基于三维有限段的柔性折叠结构展开动力学建模方法

1

作者 李轩 黄铁球 《导弹与航天运载技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期22-30,共9页

针对空间柔性折叠展开飞行器在展开时存在的大变形、多接触、折叠刚度时变等问题,开展了一类大柔度折叠结构展开过程相关的动力学建模方法研究。基于该类大柔度结构的折叠方式,简化并抽取典型折叠模型,采用有限段方法建立了适用于大柔... 针对空间柔性折叠展开飞行器在展开时存在的大变形、多接触、折叠刚度时变等问题,开展了一类大柔度折叠结构展开过程相关的动力学建模方法研究。基于该类大柔度结构的折叠方式,简化并抽取典型折叠模型,采用有限段方法建立了适用于大柔度折叠结构展开的三维有限段离散模型;采用矢量力学方法,从牛顿-欧拉方程出发,推导出相邻单元间连接力的力学模型,并给出连接力的刚度矩阵;引入非线性等效接触弹簧阻尼和连续摩擦系数库伦摩擦力模型模拟相应段间接触与摩擦状态,保证求解的稳定性和效率;提出折痕处时变非线性弹性连接模型并给出弯折刚度的参数辨识方法。借助ADAMS软件对4种工况下典型折叠模型进行了展开动力学仿真分析,并设计了相应状态下的展开试验,比较二者结果可知,典型折叠模型在受拉展开过程中拉力变化吻合良好,验证了该类结构展开动力学建模的可行性和准确性,为后续整体折叠结构展开的仿真奠定了基础。 展开更多

关键词 大柔度折叠结构 有限段法 牛顿-欧拉法 弯折刚度参数辨识 动力学分析与试验

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4-DOF串联仿生机械臂动力学建模方法 被引量：6

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作者 涂群章 陈致远 +1 位作者 潘明 房中行 《陆军工程大学学报》 2022年第4期30-35,共6页

串联机械臂在仿生机械、工程机器人中得到广泛应用,如何建立有效的串联机械臂系统动力学模型,解决好模型求解的精度和实时性问题是深入开展机械臂运动控制研究的基础。分别采用牛顿-欧拉法、基于动能积分法的拉格朗日方程和基于等效动... 串联机械臂在仿生机械、工程机器人中得到广泛应用,如何建立有效的串联机械臂系统动力学模型,解决好模型求解的精度和实时性问题是深入开展机械臂运动控制研究的基础。分别采用牛顿-欧拉法、基于动能积分法的拉格朗日方程和基于等效动能法的拉格朗日方程3种求解机械臂动力学模型的方法,对某仿生螳螂前臂四自由度机械臂进行建模研究,通过具体求解过程对比分析了上述3种方法的实时性、精确性和通用性,为该串联机械臂的运动控制研究提供支撑。 展开更多

关键词 串联机械臂 动力学模型 牛顿-欧拉法 拉格朗日方程 四自由度机械臂

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基于Bang-Bang滚控方式的火箭姿态动力学建模与验证方法研究 被引量：1

3

作者 刘玉玺 丁秀峰 +1 位作者 薛宇 张开宝 《上海航天》 2016年第B05期71-76,共6页

针对CZ-6运载火箭一级采用1台发动机控制俯仰和偏航通道,滚动通道采用Bang-Bang控制的特点,在考虑弹性变形基础上,基于牛顿-欧拉矢量力学法,对姿态动力学全量模型进行了研究。给出了飞行过程中所受的法向力、横向力、气动阻尼力及其力... 针对CZ-6运载火箭一级采用1台发动机控制俯仰和偏航通道,滚动通道采用Bang-Bang控制的特点,在考虑弹性变形基础上,基于牛顿-欧拉矢量力学法,对姿态动力学全量模型进行了研究。给出了飞行过程中所受的法向力、横向力、气动阻尼力及其力矩等主要力和力矩,建立了液体晃动模型、弹性振动,以及滚动通道的干扰模型,分析了弹性变形对攻角、侧滑角、发动机摆角的影响,进而对气动干扰力、控制力及其产生的力矩的影响,给出了基于Bang-Bang滚动控制的运载火箭姿态动力学模型。对数值仿真与ADAMS的虚拟样机仿真结果进行比较,验证了推导的姿态动力学模型的正确性。方法可用于捆绑运载和非线性控制飞行器等。 展开更多

关键词 运载火箭 姿态动力学全量模型 滚动通道 BANG-BANG控制 牛顿-欧拉矢量力学法 弹性变形 验证

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建立机器人动力学方程的Newton－Euler正交法 被引量：2

4

作者 王兴贵 马兴瑞 +1 位作者 邹振祝 邵成勋 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1995年第1期30-34,共5页

本文运用切空间与法空间正交性原理，基于Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ法提出了一种建立机器人动力学方程的有效方法。该方法整个推导过程简单明了，物理概念清晰，而且规范化。文中给出了二自由度机器人的应用实例。

关键词 机器人 动力学 正交性 牛顿-欧拉法

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双足机器人的滑模控制 被引量：8

5

作者 周云龙 项龙江 徐心和 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期892-895,共4页

作者利用牛顿 欧拉法建立了12自由度双足机器人的动力学模型,并建立了双足机器人的滑模控制模型·采用比较简单的李亚普诺夫函数对滑模控制的稳定性进行了分析,并利用滑模控制方法对双足机器人的12个关节自由度进行了加速度补偿控制... 作者利用牛顿 欧拉法建立了12自由度双足机器人的动力学模型,并建立了双足机器人的滑模控制模型·采用比较简单的李亚普诺夫函数对滑模控制的稳定性进行了分析,并利用滑模控制方法对双足机器人的12个关节自由度进行了加速度补偿控制·通过在各关节自由度上加入给定范围的随机误差来代替双足机器人结构参数、转动惯量及摩擦力等因素对各关节自由度运动所造成的误差·仿真实验结果显示双足机器人的各关节自由度的角位移和角速度的误差都比较小,达到了预期的控制效果·仿真实验结果也证实滑模控制方法能够用于12自由度双足机器人的轨迹跟踪控制· 展开更多

关键词 双足机器人 滑模控制 牛顿-欧拉法 仿真

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卧式下肢康复机器人动力学建模及控制研究 被引量：10

6

作者 孙洪颖 张立勋 王岚 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期733-738,共6页

为掌握人体下肢在康复训练过程中的力学特性,对卧式下肢康复机器人进行了动力学建模和仿真研究。考虑到机器人利用机构牵引人体下肢,辅助患者实现对髋、膝、踝关节的康复训练,将人体下肢和机构作为一个整体,应用闭环矢量法和牛顿-欧拉... 为掌握人体下肢在康复训练过程中的力学特性,对卧式下肢康复机器人进行了动力学建模和仿真研究。考虑到机器人利用机构牵引人体下肢,辅助患者实现对髋、膝、踝关节的康复训练,将人体下肢和机构作为一个整体,应用闭环矢量法和牛顿-欧拉法建立了机器人的运动学及动力学模型,并以动力学模型为基础,基于计算力矩法设计了控制器,以轨迹跟踪为目标进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制方案对康复训练是有效的,并且动力学模型能快速、有效地给治疗师和患者提供训练参数,为制定有效的康复训练策略和进行动态性能分析提供理论依据。 展开更多

关键词 卧式下肢康复机器人 动力学建模 牛顿-欧拉法 计算力矩法 轨迹跟踪

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空间弹簧阻尼并联振动模型的键图仿真 被引量：5

7

作者 赵强 阎绍泽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期115-117,共3页

键图是振动系统建模的有效方法,它易于描述一维的单自由度和多自由度振动。将键图扩展应用到任意多个弹簧阻尼并联的空间多自由度振动系统,基于牛顿-欧拉法建立空间质量块的键图模型,将其和空间任意个并联的弹簧阻尼模型按照因果关系连... 键图是振动系统建模的有效方法,它易于描述一维的单自由度和多自由度振动。将键图扩展应用到任意多个弹簧阻尼并联的空间多自由度振动系统,基于牛顿-欧拉法建立空间质量块的键图模型,将其和空间任意个并联的弹簧阻尼模型按照因果关系连接起来,再进一步补充添加角速度变换模块和运动学反解等模块就形成了描述空间多自由度振动系统的一般模型。以一个液压Stewart平台为实例进行仿真,仿真结果验证了模型的正确性,该模型对于研究空间复杂振动系统具有参考价值。 展开更多

关键词 键图 振动 牛顿-欧拉法

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含球面副间隙的空间并联机构动态特性 被引量：8

8

作者 李研彪 徐涛涛 +1 位作者 郑航 王泽胜 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期348-356,共9页

为了分析含球面副间隙的5-PSS/UPU并联机构的动态特性,建立含多个球面副间隙的空间并联机构的刚体动力学模型.基于"接触-分离"二状态模型建立含球面副间隙的运动学模型;基于改进的接触模型和修正的Coulomb摩擦模型建立运动副... 为了分析含球面副间隙的5-PSS/UPU并联机构的动态特性,建立含多个球面副间隙的空间并联机构的刚体动力学模型.基于"接触-分离"二状态模型建立含球面副间隙的运动学模型;基于改进的接触模型和修正的Coulomb摩擦模型建立运动副元素之间的法向与切向接触力模型,进一步将接触力转化到运动副元素对应的部件质心;采用牛顿-欧拉法并结合拉格朗日乘子建立含间隙空间并联机构的动力学模型,利用数值仿真分析其动态特性,计算得到间隙分别为0.05、0.10、0.20、0.40 mm时的动平台角加速度均方根误差(RMSE)指标,分别为40.046、65.385、98.489、145.715 rad/s2.结果表明,在存在多个球面副间隙的情况下,当间隙增加时,空间并联机构的动态性能严重退化. 展开更多

关键词 并联机构 球面副间隙 接触模型 牛顿-欧拉法 动态特性

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硬式空中加油未对接系统建模与仿真 被引量：2

9

作者 刘洋洋 杨朝星 陆宇平 《电子设计工程》 2014年第10期173-176,共4页

以硬式空中加油未对接系统为对象,考虑了加油机与伸缩管之间的相互作用,运用多体系统动力学中的牛顿-欧拉法对其进行建模。通过分析加油机与伸缩管间的运动约束,求解约束力与约束力矩,得到完整的系统模型。对所建模型进行仿真,仿真结果... 以硬式空中加油未对接系统为对象,考虑了加油机与伸缩管之间的相互作用,运用多体系统动力学中的牛顿-欧拉法对其进行建模。通过分析加油机与伸缩管间的运动约束,求解约束力与约束力矩,得到完整的系统模型。对所建模型进行仿真,仿真结果表明加油机的运动对伸缩管影响较大,证实了考虑管机相互作用的必要性;伸缩管的姿态运动是稳定的,但动态特性较差,并存在纵向与横侧向运动的耦合现象。 展开更多

关键词 导航制导与控制 硬式空中加油 牛顿-欧拉法 约束作用

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磁流变整星隔振平台频域加权LQR控制研究 被引量：6

10

作者 王檑 潘忠文 陈照波 《力学与实践》 北大核心 2018年第2期173-179,共7页

设计磁流变六杆隔振平台,以改善星箭界面低频振动环境.采用牛顿-欧拉法建立整星隔振平台动力学模型,利用固定界面模态综合法得到卫星和隔振平台动力学模型.由于星箭界面低频振动环境在特定频段存在振动量级较大的问题,采用频域加权LQR(l... 设计磁流变六杆隔振平台,以改善星箭界面低频振动环境.采用牛顿-欧拉法建立整星隔振平台动力学模型,利用固定界面模态综合法得到卫星和隔振平台动力学模型.由于星箭界面低频振动环境在特定频段存在振动量级较大的问题,采用频域加权LQR(linear quadratic regulator)方法,利用直接分解法扩展系统状态变量,进行磁流变阻尼器半主动控制系统设计.仿真结果表明,相对传统控制方法,频域加权LQR方法在特定频段减振效果明显改善,且在其他频段没有恶化,验证了算法有效性. 展开更多

关键词 整星隔振平台 磁流变阻尼器 牛顿-欧拉法 模态综合 频域加权

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水下电动机械手动力学分析及仿真 被引量：7

11

作者 林江 《四川兵工学报》 CAS 2010年第6期52-55,共4页

运用牛顿-欧拉递推算法对机械手进行动力学分析,在此基础上运用单摆动杆水动力方程建立了机械手的水动力学模型,最后对其进行动力学仿真验证。

关键词 水下电动机械手 牛顿-欧拉法 水动力学模型 仿真

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磁流变Stewart隔振平台H_∞半主动控制研究 被引量：3

12

作者 王檑 潘忠文 +2 位作者 廉永正 曾耀祥 陈照波 《宇航总体技术》 2018年第1期41-48,共8页

为改善星箭界面低频振动环境,采用磁流变阻尼器作为半主动控制元件,设计六杆Stewart隔振平台,替代原有锥壳过渡支架。采用牛顿-欧拉法建立整星隔振平台动力学模型。针对星箭界面低频振动环境在特定频段振动量级较大的特点,采用H_∞控制... 为改善星箭界面低频振动环境,采用磁流变阻尼器作为半主动控制元件,设计六杆Stewart隔振平台,替代原有锥壳过渡支架。采用牛顿-欧拉法建立整星隔振平台动力学模型。针对星箭界面低频振动环境在特定频段振动量级较大的特点,采用H_∞控制进行控制器综合,通过选择合适的加权函数,对特定频段振动进行重点衰减。磁流变阻尼器采用双sigmoid模型,并设计新型半主动控制策略,跟踪期望阻尼力。仿真结果表明,相对传统控制方法,H_∞半主动控制在特定频段减振效果较好,且在其他频段控制效果没有恶化,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 整星隔振平台 磁流变阻尼器 牛顿-欧拉法 H_∞控制 半主动控制

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新型跌落装置3R机械手参数分析与研究

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作者 孙维丽 田明 +2 位作者 王浩浩 赵婧婧 汤寒宇 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2020年第4期67-71,共5页

以新型跌落装置3R气动机械手为研究对象,通过分析3R机械手各个关节与连杆间的空间关系,建立相应的D-H运动模型,运用动力学分析角跌落状态3R机械手末端释放试品瞬时加速度,找出满足角跌落瞬间重力加速度的数值范围。运用牛顿-欧拉方程,... 以新型跌落装置3R气动机械手为研究对象,通过分析3R机械手各个关节与连杆间的空间关系,建立相应的D-H运动模型,运用动力学分析角跌落状态3R机械手末端释放试品瞬时加速度,找出满足角跌落瞬间重力加速度的数值范围。运用牛顿-欧拉方程,设计气缸驱动力,利用ADAMS软件进行仿真建模,验证机械手运动平滑稳定状态,从而解决角跌落时由于二次碰撞所引起的试品姿态改变的困扰,为后续跌落试验分析提供了理论依据。 展开更多

关键词 3R机械手 角跌落 D-H法 动力学 牛顿-欧拉法

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