浮动坐标系下大变形柔性梁的变形梯度单元

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作者 陈渊钊 朱健成 +2 位作者 吴文军 杜晓康 章定国 《力学学报》 北大核心 2025年第1期249-260,共12页

机械臂振动控制通常采用浮动坐标系法建立动力学模型,以确保关节运动和振动抑制有合适控制变量.但浮动坐标法受到小变形的限制,求解大变形动力学问题的精度不高,而常用的大变形建模理论,如绝对节点坐标法可以精确求解机械臂的大转动和... 机械臂振动控制通常采用浮动坐标系法建立动力学模型,以确保关节运动和振动抑制有合适控制变量.但浮动坐标法受到小变形的限制,求解大变形动力学问题的精度不高,而常用的大变形建模理论,如绝对节点坐标法可以精确求解机械臂的大转动和大变形问题,却未能提供合适的振动控制变量.为此,文章提出了一种新的大变形场离散方案-变形梯度单元,该单元采用节点变形及其梯度作为节点坐标,无任何小变形假设,其节点坐标能准确转化为节点的绝对节点坐标及其梯度,可视之为绝对节点坐标法的等效单元,能精准描述柔性体的大变形运动.研究表明:(1)变形梯度单元求解梁结构的大变形静力学问题时,其结果与绝对节点坐标法缩减梁单元的完全相同,求解效率相当;(2)模型与绝对节点坐标法处理大变形动力学问题的解几乎完全相同,可说明模型的正确性.通过广义α法求解时,由于模型和绝对节点坐标法的动力学方程形式上的差异,两种方法的动力学数值解存在非常微小的差异;(3)对于大变形机械臂的关节运动控制,基于小变形假设的一次近似刚柔耦合模型极易给出错误甚至发散的预测结果;(4)模型自然区分了关节的大转动和梁的大变形,结合PD控制策略对系统施加关节驱动力矩和若干个横向控制力,此时系统李雅普诺夫函数对时间的导数为非正定,系统能量随着时间的递增会逐渐衰减,系统稳定,且横向控制力越多,机械臂残余振动抑制效果越佳. 展开更多

关键词 浮动坐标系法 大变形 振动抑制 机械臂

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VSP浮动坐标系偏振滤波 被引量：2

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作者 崔汝国 牟风明 +1 位作者 宋维琪 王成礼 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期10-14,共5页

偏振滤波是三分量VSP纵、横波波场分离最常用的方法之一。在传统的偏振滤波方法中,偏振角的计算是基于直达波的传播方向而确定,没有针对所需要的上行波。本文通过建立针对反射波的主能量方向计算偏振角,建立随反射深度变化的坐标系,即... 偏振滤波是三分量VSP纵、横波波场分离最常用的方法之一。在传统的偏振滤波方法中,偏振角的计算是基于直达波的传播方向而确定,没有针对所需要的上行波。本文通过建立针对反射波的主能量方向计算偏振角,建立随反射深度变化的坐标系,即浮动坐标系,以有效提高波场分离精度。理论模型试算和实际资料处理结果表明,在浮动坐标系下,偏振滤波方法以所需波场为基础,能够实现波场的最优分离。 展开更多

关键词 浮动坐标系 滤波方法 偏振角 VSP 波场分离 传播方向 深度变化 分离精度

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GIS中基于浮动坐标系动态迭代技术的高斯投影反变换技术 被引量：1

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作者 章孝灿 黄智才 +1 位作者 虞勤国 潘云鹤 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期1056-1060,共5页

首先对 GIS中高斯投影正反变换技术进行了概述 ;然后就经典高斯反变换公式以及即存 GIS中高斯反变换存在的问题 ,针对 GIS在“数字地球”中的应用提出一种基于“浮动坐标系动态迭代技术”的解决方案 ,并给出高斯反变换的实现过程和具体... 首先对 GIS中高斯投影正反变换技术进行了概述 ;然后就经典高斯反变换公式以及即存 GIS中高斯反变换存在的问题 ,针对 GIS在“数字地球”中的应用提出一种基于“浮动坐标系动态迭代技术”的解决方案 ,并给出高斯反变换的实现过程和具体算法 ;最后 ,结合水土流失 GIS的具体应用实践给出结论 . 展开更多

关键词 GIS 浮动坐标系 动态迭代 高斯投影 反变换技术 地理信息系统 数字化地图

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轧辊成形车刀的浮动极坐标数控刃磨方法

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作者 何伟 谭颖绮 任敏 《工具技术》 2009年第5期67-69,共3页

提出一种在X-B两轴联动数控磨床上增加一个可控的U轴,采用浮动极坐标法实现对轧辊成形车刀的最少轴数控刃磨方法。对采用该方法加工典型车刀过程的数值分析表明,该方法可以满足轧辊成形车刀的刃磨要求。

关键词 成形车刀 浮动极坐标 数控磨削

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浮动平底推杆-盘形凸轮组合机构的第Ⅰ类机构综合问题 被引量：3

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作者 常勇 林荣富 李延平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1584-1595,共12页

提出"预设凸轮轴心O1+等距/网格/离散化+校核+取舍"的新型求解策略和路线,通过建立"固定、浮动坐标系"并引入"支撑函数法"、"瞬时区域套"、"经济搜索区域"及"等距/网格/离散化&... 提出"预设凸轮轴心O1+等距/网格/离散化+校核+取舍"的新型求解策略和路线,通过建立"固定、浮动坐标系"并引入"支撑函数法"、"瞬时区域套"、"经济搜索区域"及"等距/网格/离散化"等概念和方法,研究了满足ρ>0、α≤[α]∩α≤[α]r和ρ>0、α≤[α]∩α≤[α]r等单纯或组合条件下凸轮轴心O1的求解原理、解析表达、"位置区域Πρ、Π[α]和Πρ∩[α]"及其形态特征,提出了搜索求解的思路和方法,推导出了平底工作段及其长度、总长度的求解确定方法,揭示出"位置区域Π[α]和Πρ∩[α]"的"类等腰三角形"、"收缩聚敛性"、"脊点O*1/脊线{O*1}存在性"和"最优脊点O**1存在性"等规律特性,得到"凸轮轴心O1优选(非劣)解集"、"最优凸轮轴心O*1opt和O**opt"等重要的关键性结论,较圆满地解决了浮动平底推杆-盘形凸轮组合机构的第Ⅰ类机构综合问题。 展开更多

关键词 等距/网格/离散化 浮动坐标系 支撑函数 瞬时区域套 经济搜索区域 脊点/脊线

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浮动凹弧底推杆-盘形凸轮组合机构的运动保真性研究

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作者 常勇 屈成龙 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期398-404,共7页

浮动凹弧底推杆-盘形凸轮组合机构的Ⅰ类综合问题即是其综合理论的重要内容,又是其工程推广应用的重要准备.然而,机构的Ⅰ类综合问题是一个十分复杂的问题,难以一次性解决."运动保真条件"是Ⅰ类综合问题必须首先保证的重要前... 浮动凹弧底推杆-盘形凸轮组合机构的Ⅰ类综合问题即是其综合理论的重要内容,又是其工程推广应用的重要准备.然而,机构的Ⅰ类综合问题是一个十分复杂的问题,难以一次性解决."运动保真条件"是Ⅰ类综合问题必须首先保证的重要前提性条件.将"支撑函数法"应用于浮动凹弧底推杆-盘形凸轮组合机构,成功解决了预设凸轮轴心O1(xO1,yO1)条件下,凸轮曲率半径的通用公式和"运动保真条件".在为未来解决该类机构Ⅰ类综合问题奠定重要前提基础同时,还将"支撑函数法"推广拓展为适用于新型组合机构的一种通用有效方法. 展开更多

关键词 浮动凹弧底推杆 盘形凸轮 浮动坐标系 Ⅰ类综合 支撑函数 运动保真

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轮式悬架移动2连杆柔性机械手动力学研究与仿真 被引量：5

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作者 杨玉维 张明路 +2 位作者 赵新华 郝为民 陈焱 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1067-1072,共6页

对轮式悬架2连杆柔性移动机械手(平面)进行了系统的动力学研究。该轮式移动机械手由带有弹性-阻尼悬架系统的移动载体和柔性机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面。采用经典瑞利-里兹(Rayleigh-Ritz)法和浮动坐标法描述机... 对轮式悬架2连杆柔性移动机械手(平面)进行了系统的动力学研究。该轮式移动机械手由带有弹性-阻尼悬架系统的移动载体和柔性机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面。采用经典瑞利-里兹(Rayleigh-Ritz)法和浮动坐标法描述机械手弹性变形与参考运动间的动力学耦合问题,综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程并在笛卡尔坐标系下,以矩阵、矢量简洁的形式构建了该移动柔性机械手系统的完整动力学模型。最后采用数值的方法给出了该动力学模型正解的仿真结果。通过与刚体模型、刚柔混合模型仿真结果的比较,证实了该柔体系统存在动力学耦合现象。 展开更多

关键词 轮式悬架移动柔性机械手 浮动坐标 运动学 动力学 耦合

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6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手动力学研究与仿真 被引量：4

8

作者 杨玉维 张明路 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第10期43-47,共5页

针对6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究。该轮式悬架柔性单杆移动机械手由2自由度线弹性-阻尼悬架系统的移动载体和4自由度柔性机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)... 针对6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究。该轮式悬架柔性单杆移动机械手由2自由度线弹性-阻尼悬架系统的移动载体和4自由度柔性机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)。综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,并采用浮动坐标法,以矩阵、矢量简洁的形式构建了该轮式悬架柔性单杆移动机械手系统的完整动力学模型。该动力学模型综合考虑了机械手的弹性变形(率)和悬架对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值的方法给出了该动力学模型正解的仿真结果。通过与刚体模型(假定弹性变量为0)仿真结果比较,证实了该柔体系统存在动力学耦合现象。 展开更多

关键词 移动机械手 浮动坐标 弹性变形 运动学 动力学 耦合

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大范围运动细长柔性空间结构动力学特性分析 被引量：6

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作者 赵国威 吴志刚 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期512-517,共6页

自由-自由边界无约束状态的细长柔性空间结构大范围运动时的动力学特性对整体结构运动分析和运动控制系统设计具有极其重要的作用。通过浮动坐标系建立结构的运动学关系;借助假设模态法对结构变形进行变量分离;利用Lagrange’s方程建立... 自由-自由边界无约束状态的细长柔性空间结构大范围运动时的动力学特性对整体结构运动分析和运动控制系统设计具有极其重要的作用。通过浮动坐标系建立结构的运动学关系;借助假设模态法对结构变形进行变量分离;利用Lagrange’s方程建立了结构的刚柔耦合振动方程;再通过Rayleigh-Ritz法,以无大范围运动时的振型函数作为基本解组,得到了大范围运动影响下的结构振动特征方程,求解该方程得到了结构频率和振型。通过几组数值算例的对比分析,指出了非耦合模型和耦合模型下结构频率及振型之间的差异。 展开更多

关键词 在轨搬运 浮动坐标系 刚柔耦合 自由-自由边界 假设模态法 Rayleigh-Ritz法

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应变能中耦合项对旋转悬臂梁振动频率的影响 被引量：2

10

作者 赵国威 吴志刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期362-366,共5页

大范围运动悬臂梁的动力学建模问题对动力学特性分析及控制系统设计具有极其重要的作用.当前研究多采用一次近似模型,其忽略了由轴向和横向变形所产生的应变能中的耦合项,然而这些项对动力学特性会产生影响.通过讨论应变能的选取方式,... 大范围运动悬臂梁的动力学建模问题对动力学特性分析及控制系统设计具有极其重要的作用.当前研究多采用一次近似模型,其忽略了由轴向和横向变形所产生的应变能中的耦合项,然而这些项对动力学特性会产生影响.通过讨论应变能的选取方式,计入了应变能中的耦合项;利用哈密尔顿原理建立结构的耦合振动模型;再借助瑞利-里兹法,以无大范围运动时的振型函数作为基本解组,得到了结构振动广义特征方程并求解.通过数值算例对比分析,指出考虑应变能耦合项得到的频率与不考虑应变能耦合项得到的频率存在明显差别. 展开更多

关键词 悬臂梁 刚柔耦合 浮动坐标系 瑞利-里兹法

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建立一类挠性航天器的动力学模型及面向控制的仿真环境

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作者 黄新生 陈荣娟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期84-87,共4页

对于一类具有一个中心刚体和两块对称安装的太阳帆板的挠性航天器,针对其帆板较长、弹性位移较大,导致根据文献[2]直接建立的模型不准的问题,提出将弹性帆板分段处理的方法,分别引入浮动坐标系,建立系统的动力学仿真模型。并将针对整体... 对于一类具有一个中心刚体和两块对称安装的太阳帆板的挠性航天器,针对其帆板较长、弹性位移较大,导致根据文献[2]直接建立的模型不准的问题,提出将弹性帆板分段处理的方法,分别引入浮动坐标系,建立系统的动力学仿真模型。并将针对整体模型设计的控制规律作用于该模型,进行了数值仿真。仿真结果表明,对于大变形情况,分段处理的方法十分有效。 展开更多

关键词 太阳帆板 分段处理 浮动坐标系 动力学模型 仿真 挠性航天器 控制规律

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德国高速印刷机机构尺寸综合问题的延伸Ⅱ

12

作者 刘龙 常勇 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第7期43-46,共4页

基于文献[1]对高速印刷机机构尺寸综合问题的研究成果，在满足许用压力角条件下，限定一个凸轮最小基圆半径，通常存在一个对应的滚子中心允许选择区间于浮动数轴的Z轴上。现将滚子中心的运动范围做进一步拓展：限定于机架所在平面的浮... 基于文献[1]对高速印刷机机构尺寸综合问题的研究成果，在满足许用压力角条件下，限定一个凸轮最小基圆半径，通常存在一个对应的滚子中心允许选择区间于浮动数轴的Z轴上。现将滚子中心的运动范围做进一步拓展：限定于机架所在平面的浮动坐标系内，得到一系列相近的允许选择区间，顺次连接各区间端点，构成滚子中心的允许选择解域。文中结论对第1类机构综合问题具有新的指导意义。 展开更多

关键词 高速印刷机机构 最小基圆半径 浮动坐标系 允许选择解域

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机翼折叠运动的瞬态动力学响应分析 被引量：3

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作者 倪迎鸽 侯赤 +1 位作者 万小朋 赵美英 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期418-423,共6页

结合多体动力学中的浮动坐标系法和结构动力学中的模态综合法,建立了机翼折叠运动的动力学控制方程,预测了机翼折叠运动中的瞬态动力学特性。将有理函数近似导出的折叠运动中的非定常气动力引入到动力学控制方程中,获得了机翼折叠运动... 结合多体动力学中的浮动坐标系法和结构动力学中的模态综合法,建立了机翼折叠运动的动力学控制方程,预测了机翼折叠运动中的瞬态动力学特性。将有理函数近似导出的折叠运动中的非定常气动力引入到动力学控制方程中,获得了机翼折叠运动中在时变气动力作用下的瞬态动力学响应。结果表明:机翼折叠过程越缓慢,得到的瞬态响应越平稳;机翼柔性对折叠变形过程中的瞬态响应影响较大;在一定的来流速度范围内,来流速度越大,稳态时翼尖位移响应的振荡越小,越有助于机翼的折叠变形。 展开更多

关键词 折叠机翼 瞬态动力学响应 有理函数近似 浮动坐标系法 模态综合法

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海上补给高架索多柔体动力学模型 被引量：5

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作者 李楠 韦灼彬 +2 位作者 何学军 张世云 任爱娣 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2018年第1期22-27,共6页

针对现有的高架索多体动力学模型无法模拟高架索在外部扭矩作用下产生的弯曲和扭转变形的力学特性问题,在现有模型的基础上,利用浮动坐标系和平移模态矢量阵理论将绳索单元柔性化,建立了高架索多柔体动力学模型,并用该模型对海上航行横... 针对现有的高架索多体动力学模型无法模拟高架索在外部扭矩作用下产生的弯曲和扭转变形的力学特性问题,在现有模型的基础上,利用浮动坐标系和平移模态矢量阵理论将绳索单元柔性化,建立了高架索多柔体动力学模型,并用该模型对海上航行横向干货补给装置中的高架索进行了模拟和仿真。仿真结果表明:高架索多柔体动力学模型可以模拟海上补给高架索的横向高频振荡、轴向动张力振动、弹性性能三大动力学特性。 展开更多

关键词 海上横向补给 高架索 多柔体动力学模型 浮动坐标系 平移模态矢量阵 ADAMS

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战车炮控系统功能综合化设计

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作者 周启煌 陈玉霞 邱晓波 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2003年第z1期33-38,共6页

通过战车炮控系统功能扩充与技术改造,在分析各个功能误差特性的基础上,采用浮动基准坐标轴的系统设计,只用增加一个“数字控制器”,就可实现多项功能的综合,从而简化了系统的结构,降低了系统的成本。

关键词 战车炮控系统 数字控制器 浮动基准坐标轴 功能综合

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