基于混合插值规划的机械手腕关节用球形电机刚柔耦合系统

1

作者 刘亚坤 过希文 +1 位作者 王群京 廖先达 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期139-148,共10页

球形电机能够实现空间三自由度运动,为实现无传动球形关节和智能顺应性设备提供了支持。但现有球形电机驱动机械手存在负载自重比小、直驱受限等问题,难以满足高精度、轻量化的轨迹规划需求。针对以上问题,设计了一种新颖的球形电机刚... 球形电机能够实现空间三自由度运动,为实现无传动球形关节和智能顺应性设备提供了支持。但现有球形电机驱动机械手存在负载自重比小、直驱受限等问题,难以满足高精度、轻量化的轨迹规划需求。针对以上问题,设计了一种新颖的球形电机刚柔耦合系统,并提出了一种应用于系统的“三次多项式+改进的四次多项式”的混合多项式轨迹规划方法,并与单一的多项式轨迹规划方法进行比较。首先,基于Hamilton原理建立了机械手在随动坐标系下的偏微分动力学模型,并结合球形电机动力学模型构造刚柔耦合系统动力学模型。然后,采用改进的混合多项式轨迹规划方法实现了刚柔耦合系统的反演滑模跟踪控制。最后,搭建了机械手腕关节用球形电机刚柔耦合系统试验平台。仿真和试验结果表明,该方法能够避免了系统因角加速度设置不合理引起的波动以及间断问题,使得系统机械磨损更小、运动更加平稳,角速度的波动问题也得到了改善,验证了方案的有效性和准确性。 展开更多

关键词 球形电机 刚柔耦合系统 轨迹规划 混合多项式插值 反演滑模控制

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高斯最小拘束原理在一类刚柔耦合系统分析中的应用 被引量：12

2

作者 董龙雷 闫桂荣 +3 位作者 杜彦亭 余建军 牛宝良 李荣林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期347-351,共5页

应用高斯最小拘束原理 ,提出了对一类刚柔耦合系统的有限段建模方法 ,将悬臂梁的大范围运动综合到系统模型中 ,比较完整地反映了系统的动力学特征。仿真结果及误差分析表明该方法具有一定的精度。高斯最小拘束原理具有统一的表达形式 ,... 应用高斯最小拘束原理 ,提出了对一类刚柔耦合系统的有限段建模方法 ,将悬臂梁的大范围运动综合到系统模型中 ,比较完整地反映了系统的动力学特征。仿真结果及误差分析表明该方法具有一定的精度。高斯最小拘束原理具有统一的表达形式 ,并可全面反映系统的惯量效应 ,适合于此类刚柔耦合系统的建模及分析。 展开更多

关键词 高斯最小拘束原理 有限段建模 刚柔耦合系统 机械系统

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基于虚拟样机技术的刚柔耦合系统动力学仿真(英文) 被引量：4

3

作者 贺朝霞 刘更 +2 位作者 吴立言 王毅 何亚银 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第19期5328-5331,共4页

基于集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机技术,提出一种刚柔耦合系统动力学建模与仿真的方法。根据刚柔耦合动力学方程,建立计及刚体运动与弹性变形的系统虚拟样机。对于运动副间隙、摩擦力以及制造误差引起的建模与仿真误差,通过对比... 基于集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机技术,提出一种刚柔耦合系统动力学建模与仿真的方法。根据刚柔耦合动力学方程,建立计及刚体运动与弹性变形的系统虚拟样机。对于运动副间隙、摩擦力以及制造误差引起的建模与仿真误差,通过对比试验结果选择系统特征参数为修正因子进行调整,从而补偿以上因素对建模和仿真精度的影响。利用三维实体建模技术、有限元技术以及多体动力学分析,依照虚拟样机仿真和试验的建模仿真流程,完成了曲柄滑块机构的刚柔耦合动力学仿真实例。与试验对比结果表明建模方法和仿真流程的有效性和实用性。 展开更多

关键词 虚拟样机 刚柔耦合系统 动力学仿真 修正因子

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末敏弹刚柔耦合系统动力学模型及仿真 被引量：13

4

作者 郭锐 刘荣忠 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期10-14,共5页

基于Kane方法建立了末敏弹刚柔耦合系统动力学模型并进行了仿真计算。模型将降落伞处理为柔性体,并用模态展开法表达降落伞的弹性位移,用混合坐标来表达降落伞的位置,进行末敏弹系统的运动学分析。选取与末敏弹系统姿态相关的10个广义坐... 基于Kane方法建立了末敏弹刚柔耦合系统动力学模型并进行了仿真计算。模型将降落伞处理为柔性体,并用模态展开法表达降落伞的弹性位移,用混合坐标来表达降落伞的位置,进行末敏弹系统的运动学分析。选取与末敏弹系统姿态相关的10个广义坐标,引入偏速度,分别推导相应的广义惯性力、广义主动力和广义内力。根据Kane方法的多柔体动力学理论,建立了10自由度的末敏弹系统刚柔两体动力学方程。利用该模型,用MATLAB进行编程计算,得到了某型末敏弹系统稳态扫描段的弹道结果,为末敏弹系统的总体设计提供参考。 展开更多

关键词 机械学 刚柔耦合系统 末敏弹 动力学模型 KANE方法

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刚柔耦合系统动力学建模新方法 被引量：5

5

作者 王建明 洪嘉振 刘又午 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期194-197,共4页

作高速大范围运动的机械系统 ,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象 ,传统动力学理论难以计及这种影响。通过 Kane方程在保证变形广义坐标完全精确到一阶项的前提下建立了系统一阶完备动力学方程。通过与传统动力学方程的对比分析 ... 作高速大范围运动的机械系统 ,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象 ,传统动力学理论难以计及这种影响。通过 Kane方程在保证变形广义坐标完全精确到一阶项的前提下建立了系统一阶完备动力学方程。通过与传统动力学方程的对比分析 ,揭示了传统建模方法不仅遗失了动力刚度项 ,同时遗失了某些刚柔耦合惯性项。本文提出了一种通过对传统非完备动力学方程的修正以获得一阶完备动力学方程的新方法。 展开更多

关键词 机械系统 刚柔耦合系统 动力刚化现象 动力学建模 KANE方程 动力学方程

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一类刚柔耦合系统的动力刚化分析 被引量：11

6

作者 章定国 朱志远 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期21-25,33,共6页

该文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究,采用微元法建立了中心刚体作任意三维运动时梁作横向二维振动和纵向一维振动的柔性梁动力学方程,此动力学方程计及了动力刚化效应。采用假设模态法对柔性梁进行离散,离散... 该文对附着在空间运动体上柔性悬臂梁的动力刚化问题进行了研究,采用微元法建立了中心刚体作任意三维运动时梁作横向二维振动和纵向一维振动的柔性梁动力学方程,此动力学方程计及了动力刚化效应。采用假设模态法对柔性梁进行离散,离散时计及了横向变形对纵向变形的耦合。通过一个仿真算例分析了动力刚化效应对梁变形运动的深刻影响。 展开更多

关键词 刚柔耦合系统 动力刚化 动力学建模

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刚柔耦合系统动力学建模及分析 被引量：11

7

作者 胡振东 洪嘉振 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1999年第10期1087-1093,共7页

准确预测经历大范围刚体运动和弹性变形的柔性体的行为,是当前柔性多体系统动力学领域关注的主要课题·　基于线性理论的传统方法由于无法计及动力刚化效应,导致在许多实际应用中得到错误的结果·　本文从离心力势场的概念出发... 准确预测经历大范围刚体运动和弹性变形的柔性体的行为,是当前柔性多体系统动力学领域关注的主要课题·　基于线性理论的传统方法由于无法计及动力刚化效应,导致在许多实际应用中得到错误的结果·　本文从离心力势场的概念出发,应用Hamilton原理建立了具有动力刚化效应的刚柔耦合系统的运动方程,证明了该方程解的周期性,并采用了Frobenius方法给出了其精确解的一般形式·　通过算例分析了刚体运动对弹性运动的模态和频率的影响· 展开更多

关键词 刚柔耦合系统 建模 动力学 柔性多体系统

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MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性 被引量：3

8

作者 郑彤 章定国 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期993-998,共6页

为了研究ADAMS软件对工程中因为刚柔耦合产生的高速及大变形问题的解决能力,通过分析其多体系统动力学理论基础,发现ADAMS软件在柔性体刚柔耦合方面存在的缺陷。以MSC.ADAMS软件为基本仿真软件,通过ANSYS软件与其联合使用,对旋转柔性板... 为了研究ADAMS软件对工程中因为刚柔耦合产生的高速及大变形问题的解决能力,通过分析其多体系统动力学理论基础,发现ADAMS软件在柔性体刚柔耦合方面存在的缺陷。以MSC.ADAMS软件为基本仿真软件,通过ANSYS软件与其联合使用,对旋转柔性板和柔性梁的动力学问题进行仿真。将仿真结果与现有文献的计算结果进行比较,说明ADAMS在考虑大变形以及高转速刚柔耦合动力学计算方面的局限性。在计算高速以及大变形问题时,ADAMS结果发散,计算失效,而一次模型的结果是收敛和准确的。 展开更多

关键词 高速 大变形 刚柔耦合系统 多体系统 动力学 柔性体

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一类含间隙铰的刚柔耦合系统动力学研究 被引量：1

9

作者 李铁寿 苟兴宇 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2000年第1期13-17,共5页

研究一类含间隙铰的结构对称的刚柔耦合系统的动力学建模及仿真问题。在该系统中， 柔性附件被简化为一段带有端部集中质量的无质量轻梁。首先，提出了轻梁双刚度的新概念； 基于运动关系的分析， 运用达朗贝尔原理导出了该耦合系统的... 研究一类含间隙铰的结构对称的刚柔耦合系统的动力学建模及仿真问题。在该系统中， 柔性附件被简化为一段带有端部集中质量的无质量轻梁。首先，提出了轻梁双刚度的新概念； 基于运动关系的分析， 运用达朗贝尔原理导出了该耦合系统的五自由度动力学方程； 然后细致讨论了系统作反对称初值响应运动的情况，指出该响应中存在一种低频反对称振荡运动和两种高频反对称模态运动。由于两种高频运动的存在， 在数值仿真时， 需要选用足够小的步长， 才能获得可信的数值结果。仿真表明， 展开更多

关键词 铰链间隙 刚柔耦合系统 动力学 轻梁双刚度 航天

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1/4车体-梁体伸缩缝刚柔耦合系统研究 被引量：2

10

作者 高斌 王少华 张露 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期488-493,共6页

运用RecurDyn多体动力学仿真平台在全钢载重子午线轮胎背景下提出一种新型车-梁伸缩缝刚柔耦合系统,利用该系统模拟1/4车体过伸缩缝的整个接触过程,分别以车体及梁体伸缩缝的动态响应与传统仿真结果对比分析。研究表明,新型耦合系统仿... 运用RecurDyn多体动力学仿真平台在全钢载重子午线轮胎背景下提出一种新型车-梁伸缩缝刚柔耦合系统,利用该系统模拟1/4车体过伸缩缝的整个接触过程,分别以车体及梁体伸缩缝的动态响应与传统仿真结果对比分析。研究表明,新型耦合系统仿真波形与传统方法一致且该波形对耦合系统中两种影响因子响应灵敏,验证了耦合系统良好的接触动态特性;通过加强边梁与梁体的连接及桥梁端部结构可显著提高梁体接触稳定性,采用新型轮胎的车体过缝时不应超过80 km/h,该耦合系统为车-梁伸缩缝的联合动态仿真提供了一种行之有效的新方法。 展开更多

关键词 伸缩缝 刚柔耦合系统 振动响应 动力学 RECURDYN

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车载导弹刚柔耦合系统发射过程仿真分析 被引量：2

11

作者 杜振宇 王学智 程永强 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期9-12,共4页

为了研究车载导弹武器系统中关键构件柔性变形对导弹发射的重要影响,应用刚柔耦合动力学理论,在虚拟样机软件ADAMS中建立车载导弹刚柔耦合动力学模型。采用有限元和Beam梁理论分别建立柔性体模型,将其导入ADAMS中完成装配。通过对仿真... 为了研究车载导弹武器系统中关键构件柔性变形对导弹发射的重要影响,应用刚柔耦合动力学理论,在虚拟样机软件ADAMS中建立车载导弹刚柔耦合动力学模型。采用有限元和Beam梁理论分别建立柔性体模型,将其导入ADAMS中完成装配。通过对仿真结果的对比分析,得到了两种柔性体对导弹初始姿态和离轨参数的影响规律。结果表明利用有限元建立的柔性体精度更高,更符合研究需要。 展开更多

关键词 车载导弹 刚柔耦合系统 虚拟样机 有限元 仿真

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求解刚柔耦合系统动力学方程的迭代法 被引量：2

12

作者 马吉胜 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1997年第4期344-347,共4页

该文提出了一种求解刚柔耦合系统动力学方程的迭代法。该方法借鉴了结构分析中的子结构法的基本思想，并将子结构间的协调条件做了扩充。通过子结构间的力传递使子结构发生联系，从而降低了耦合程度，得到了收敛的数值解。文中给出的一... 该文提出了一种求解刚柔耦合系统动力学方程的迭代法。该方法借鉴了结构分析中的子结构法的基本思想，并将子结构间的协调条件做了扩充。通过子结构间的力传递使子结构发生联系，从而降低了耦合程度，得到了收敛的数值解。文中给出的一个简单系统的例子显示了该方法的可行性。 展开更多

关键词 动力学 迭代法 刚柔耦合系统

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内燃动车动力包刚柔耦合系统动力学特性分析 被引量：3

13

作者 贾尚帅 王兴民 +1 位作者 赵新利 黄燕 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第2期57-61,共5页

以某带空冷、静压泵装置双子系统的典型内燃电传动车组动力包为研究对象,分别考虑构架刚性和柔性建立动力学模型,研究中间构架柔性对带双子系统的双层隔振系统模态特性和谐响应的影响。研究表明:构架柔性对机组整机振动能量的影响很小,... 以某带空冷、静压泵装置双子系统的典型内燃电传动车组动力包为研究对象,分别考虑构架刚性和柔性建立动力学模型,研究中间构架柔性对带双子系统的双层隔振系统模态特性和谐响应的影响。研究表明:构架柔性对机组整机振动能量的影响很小,最大仅有0.58%;考虑构架柔性后,构架上的振动响应在整个频段上仍是以刚体振动模态响应为基础,对于构架结构振动响应的影响表现为在(20~40)Hz两条振动响应曲线相互交错;在40Hz以上,构架结构振动响应表现为在刚体振动模态响应曲线基础上的叠加。 展开更多

关键词 双层隔振系统 刚柔耦合系统 多刚体系统 自由振动 强迫振动

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内燃动车组动力包刚柔耦合双层隔振系统动力学建模及参数影响分析 被引量：1

14

作者 李超 余康凡 +1 位作者 张建润 刘晓波 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期71-79,47,共10页

动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电... 动力包系统为内燃动车组的重要组成部分,其隔振性能直接关系到动车组的运行安全性及乘坐舒适性。针对动力包刚柔耦合双层隔振系统,提出了一种基于子结构频响函数综合的动力包刚柔耦合双层隔振系统建模方法。该方法将动力包系统分为发电机组、散热器机组、公共构架和车体地板子结构,通过2次频响函数综合建立了公共构架B-基础D综合体和机组刚体的频响函数表达式,大大提升了建模效率与计算速度,对工程计算和设计具有重要的价值。通过与ABAQUS软件中有限元频响结果进行对比,验证了该方法的正确性与计算精度。以某型内燃动车组动力包系统为研究对象,利用该建模方法,结合动力包系统实际隔振设计需求,研究了子结构质量比、子结构刚度、子结构阻尼、各级隔振器刚度及阻尼等参数对动力包系统隔振性能的影响规律,为内燃动车组动力包隔振系统设计及优化提供了理论支撑。 展开更多

关键词 动力包刚柔耦合双层隔振系统 频响函数综合 刚柔耦合 隔振性能 功率流

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大型刚柔耦合车辆动力学系统仿真研究 被引量：21

15

作者 朴明伟 丁彦闯 +1 位作者 李繁 兆文忠 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期875-881,924,共8页

为缩减柔性体集成规模,满足约束作用精度要求,提出了一种体现柔性体约束运动特征的接口处理技术对策及其相应预载方法。特征约束模态体现了柔性体接口界面的主要静态变形特征,必须全部保留。为此,根据柔性体受力分析将复杂约束划分为主... 为缩减柔性体集成规模,满足约束作用精度要求,提出了一种体现柔性体约束运动特征的接口处理技术对策及其相应预载方法。特征约束模态体现了柔性体接口界面的主要静态变形特征,必须全部保留。为此,根据柔性体受力分析将复杂约束划分为主要约束和辅助约束。以最少的约束模态数目实现主要约束,利用弹性约束内力逼近辅助约束。按照具体的约束变形情况,在子结构模态求解之前,合理确定固有模态的截取。由于柔性体预载变形,刚柔耦合系统只能以部件或构件刚性耦合方式进行预载分析。D35钳夹车刚柔耦合仿真表明,上述技术对策的应用不仅得到了与动应力试验相吻合的内力分析结果,而且验证了其柔性体摩擦约束的稳定性。 展开更多

关键词 刚柔耦合系统 钳夹车 动态仿真 子结构模态综合

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考虑“动力刚化”的刚柔耦合多体系统动力学建模的子系统法 被引量：11

16

作者 余纪邦 章定国 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期409-413,共5页

该文以转动刚体和其上固结的柔性梁组成的刚柔耦合系统为对象,利用子系统法研究了该系统的动力学问题并建立了耦合的动力学方程,此动力学方程考虑了“动力刚体”项。该文所提供的子系统法具有建模效率高,系统方程耦合度低等优点。文末... 该文以转动刚体和其上固结的柔性梁组成的刚柔耦合系统为对象,利用子系统法研究了该系统的动力学问题并建立了耦合的动力学方程,此动力学方程考虑了“动力刚体”项。该文所提供的子系统法具有建模效率高,系统方程耦合度低等优点。文末给出的算例说明了方法的正确性。 展开更多

关键词 刚柔耦合系统 子系统法 动力学

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一类刚柔耦合非线性系统的动力学建模 被引量：5

17

作者 陈予恕 杨彩霞 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2000年第3期60-65,共6页

用拉格朗日方程推导了带有大型天线的地球同步轨道卫星这一特定的刚柔耦合多体系统的动力学方程。因为考虑了星本体相对轨道坐标系的三维空间姿态运动、天线支撑臂的弹性运动以及天线对低轨道用户的跟踪指向运动 ,所得的动力学方程能更... 用拉格朗日方程推导了带有大型天线的地球同步轨道卫星这一特定的刚柔耦合多体系统的动力学方程。因为考虑了星本体相对轨道坐标系的三维空间姿态运动、天线支撑臂的弹性运动以及天线对低轨道用户的跟踪指向运动 ,所得的动力学方程能更为全面地反映此类卫星的刚体运动与弹性体运动之间的耦合及其真实的动力学行为。根据此方程可以推出不同情况的简化方程。当需要对原系统进行振动分析时 ,可选用相应的简化结果 ,而不必重新进行繁琐的推导。 展开更多

关键词 刚柔耦合系统 非线性方程 模型 动力学 大型卫星

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基于有限元模型修正技术的刚柔耦合关系研究

18

作者 朴思扬 李特特 +3 位作者 朴明伟 范军 郭永正 陶宜男 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1213-1225,共13页

为了尽可能避免因车轮形成中央凹陷踏面磨耗而使铝合金车体产生振动疲劳问题,有必要以有效的有限元模型修正技术来合理构建高铁车辆的刚柔耦合关系。针对德国ICE3原型及一次蛇行现象,提出一种高速转向架动态设计方法,以整车稳定性态分... 为了尽可能避免因车轮形成中央凹陷踏面磨耗而使铝合金车体产生振动疲劳问题,有必要以有效的有限元模型修正技术来合理构建高铁车辆的刚柔耦合关系。针对德国ICE3原型及一次蛇行现象,提出一种高速转向架动态设计方法,以整车稳定性态分析图来明确自适应改进方向,即λ_(eN)≥λ_(emin)而λ_(emin)=(0.03-0.05)。借用(半)主动车间减振技术,跨越不同速度等级的铁路专线运行亦可实现对中央凹陷踏面磨耗的自清理。拖车TC02/07刚柔耦合仿真与两次跟踪试验在抖车形成机制上得到了具有一致性的分析结论:牵引变流器产生主频约9.2/9.3Hz的横向耦合共振,对车顶的横向角焊缝造成了严重疲劳损伤,但是只要牵引变流器横移模态频率>12 Hz,最好14 Hz,转向架振动报警的安全阈值则可适度提高。 展开更多

关键词 高铁车辆 刚柔耦合系统 自适应高速转向架 中央凹陷踏面磨耗 耦合共振

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刚柔耦合包装系统动态特性分析的逆子结构方法 被引量：3

19

作者 孙中振 王军 卢立新 《包装工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期75-78,91,共5页

目的以三级刚柔耦合包装系统为研究对象,推导由系统水平传递函数反向预测部件水平传递函数的逆向子结构分析公式。方法结合刚性和柔性系统特点,分别将三级刚柔耦合系统转化为二级刚性和二级柔性结构,经过理论推导得出结果,并用集总参数... 目的以三级刚柔耦合包装系统为研究对象,推导由系统水平传递函数反向预测部件水平传递函数的逆向子结构分析公式。方法结合刚性和柔性系统特点,分别将三级刚柔耦合系统转化为二级刚性和二级柔性结构,经过理论推导得出结果,并用集总参数模型进行验证,对理论公式进行误差分析。结果验证了理论公式的正确性,获得了各测量传函对预测传函的影响规律。结论为刚柔耦合包装系统动态力学分析提供了理论依据。 展开更多

关键词 刚柔耦合系统 频响函数 逆子结构 误差传递

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刚柔耦合多体系统动力学模型降阶 被引量：7

20

作者 孙东阳 陈国平 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期708-714,共7页

提出了基于模态综合法的刚柔耦合多体系统动力学模型降阶方法。该方法用自然坐标法和绝对节点坐标法分别描述刚柔耦合多体系统中的刚体构件和柔性体构件,同时用Craig-Bampton方法对柔性体模型进行减缩。对于刚体构件与柔性体构件之间只... 提出了基于模态综合法的刚柔耦合多体系统动力学模型降阶方法。该方法用自然坐标法和绝对节点坐标法分别描述刚柔耦合多体系统中的刚体构件和柔性体构件,同时用Craig-Bampton方法对柔性体模型进行减缩。对于刚体构件与柔性体构件之间只存在线性约束的情况,建立了消除线性约束的刚柔耦合多体系统动力学方程。最后,为了验证的该方法的有效性,对刚柔耦合双摆进行了研究。仿真结果表明:适当选择模态就可以在满足计算精度的同时减少计算时间,提高计算效率。 展开更多

关键词 刚柔耦合多体系统 模态综合法 绝对节点坐标法 自然坐标法 大变形

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