由度的阻尼力,传统方法是采用多个单自由度阻尼器进行组合,但是存在机械结构与系统构成复杂的缺点。该文提出一种平面电磁阻尼器,... 电磁阻尼器是一种利用涡流阻尼作用使运动系统的震荡快速衰减的装置。在一些工业场合中,系统往往需要多自由度的阻尼力,传统方法是采用多个单自由度阻尼器进行组合,但是存在机械结构与系统构成复杂的缺点。该文提出一种平面电磁阻尼器,该阻尼器能够利用一个运动部件同时提供两正交方向的电磁阻尼力,具有结构简单、安全可靠等优点,可应用在光刻机工件台等需要两自由度快速稳定定位的场合中。介绍了平面电磁阻尼器的结构和工作原理,利用磁荷法和镜像法对永磁阵列的三维空间磁场进行解析,推导出电磁阻尼力的解析表达式。利用有限元对影响电磁阻尼力的尺寸参数进行分析,得到电磁阻尼力及阻尼系数的变化规律。实验结果与理论计算基本一致,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 电磁阻尼器 两自由度 永磁阵列 磁场解析

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一种新颖的永磁偏置三自由度电磁轴承 被引量：32

6

作者 李冰 邓智泉 严仰光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期81-85,共5页

为了使磁轴承系统减小尺寸、改善动态性能和降低成本 ,提出一种将轴向磁轴承和径向磁轴承的功能相结合的永磁偏置三自由度电磁轴承 ,对其磁悬浮机理进行了研究 ,用等效磁路法建立了这种电磁轴承轴向力和径向力数学模型 ,利用三维网格图... 为了使磁轴承系统减小尺寸、改善动态性能和降低成本 ,提出一种将轴向磁轴承和径向磁轴承的功能相结合的永磁偏置三自由度电磁轴承 ,对其磁悬浮机理进行了研究 ,用等效磁路法建立了这种电磁轴承轴向力和径向力数学模型 ,利用三维网格图直观地分析了轴向力和径向力的耦合状况 ,理论分析表明 ,在平衡位置附近这种磁轴承 3个自由度之间是解耦的。作者研制了一套实验样机 ,利用简单的分散控制实现了 3自由度的稳定悬浮 ,并给出了部分实验结果。实验很好地验证了理论分析的结果 ,这种新颖的电磁轴承适合应用于飞轮储能、空调压缩机、涡轮分子泵等高速应用场合。 展开更多

关键词 永磁电磁轴承 三自由度 悬浮力

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一种高功率密度的二自由度电磁执行器 被引量：3

7

作者 常思勤 李波 林树森 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期56-61,共6页

针对高效节能的科技发展趋势,提出一种具有直驱特性和高功率密度的二自由度电磁执行器(two degree of freedom electromagnetic actuator,2-DOF EMA)。2-DOF EMA集直动与转动功能于一体,提高了系统结构的紧凑性;系统取消了运动转换装置... 针对高效节能的科技发展趋势,提出一种具有直驱特性和高功率密度的二自由度电磁执行器(two degree of freedom electromagnetic actuator,2-DOF EMA)。2-DOF EMA集直动与转动功能于一体,提高了系统结构的紧凑性;系统取消了运动转换装置,将电能直接转化为运动所需的机械能,从而提高其传动效率。在完成整体结构设计与三维建模的基础上,介绍了2-DOF EMA的工作原理并建立其系统数学模型,进而完成2-DOF EMA工作特性的仿真研究与台架测试工作。结果表明,2-DOF EMA的最大驱动力超过1 200 N,直线运动20 mm仅需14.7 ms;驱动转矩可达2.5 N·m,转过22°角位移需要的时间为13.5 ms,且仍有进一步提高的余地。 展开更多

关键词 二自由度电磁执行器 高效节能 直驱 高功率密度 工作特性

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基于直接驱动技术的AMT换挡系统 被引量：2

8

作者 常思勤 林树森 李波 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期934-940,共7页

为减少机械式自动变速器(AMT)换挡时间,研制了一种基于直接驱动技术的AMT换挡系统,核心器件是二自由度电磁执行器。描述了执行器结构和工作原理,并建立执行器电、磁、机耦合的仿真模型。在保证较好的换挡品质的前提下,从高性能执行器的... 为减少机械式自动变速器(AMT)换挡时间,研制了一种基于直接驱动技术的AMT换挡系统,核心器件是二自由度电磁执行器。描述了执行器结构和工作原理,并建立执行器电、磁、机耦合的仿真模型。在保证较好的换挡品质的前提下,从高性能执行器的应用、换挡分段控制方法、换挡力规律以及换挡重叠协调控制等方面分析了减少AMT换挡时间的可行性。通过台架试验获得了基于直接驱动技术的AMT换挡系统减少换挡时间的定量结果。结果表明在保证较好换挡品质的前提下,该系统是有效的。 展开更多

关键词 直接驱动 机械式自动变速器 二自由度 电磁执行器 换挡时间

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多自由度全自动引信辐照实验台的研制与性能测试 被引量：6

9

作者 熊久良 武占成 +1 位作者 孙永卫 毕军建 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1715-1721,共7页

为解决引信辐照实验中姿态模拟难题,利用光纤控制、机械传动、屏蔽设计等方法,研制了一种多自由度全自动引信辐照实验台。整体设计了实验台实现方案,具体分析了相关模块的设计原理与实现方法,并对实验台的性能进行了测试。结果表明:实... 为解决引信辐照实验中姿态模拟难题,利用光纤控制、机械传动、屏蔽设计等方法,研制了一种多自由度全自动引信辐照实验台。整体设计了实验台实现方案,具体分析了相关模块的设计原理与实现方法,并对实验台的性能进行了测试。结果表明:实验台能够实现引信0~360°范围的角度调整,调整精度为1°,距离调整精度为1 cm;连续波辐照时场强误差小于6 V/m,强电磁脉冲辐照时场强误差小于2.6 kV/m。测试结果证明,该实验台可实现引信多自由度全自动姿态控制与调整,并完全适用于连续波和强电磁脉冲等辐照实验环境。 展开更多

关键词 多自由度全自动 引信 辐照实验台 连续波 强电磁脉冲 性能测试

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多自由度系统振动控制仿真和实验 被引量：7

10

作者 王宝峰 李琳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期58-60,共3页

对于复杂的多自由度系统的振动控制 ,耦合问题是一个难点。分析分析了对多自由度系统采用多个单输入单输出的控制方法的条件 ,即控制线性系统的一组广义坐标来达到控制整个系统的目的。应用这种理论 ,对一个两自由度系统进行了实验研究 ... 对于复杂的多自由度系统的振动控制 ,耦合问题是一个难点。分析分析了对多自由度系统采用多个单输入单输出的控制方法的条件 ,即控制线性系统的一组广义坐标来达到控制整个系统的目的。应用这种理论 ,对一个两自由度系统进行了实验研究 ,并采用六组独立的LMS自适应算法 ,对一种特殊的六自由度结构———立方Stewart平台———进行振动控制过程仿真 ,实验和仿真效果均把原振动减小了 90 %以上。 展开更多

关键词 多自由度系统 振动控制 仿真 立方Stewart平台 LMS自适应算法

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用于灵巧手的新型两自由度关节机构 被引量：2

11

作者 刘博 郭卫东 张玉茹 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期40-42,共3页

提出并设计完成了一种用于灵巧手的两自由度关节机构 ,该机构用于连接灵巧手的下指节与掌骨节 ,使得下指节相对掌骨节同时实现屈曲和侧展 2个运动 .在完成两自由度关节机构设计的基础上 ,对该机构进行了运动学分析 ,并应用虚拟样机技术... 提出并设计完成了一种用于灵巧手的两自由度关节机构 ,该机构用于连接灵巧手的下指节与掌骨节 ,使得下指节相对掌骨节同时实现屈曲和侧展 2个运动 .在完成两自由度关节机构设计的基础上 ,对该机构进行了运动学分析 ,并应用虚拟样机技术进行了验证 . 展开更多

关键词 机构 关节 虚拟样机 灵巧手

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基于2自由度电磁执行器的AMT换挡机构设计 被引量：1

12

作者 李波 常思勤 +1 位作者 林树森 葛文庆 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期321-326,共6页

为进一步缩短换挡时间和提高换挡品质,提出一种基于2自由度电磁执行器(2-DOF EMA)的电控机械式自动变速器(AMT)换挡机构。2-DOF EMA集平移(±10mm)和转动(±22°)于一体,且运动时互不干涉,可实现无中间传动环节的直接驱动换... 为进一步缩短换挡时间和提高换挡品质,提出一种基于2自由度电磁执行器(2-DOF EMA)的电控机械式自动变速器(AMT)换挡机构。2-DOF EMA集平移(±10mm)和转动(±22°)于一体,且运动时互不干涉,可实现无中间传动环节的直接驱动换挡,平移质量和转动惯量分别较常规AMT换挡机构减小30%和80%以上。参考实车变速器和离合器的规格参数,研制了AMT换挡过程试验台架,通过试验验证了所提出技术方案的可行性。结果表明,该换挡方案可实现摘、选挡的"边摘边选"功能;常用换挡参数下换挡时,摘、选挡总时间控制在40ms以内,空挡至目标挡位的挂挡时间约为120ms,提升了AMT的换挡品质,且仍有进一步提高的余地。 展开更多

关键词 电控机械自动变速器 换挡机构 2自由度电磁执行器 换挡品质

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电磁发射弹丸飞行弹道仿真 被引量：7

13

作者 李湘平 鲁军勇 +2 位作者 冯军红 李开 杜佩佩 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期25-32,共8页

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究,在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上,采用时频分析和涡流分析方法,建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动,采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产... 针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究,在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上,采用时频分析和涡流分析方法,建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动,采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动,从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例,仿真分析了弹丸以1117m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响,并得到其飞行200m的弹道曲线。仿真结果表明,受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响,弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差,其中炮口扰动引起的偏差最大,其次是弹托分离。 展开更多

关键词 电磁发射弹丸 六自由度方程 飞行弹道 炮口扰动 弹托分离

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冗余驱动电液振动台建模仿真及试验研究 被引量：3

14

作者 赵敏 关广丰 +1 位作者 熊伟 王海涛 《液压与气动》 北大核心 2015年第7期7-11,共5页

冗余驱动振动台不仅可以提供较大的推力,还可以提高振动台加速度均匀度。冗余驱动电液振动台主要包括机械、液压、控制系统,要对系统的性能和控制策略进行研究,需要对系统各部分进行详细建模。运用Simulink/Sim Mechanics对机械结构部... 冗余驱动振动台不仅可以提供较大的推力,还可以提高振动台加速度均匀度。冗余驱动电液振动台主要包括机械、液压、控制系统,要对系统的性能和控制策略进行研究,需要对系统各部分进行详细建模。运用Simulink/Sim Mechanics对机械结构部分建模,采用AMESim对液压激振系统建模,运用Simulink建立控制系统的完整模型,通过各软件之间的接口将系统各个部分联合,建立振动台系统的联合仿真模型,采用机电液联合仿真的方法进行仿真分析,通过与试验结果的对比验证了仿真模型的正确性。 展开更多

关键词 两自由度冗余振动台 机电液联合仿真 AMESIM SIMMECHANICS

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水轮发电机组横/轴有限元振动分析 被引量：11

15

作者 张雷克 范宇宏 +2 位作者 张金剑 马震岳 王雪妮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期64-69,98,共7页

针对机械和电磁故障引起的水轮发电机组轴系振动问题,基于单节点4自由度Euler梁,将轴向位移纳入整体结构建立了单节点5自由度机组转子-轴承系统有限元模型。利用Newmark-β和Newton-Raphson相结合方法对系统进行求解,借助轴心轨迹图分... 针对机械和电磁故障引起的水轮发电机组轴系振动问题,基于单节点4自由度Euler梁,将轴向位移纳入整体结构建立了单节点5自由度机组转子-轴承系统有限元模型。利用Newmark-β和Newton-Raphson相结合方法对系统进行求解,借助轴心轨迹图分别讨论了是否考虑轴向自由度和轴向电磁力下质量偏心、静偏心对系统横向振动特性的影响。结果表明:轴向自由度的加入对系统运动轨迹形态及大小起到了积极改变作用。轴向电磁力与动、静偏心下不平衡磁拉力形成电磁激励耦联效应,二者共同作用使系统横向运动振幅明显增大。因此,在水轮发电机组轴系建模及分析过程中应充分考虑轴向自由度及相关荷载作用影响。 展开更多

关键词 水轮发电机组 有限元法 轴向自由度 轴向电磁力 动、静偏心

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多维微传动平台设计及基于RPY角的运动特性分析 被引量：4

16

作者 林超 才立忠 +1 位作者 纪久祥 刘垒 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期46-52,共7页

为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次... 为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次性加工,得到具有大行程的一体式传动平台.通过齐次坐标变换得到了补充修正后的RPY(滚动-俯仰-偏转)角姿态描述方法,利用此方法分析传动平台的运动特性,通过虚功原理和坐标变换理论,建立了微传动平台的运动学模型,得到了压电陶瓷驱动位移与传动平台运动位移之间的映射关系,以及微传动平台6个方向的静态刚度及其变化规律.利用ANSYS12.0对传动平台进行有限元仿真,并搭建实验平台进行实验测试,实验结果与理论模型和仿真结果的对比分析验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性. 展开更多

关键词 精密传动 六自由度 压电制动器 RPY角 运动特性 坐标变换

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大型模拟地震振动台主要参数的确定及技术经济分析 被引量：16

17

作者 方重 《世界地震工程》 CSCD 2001年第4期135-138,共4页

简述了大型模拟地震振动台主要参数的选定原则，并介绍了其组成部分的技术经济分析．

关键词 模拟地震振动台 自由度 作动器 伺服阀 抗震试验

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气动式微位移驱动器的结构设计及其性能分析 被引量：2

18

作者 张礼华 王康 王树林 《液压与气动》 北大核心 2016年第12期10-15,共6页

为便于精密机床的微进给控制,研究了一种新型的气压式微位移驱动器。根据微驱动器的工作原理,在简化模型的基础上,对驱动器进行了结构设计,用有限元方法分析了微驱动器与微驱动台的主要性能,并且采用实验验证了该设计的合理性。研究结... 为便于精密机床的微进给控制,研究了一种新型的气压式微位移驱动器。根据微驱动器的工作原理,在简化模型的基础上,对驱动器进行了结构设计,用有限元方法分析了微驱动器与微驱动台的主要性能,并且采用实验验证了该设计的合理性。研究结果表明,该驱动器结构简单、可靠,具有良好的输入输出线性度,耦合位移很小,是一种良好的二维可控驱动方式,在精密加工与精密测量中有着广阔的应用前景。 展开更多

关键词 气压驱动 微位移驱动器 线性度 二自由度

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基于D-H算法的六自由度天线控制臂的研究 被引量：2

19

作者 张凯 李万莉 +1 位作者 陈熙巍 游张平 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第12期25-27,共3页

在进行EMC测试过程中,需要架设天线来产生电磁环境。针对架设天线的机械臂功能的要求,采用D-H方法研究六自由度机械臂,对其进行运动学分析。实现架设天线、控制天线所需的位置和姿态,实现其改变天线距测试物体的距离来实现特定要求的电... 在进行EMC测试过程中,需要架设天线来产生电磁环境。针对架设天线的机械臂功能的要求,采用D-H方法研究六自由度机械臂,对其进行运动学分析。实现架设天线、控制天线所需的位置和姿态,实现其改变天线距测试物体的距离来实现特定要求的电磁场。 展开更多

关键词 电磁环境 D-H算法 六自由度

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大型模拟地震振动台液压部件参数的计算 被引量：2

20

作者 方重 曹文清 《世界地震工程》 CSCD 2002年第3期85-88,共4页

本文简述了在大型模拟地震振动台主要性能参数的选定之后,怎样计算出关键液压部件的参数和容量。

关键词 模拟地震振动台 自由度 加振器 伺服阀 抗震试验 液压部件

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