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基于概率-区间混合模型的六足机器人运动稳定性优化设计方法
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作者 刘鑫 李飞虎 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期585-591,共7页
针对中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)模型的不确定性参数对六足机器人运动稳定性的影响,提出了一种基于概率-区间混合模型的六足机器人运动稳定性优化设计方法。首先,建立了六足机器人数值模型,并基于Matsuoka和Kimura... 针对中枢模式发生器(central pattern generator,CPG)模型的不确定性参数对六足机器人运动稳定性的影响,提出了一种基于概率-区间混合模型的六足机器人运动稳定性优化设计方法。首先,建立了六足机器人数值模型,并基于Matsuoka和Kimura模型建立了六足机器人CPG模型;其次,通过概率-区间混合模型来描述CPG模型的不确定性变量,并建立了六足机器人运动稳定性优化数学模型;再次,采用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件和基于最大熵原理的二次四阶矩方法对六足机器人运动稳定性优化设计问题进行解耦,将三层嵌套优化设计问题转化为单层优化设计问题,实现对优化问题的高效求解;最后,基于径向基函数建立六足机器人运动稳定性优化近似模型,并利用遗传算法求解最优设计解。结果表明,采用所提出的方法能够高效求解CPG模型的最优参数,提高了六足机器人的运动稳定性。因此,该方法在机器人运动控制领域具有较高的应用价值。 展开更多
关键词 六足机器人 运动稳定性 概率模型 区间模型 解耦策略
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绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析
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作者 王砚麟 安宗文 +4 位作者 黄华 马强 王克义 李竞航 王燕卓 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1135-1143,共9页
针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影... 针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。 展开更多
关键词 绳索驱动机器人 下肢训练机器人 绳索拉力优化 系统刚度 运动稳定性 运动 动力学 速度影响函数 稳定工作空间
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高速列车运动稳定性设计方法研究 被引量:36
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作者 张卫华 李艳 宋冬利 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期1-9,共9页
从车辆结构特征和系统参数对高速列车运动稳定性影响的关系出发,提出了合理的遏制车辆蛇行失稳控制策略,并利用灵敏度分析对控制策略进行了验证.针对系统参数的非线性影响、工程应用以及服役特性,探讨了临界失稳速度设计目标值的确定原... 从车辆结构特征和系统参数对高速列车运动稳定性影响的关系出发,提出了合理的遏制车辆蛇行失稳控制策略,并利用灵敏度分析对控制策略进行了验证.针对系统参数的非线性影响、工程应用以及服役特性,探讨了临界失稳速度设计目标值的确定原则;从车体质量、二系悬挂刚度及阻尼、轴箱纵横向定位刚度等悬挂参数的工程应用角度,给出了参数的选择范围;从列车运动稳定性对参数灵敏度和参数对动力学性能的影响,提出了基于灵敏度的优化原则和性能均衡原则,并引入了运动稳定性的可靠度设计理念. 展开更多
关键词 高速列车 运动稳定性 蛇行 灵敏度 控制策略
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四轮转向汽车运动稳定性分析 被引量:12
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作者 赵又群 王立公 +1 位作者 何小明 郭孔辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第14期1246-1248,共3页
研究了四轮转向汽车的运动稳定性 ,从系统与控制理论角度定量地揭示了四轮转向汽车运动稳定性的内在规律性 ,与前轮转向汽车进行了比较。数值结果得出一些有益结论 ,即四轮转向汽车也应具有适度的不足转向特性才能保证稳定性比较好 ,而... 研究了四轮转向汽车的运动稳定性 ,从系统与控制理论角度定量地揭示了四轮转向汽车运动稳定性的内在规律性 ,与前轮转向汽车进行了比较。数值结果得出一些有益结论 ,即四轮转向汽车也应具有适度的不足转向特性才能保证稳定性比较好 ,而且后轮转角的控制对汽车的运动稳定性是至关重要的。后轮转角的变化范围可以利用驾驶员—四轮转向汽车闭环系统的运动稳定性分析方法初步确定。 展开更多
关键词 闭环系统 运动稳定性 四轮转向 汽车操纵性
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2BG-2型免耕播种机横向运动稳定性分析 被引量:11
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作者 包文育 林静 +1 位作者 霍春明 李宝筏 《沈阳农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期370-372,共3页
由于垄作免耕播种机播种是在原垄上进行工作,假如出现掉垄,犁刀切入土中使播种机很难回到垄上,横向运动稳定性对于垄作免耕播种机是十分重要的。应用第二类拉格朗日方程研究了2BG-2型免耕播种机工作的横向稳定性,并研制了圆锥台型的导... 由于垄作免耕播种机播种是在原垄上进行工作,假如出现掉垄,犁刀切入土中使播种机很难回到垄上,横向运动稳定性对于垄作免耕播种机是十分重要的。应用第二类拉格朗日方程研究了2BG-2型免耕播种机工作的横向稳定性,并研制了圆锥台型的导向装置,行走在垄沟里,保持播种机走在垄上,防止从垄上滑下。试验表明加装新型导向机构的播种机工作稳定可靠。 展开更多
关键词 免耕播种机 横向运动稳定性 导向机构 保护性耕作
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多机器人协调吊运系统力位姿混合运动稳定性评价方法 被引量:11
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作者 赵志刚 王砚麟 李劲松 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期148-155,共8页
针对欠约束多机器人协调吊运系统很难用传统方法评定其运动稳定性的问题,以多机器人协调吊运系统的运动学和动力学为基础,分别定义了位置性能因子、姿态性能因子和柔索拉力性能因子,并将三个性能因子通过加权的方式得到了吊运系统运动... 针对欠约束多机器人协调吊运系统很难用传统方法评定其运动稳定性的问题,以多机器人协调吊运系统的运动学和动力学为基础,分别定义了位置性能因子、姿态性能因子和柔索拉力性能因子,并将三个性能因子通过加权的方式得到了吊运系统运动稳定性评价指标。定义了吊运系统的稳定工作空间和抗干扰稳定工作空间。最后进行实例仿真计算,分析了吊运系统工作空间内不同部位的稳定性高低程度,并通过抗干扰稳定工作空间和稳定工作空间的比较,验证了该方法的合理性和有效性。研究结果为系统的规划和优化控制奠定了基础。 展开更多
关键词 多机器人系统 吊运系统 运动稳定性 工作空间 力位姿混合 协调控制 优化控制
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基于GPS-RTK技术的汽车运动稳定性检测系统 被引量:6
7
作者 杨春生 袁中凡 +1 位作者 王华 刘美生 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期168-173,共6页
为了准确评价汽车运动稳定性能,成功研制了一种基于RTK全球定位技术的检测系统。应用该系统可实时获取表征汽车运动稳定性的状态参数,实现运动稳定性能的检测与评价。同时提出了先进的车身速度验证测试方法,解决了GPS速度参数的验证测... 为了准确评价汽车运动稳定性能,成功研制了一种基于RTK全球定位技术的检测系统。应用该系统可实时获取表征汽车运动稳定性的状态参数,实现运动稳定性能的检测与评价。同时提出了先进的车身速度验证测试方法,解决了GPS速度参数的验证测试难题。对汽车运动稳定性检测系统的硬件架构、软件流程等进行了介绍。经实车试验证明了该检测系统的可行性和先进性。 展开更多
关键词 RTK全球定位 汽车运动稳定性检测 车身速度 实车试验
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提高四旋翼无人机起飞/着陆的运动稳定性的研究 被引量:6
8
作者 刘云平 李先影 +2 位作者 王田苗 张永宏 梅平 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期927-934,共8页
考虑到四旋翼无人机在起飞/着陆过程中,因受近地空间复杂气流等扰动作用而极易出现运动稳定性问题,提出了通过优化飞行器的结构参数来提高飞行器运动控制的稳定性的方法。从机械结构设计出发,通过Lyapunov指数方法建立飞行器结构参数与... 考虑到四旋翼无人机在起飞/着陆过程中,因受近地空间复杂气流等扰动作用而极易出现运动稳定性问题,提出了通过优化飞行器的结构参数来提高飞行器运动控制的稳定性的方法。从机械结构设计出发,通过Lyapunov指数方法建立飞行器结构参数与系统运动稳定性之间的量化关系,以此指导系统的机械结构设计及控制系统优化,提高系统的可靠性和稳定性。该方法的可行性和有效性已通过实例仿真分析得到验证。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 起飞/着陆 运动稳定性 动力学模型 LYAPUNOV指数
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水下高速运动体运动稳定性的分叉分析 被引量:6
9
作者 白涛 孙尧 莫宏伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期95-98,共4页
为保证水下高速运动体能在高速时稳定运动,使用分叉法确定其稳定运动的范围和条件.通过对运动体受力和超空泡特性进行分析,建立了水下高速运动体的纵向运动模型,采用分叉法求系统分叉点来确定模型稳定运动的范围,使用数值仿真对水下高... 为保证水下高速运动体能在高速时稳定运动,使用分叉法确定其稳定运动的范围和条件.通过对运动体受力和超空泡特性进行分析,建立了水下高速运动体的纵向运动模型,采用分叉法求系统分叉点来确定模型稳定运动的范围,使用数值仿真对水下高速运动体的运动进行分析,提出了对分叉点位置进行控制的方法.仿真结果表明,建立的水下高速运动体的纵向运动模型符合运动体的实际运动规律,在分叉点处模型的运动特性产生突变,系统分叉点位置可以进行有效控制.证明了分叉分析法能够准确判定保证水下高速运动体稳定运动的空化数范围,并且其范围可控. 展开更多
关键词 水下高速运动 建模 运动稳定性 空化数 分叉
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潜艇水下运动稳定性非线性分析研究 被引量:8
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作者 戴余良 王长湖 +1 位作者 苗海 刘祖源 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第8期844-852,共9页
应用非线性系统运动稳定性理论和同伦延拓数值计算方法,分析了潜艇水下运动的稳态响应及运动稳定性, 潜艇应急上浮运动稳定性实例分析结果通过其大攻角六自由度运动方程数值积分的动态仿真进行了验证,表明稳定性分析结果是正确的。从而... 应用非线性系统运动稳定性理论和同伦延拓数值计算方法,分析了潜艇水下运动的稳态响应及运动稳定性, 潜艇应急上浮运动稳定性实例分析结果通过其大攻角六自由度运动方程数值积分的动态仿真进行了验证,表明稳定性分析结果是正确的。从而说明了采用同伦延拓法分析潜艇水下运动稳定性是有效的。 展开更多
关键词 潜艇 运动稳定性 非线性动力学 同伦延拓法
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末端质量和关节惯量对柔性臂运动稳定性的影响分析 被引量:6
11
作者 刘广瑞 吴晓铃 +1 位作者 陈园 虞正平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期480-485,共6页
采用控制系统稳定性分析方法研究了柔性机械臂的末端质量和驱动关节转动惯量对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响。首先推导了末端有集中质量的柔性机械臂的动力学模型,建立了以驱动力矩为输入、以末端位置弹性振动为输出的柔性机械臂系... 采用控制系统稳定性分析方法研究了柔性机械臂的末端质量和驱动关节转动惯量对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响。首先推导了末端有集中质量的柔性机械臂的动力学模型,建立了以驱动力矩为输入、以末端位置弹性振动为输出的柔性机械臂系统的传递函数。然后,用劳斯判据建立了末端位置弹性运动稳定性判据。用建立的稳定性判别式计算并对比了不同末端质量和关节转动惯量下柔性机械臂弹性运动的稳定性,定量验证了这两个参数对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响程度。 展开更多
关键词 柔性机械臂 末端附加质量 驱动关节转动惯量 弹性运动稳定性
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两种输入控制模型下的汽车非线性运动稳定性分析 被引量:5
12
作者 赵又群 尹浩 +1 位作者 张丽霞 吴杰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第10期1138-1140,共3页
在汽车转向运动力矩输入控制模型和转角输入控制模型基础上,考虑了轮胎侧向力的非线性,研究了汽车在不同附着系数路面上的运动稳定性,定量地揭示和比较了汽车转向力矩输入控制模型与转角输入控制模型运动稳定性的内在规律性和相互关系,... 在汽车转向运动力矩输入控制模型和转角输入控制模型基础上,考虑了轮胎侧向力的非线性,研究了汽车在不同附着系数路面上的运动稳定性,定量地揭示和比较了汽车转向力矩输入控制模型与转角输入控制模型运动稳定性的内在规律性和相互关系,以及轮胎侧向力非线性对汽车运动稳定性的影响。实例表明,利用本文的运动稳定性分析方法,可以指导汽车辅助转向系统的优化设计,从而改善汽车的操纵稳定性能。 展开更多
关键词 运动稳定性 轮胎非线性 汽车操纵性
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空间站大型伸展机构的运动稳定性分析 被引量:5
13
作者 吴德隆 李海阳 彭伟斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期98-102,共5页
从空间站大型伸展机构的运动特点和系统动力学方程出发 ,着重分析了该系统的稳定性判据。这一问题又可分为五个方面 :姿态 -伸展 -振动耦合系统的分析方法 ,复杂大系统的分解集结方法 ,时滞系统和滞后系统的稳定性问题 ,Stick- slip运... 从空间站大型伸展机构的运动特点和系统动力学方程出发 ,着重分析了该系统的稳定性判据。这一问题又可分为五个方面 :姿态 -伸展 -振动耦合系统的分析方法 ,复杂大系统的分解集结方法 ,时滞系统和滞后系统的稳定性问题 ,Stick- slip运动对系统稳定性的影响 ,非线性非定常系统稳定性的一般解。其中还对接触、摩擦、碰撞问题 ,变拓扑系统 ,非光滑动力学系统等进行了专门的研究 ,分析了 L yapunov指数方法在这些特殊系统中的适用性。本文对空间站大型伸展机构的稳定性问题进行了较全面的分析 ,指出了目前在处理这类复杂大系统时存在的一些难点问题 。 展开更多
关键词 空间站 伸展机构 运动稳定性 变拓扑 非光滑动力学系统
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基于架空轨道的全向移动机器人运动稳定性研究 被引量:7
14
作者 徐凯 林显新 +1 位作者 易丐 李国进 《食品与机械》 北大核心 2020年第2期105-109,共5页
根据基于架空轨道的全向移动机器人运动特点建立了一种以控制器、驱动机构和被执行对象为开环控制的系统模型,分析被执行对象受惯性作用对系统性能的冲击干扰稳定性,通过Matlab仿真分析瞬态性能,并与无扰动系统状态进行对比。结果表明,... 根据基于架空轨道的全向移动机器人运动特点建立了一种以控制器、驱动机构和被执行对象为开环控制的系统模型,分析被执行对象受惯性作用对系统性能的冲击干扰稳定性,通过Matlab仿真分析瞬态性能,并与无扰动系统状态进行对比。结果表明,增加速度(Kcs)反馈闭环的方法可提高系统的稳定性;改变Ka、Kc大小能使系统的动态性能保持在最优状态;采用闭环控制方法能够达到预期效果。 展开更多
关键词 全向移动机器人 架空轨道 运动稳定性 系统性能
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矩阵摄动法在四轮转向汽车运动稳定性分析中的应用 被引量:4
15
作者 赵又群 林棻 郭孔辉 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2004年第7期796-798,共3页
在驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统动力学模型的基础上 ,应用非对称特征值问题的矩阵摄动理论 ,给出驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统运动稳定性对汽车结构参数和四轮转向系统控制参数的灵敏度和多个参数同时变化时的摄动量 ,并与前... 在驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统动力学模型的基础上 ,应用非对称特征值问题的矩阵摄动理论 ,给出驾驶员 四轮转向汽车闭环操纵系统运动稳定性对汽车结构参数和四轮转向系统控制参数的灵敏度和多个参数同时变化时的摄动量 ,并与前轮转向汽车的结果进行了比较。仿真结果表明 。 展开更多
关键词 闭环系统 运动稳定性 四轮转向 矩阵摄动法 汽车操纵性
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涵道式无人机的悬停姿态控制与运动稳定性分析 被引量:4
16
作者 刘云平 陈城 +2 位作者 吴洪涛 李先影 黄希杰 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期867-875,共9页
进行了涵道式无人机的运动稳定性分析,指出无人机在悬停状态下受近地空间、气流颠簸和荷兰滚的影响,导致系统极易出现抖动甚至失控,而优化飞行器的结构参数对于提高飞行器运动稳定性具有重要意义。基于这种分析,从机械结构设计出发,通过... 进行了涵道式无人机的运动稳定性分析,指出无人机在悬停状态下受近地空间、气流颠簸和荷兰滚的影响,导致系统极易出现抖动甚至失控,而优化飞行器的结构参数对于提高飞行器运动稳定性具有重要意义。基于这种分析,从机械结构设计出发,通过Lyapunov指数方法建立飞行器结构参数与系统运动稳定性之间的量化关系,以此指导系统的机械结构设计及控制系统优化,为提高系统执行飞行任务的可靠性和稳定性奠定理论基础。该方法与Lyapunov直接法相比最大的优点是其可构建性,从而为分析其他机器人等非线性系统的运动稳定性提供了一种简单有效的工具。 展开更多
关键词 LYAPUNOV指数 涵道式无人机 运动稳定性 悬停
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机械系统运动稳定性分析的Routh-Hurwitz法 被引量:4
17
作者 张淑芬 张彦斌 王彦生 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第2期9-12,共4页
对机械运动中多自由度线性自治系统的运动稳定性分析有多种方法 ,但是这些方法不是受到使用条件的限制就是数学分析繁杂。本文利用劳斯 -赫尔维茨判据 (Routh -HurwitzCriterion)对上述系统的运动稳定性问题进行了研究探讨。给出的算例... 对机械运动中多自由度线性自治系统的运动稳定性分析有多种方法 ,但是这些方法不是受到使用条件的限制就是数学分析繁杂。本文利用劳斯 -赫尔维茨判据 (Routh -HurwitzCriterion)对上述系统的运动稳定性问题进行了研究探讨。给出的算例表明该方法较为简捷、实用。 展开更多
关键词 运动稳定性 线性系统 劳斯-赫尔维茨判据 机械振动 Routh-Hurwitz法
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气浮支承高速喷漆涡轮运动稳定性和失效速度 被引量:2
18
作者 杨志永 张大卫 +1 位作者 黄田 巫江 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期980-984,共5页
针对一类气浮支承高速喷漆涡轮系统的运动稳定性问题,建立了相应的非线性动力学模型,研究了系统运动稳定性与静平衡点随转速的变化规律,以及轴承轴颈间隙与最低失效速度之间的内在关系,得出工作状态下系统最低失效速度为2000r/min.在此... 针对一类气浮支承高速喷漆涡轮系统的运动稳定性问题,建立了相应的非线性动力学模型,研究了系统运动稳定性与静平衡点随转速的变化规律,以及轴承轴颈间隙与最低失效速度之间的内在关系,得出工作状态下系统最低失效速度为2000r/min.在此基础上,通过龙格 库塔数值算法求解,分析了非工作与工作状态等参数点处时间历程曲线、相图和轴心轨迹图,可以看出从非工作转速到工作转速之间有分岔现象出现. 展开更多
关键词 气浮轴承 高速喷漆涡轮 运动稳定性 失效速度
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轮式移动仿人护理机器人运动稳定性分析 被引量:5
19
作者 贠今天 邓利浩 桑宏强 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第17期2304-2309,共6页
针对护理机器人腰臂配合抱起病人时容易发生倾翻和侧滑的问题,以自主研发的全方位移动仿人护理机器人为研究对象,从静态和动态两个方面研究机器人此阶段的运动稳定性。在没有负载或低速运动工况下,利用重心投影法,分析其静态稳定性;在... 针对护理机器人腰臂配合抱起病人时容易发生倾翻和侧滑的问题,以自主研发的全方位移动仿人护理机器人为研究对象,从静态和动态两个方面研究机器人此阶段的运动稳定性。在没有负载或低速运动工况下,利用重心投影法,分析其静态稳定性;在有负载变化情况下,利用零力矩点理论并结合递归牛顿-欧拉算法,分析其动态稳定性。最后运用ADAMS仿真软件对护理机器人运动过程进行仿真分析,为确保护理机器人的运动稳定性提供理论依据。 展开更多
关键词 护理机器人 运动稳定性 重心投影法 零力矩点 递归牛顿-欧拉算法
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利用GPS技术进行汽车运动稳定性测试技术研究 被引量:9
20
作者 刘美生 杨春生 +1 位作者 罗发贵 王蛟茹 《中国测试技术》 2008年第5期10-15,共6页
在分析汽车运动稳定性特征的基础上,利用GPS定位技术开展了汽车运动稳定性检测和校准的关键技术研究。从目标任务、技术路线、系统结构等方面进行了描述,尤其较为详细地论述了系统软件的功能及特性,介绍了研究实验与行驶轨迹、速度、加... 在分析汽车运动稳定性特征的基础上,利用GPS定位技术开展了汽车运动稳定性检测和校准的关键技术研究。从目标任务、技术路线、系统结构等方面进行了描述,尤其较为详细地论述了系统软件的功能及特性,介绍了研究实验与行驶轨迹、速度、加速度、方位等汽车运动稳定性参量的现场测试,取得的结果为科学评价汽车运动稳定性提供了技术支持。 展开更多
关键词 汽车 运动稳定性 GPS技术 系统 动态测试
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