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题名圆弧足被动行走器非光滑动力学仿真研究
被引量：14
- 1
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作者
段文杰
王琪
王天舒
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机构
北京航空航天大学动力学与控制系
清华大学航天航空学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2011年第4期765-774,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(10872102
11072014)~~
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文摘
传统的被动行走器动力学研究方法是将被动行走器模型视为双足轮流铰接于地面(或纯滚动)的倒立摆模型,并应用角动量守恒假设计算支撑腿转换时足地碰撞后的系统运动状态.但该方法不能分析足地之间的滑动现象、足地之间的非完全塑性碰撞现象和两足同时着地的情况.采用基于线性互补的非光滑动力学方法,给出了一种基于中点格式积分一步的时间步进方法,可以有效地分析足地间的摩擦和碰撞现象,应用该方法对被动行走器进行数值仿真,发现了两种新的周期性步态,一种是带摩擦滑动现象的步态,另一种是支撑足转换时发生多次碰撞现象的步态,数值仿真结果还表明,较大的摩擦系数和较小的法向恢复系数更有利于被动行走器实现稳定周期步态行走.
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关键词
非光滑
线性互补
被动行走器
库伦摩擦
牛顿碰撞
多体系统
动力学
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Keywords
non-smooth
linear complementary problem
passive dynamic walker
Coulomb friction
Newton impact
multibody system
dynamics
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分类号
O313.7
[理学—一般力学与力学基础]
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题名含摩擦滑移铰平面多刚体动力学的HLCP方法
被引量：2
- 2
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作者
彭慧莲
王琪
庄方方
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机构
北京航空航天大学动力学与控制系
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2010年第5期943-950,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(10672007)~~
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文摘
给出了一种基于水平线性互补问题(HLCP)的双边约束滑移铰含摩擦平面多刚体系统动力学的数值计算方法.首先从系统的约束方程出发建立了每个双边约束中两个约束面的法向约束力的互补关系;并利用摩擦余量的概念给出了库仑摩擦定律的互补表达式.然后针对事件驱动算法将该类非光滑多体系统动力学方程中双边约束中法向约束力切换和系统"stick-slip"运动状态切换的判断统一成HLCP的求解,通过定义一组变维数矩阵给出了HLCP形式的一般表达式,便于编程计算.最后通过一个两自由度多体系统的算例验证了该方法的有效性.
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关键词
多体系统
双面约束
库仑摩擦
滑移铰
水平线性互补问题
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Keywords
multibody system
bilateral constraint
coulomb＇s friction
lagrange multiplier
horizontal linear complementary problem
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分类号
O313.7
[理学—一般力学与力学基础]
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题名多体系统摩擦接触问题的DAE-LCP方法
被引量：2
- 3
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作者
富立
岳凤桐
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机构
河北联合大学理学院
北京航空航天大学动力学与控制系
河北科技大学唐山分院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2011年第2期400-407,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(10672007)~~
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文摘
当多体系统的约束全部是摩擦接触时,其动力学问题可归结为一个常微分方程(ordinary differentialequation,ODE)与线性互补问题(linear complementarity problem,LCP)的混合动力学问题.如果除了摩擦接触之外还增加了光滑的双边约束,则需要将ODE-LCP混合动力学模型推广为微分代数方程(differentialalgebra equation,DAE)与LCP的混合动力学模型.该文采用DAE与LCP混合动力学方法求解不考虑碰撞但同时含有持续摩擦接触及光滑等式约束的多体系统动力学问题.在建立系统动力学模型时,首先将含摩擦的约束从系统中移去得到基本动力学系统.由于基本系统中带有等式约束,所以基本系统的动力学方程为一组DAE.结合基本系统的DAE与约束的互补条件便可以得到DAE-LCP混合动力学模型.数值计算采用基于DAE与LCF的步进(time-stepping)算法,将系统动力学方程及其约束离散化并转化为一个混合LCP进行求解.该算法无需进行滞-滑状态检测,避免了事件检测导致的繁复计算.利用所提方法对典型机构的非光滑非线性特征进行了数值分析,验证了该文方法的正确有效性.
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关键词
多体系统
摩擦
微分代数方程
线性互补问题
步进算法
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Keywords
multi-body system
friction
DAE
LCP
time-stepping
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分类号
O313.7
[理学—一般力学与力学基础]
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题名多关节人体上肢运动的优化轨迹预测
被引量：2
- 4
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作者
孙鹏伟
王士敏
王琪
房杰
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机构
北京航空航天大学动力学与控制系
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2010年第3期506-511,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(10672006)~~
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文摘
研究了手端无约束条件下,多关节人体上肢点到点运动优化轨迹的预测.首先建立了多关节上肢平面运动的动力学模型,根据最小功准则提出优化目标函数,将上肢点到点运动的优化轨迹求解问题转化为两点边值问题,设计了寻优的迭代算法,求得了上肢运动的优化轨迹与相应的速度变化曲线.仿真结果表明:平衡点位置或关节力矩平滑地变化,避免了肢体出现急加速-急减速的运动形式,减少了肢体运动时的能量消耗;手端的运动轨迹为近似直线,速度为单峰的钟形曲线,这与上肢优化运动的特征相吻合,也表明最小功准则可以有效预测多关节上肢运动的优化轨迹.
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关键词
多关节上肢
上肢运动
运动规划
优化轨迹
最小功准则
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Keywords
multi-joint arm
arm movement
motion planning
optimal trajectories
minimal effort criterion
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分类号
R318.04
[医药卫生—生物医学工程]
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题名对称电耦合连接方式下的多尺度同步行为和转迁过程
被引量：3
- 5
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作者
王海侠
陆启韶
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机构
南京理工大学理学院
北京航空航天大学动力学与控制系
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出处
《动力学与控制学报》
2011年第3期214-218,共5页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11002073
10872014)~~
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文摘
本文研究了改进的ML神经元模型在环式和链式两种对称连接结构下的多尺度同步转迁过程.通过定义峰相位、簇相位、网络的平均峰频率差和平均簇频率差,发现随着耦合强度的增加,耦合神经元从互不相关到簇同步再到峰同步过渡,最后达到几乎完全同步.簇同步和峰同步属于相位同步的两种节律类型,对应慢时间尺度的簇同步通常先于对应快时间尺度的峰同步出现,且这两种节律同步模式互不包含,在一定耦合强度范围内可以共存.此外,借助膜电位的峰峰间期放电序列的分岔图,可观察到同步转迁过程中出现的复杂放电模式和分岔结构.
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关键词
对称连接
多尺度
簇同步
峰同步
同步转迁
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Keywords
symmetrical coupling
multi-time-scale
burst synchronization
spike synchronization
synchronization transition
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分类号
O461
[理学—电子物理学]
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题名起搏器影响下的耦合神经元之间的同步
- 6
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作者
李美生
张红慧
王青云
石霞
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机构
北京航空航天大学数学与系统科学学院
北京航空航天大学动力学与控制系
北京邮电大学理学院
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出处
《动力学与控制学报》
2010年第4期369-374,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(10972001
10872014
10802012)~~
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文摘
讨论了起搏器对双向电耦合的Hindmarsh-Rose神经元之间同步行为的影响.结果表明,在适当的参数组合下,起搏器能够增强也能抑制两个全同神经元之间的完全同步,增强三个全同的神经元之间的完全同步;处于不同放电模式的三个非全同神经元,起搏器在足够大的控制强度下能够诱发相位同步、近似同步,当进一步考虑时滞后,起搏器神经元更容易诱发它们之间的这种同步行为.
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关键词
起搏器
神经同步
时滞
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Keywords
pacemaker, neuronal synchronization, time delay
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分类号
R338
[医药卫生—人体生理学]
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题名基于小脑脉冲神经网络的柔性机械臂运动控制
- 7
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作者
张透明
韩芳
王青云
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机构
东华大学信息科学与技术学院
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出处
《力学学报》
2025年第4期997-1007,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(12272092和12332004).
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文摘
柔性机械臂由于自身材料的柔软特性,极容易受到环境中的不确定性干扰,从而发生意外形变,影响控制精度.针对该情况,借鉴人体中小脑对运动的调控和对环境的适应性,搭建了小脑脉冲神经网络模型,用于对柔性机械臂在环境干扰下的运动行为进行纠正控制.首先,基于分段常曲率方法建立了一个多自由度柔性机械臂模型,它具有移动关节和旋转关节,可以实现伸缩和弯曲的运动行为;并采用顺序二次规划算法近似计算得到机械臂的逆运动学模型,从而求解与期望轨迹对应的期望关节参数.然后,借鉴小脑皮层的神经系统结构与自适应功能,对颗粒层与浦肯野细胞层之间的突触可塑性进行建模,完整构建了小脑脉冲神经网络模型.最后,研究了环境干扰下柔性机械臂完成圆形轨迹和“8”字形轨迹的运动效果,发现与不使用小脑模型的直接开环控制运动结果相比,柔性机械臂末端执行器在小脑脉冲神经网络控制下的轨迹误差分别降低了95%和96%,验证了小脑脉冲神经网络模型对于控制柔性机械臂对抗不确定性干扰的有效性.相较于传统的控制方法,该方法更具有生物可解释性,为柔性机械臂在不确定性扰动下的控制提供了一种类脑智能方法.
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关键词
小脑
柔性机械臂
脉冲神经网络
适应性
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Keywords
cerebellum
flexible robotic arm
spiking neural network
adaptability
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分类号
O313
[理学]
TP273
[理学—一般力学与力学基础]
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题名皮层GABA受体诱导的失神发作
- 8
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作者
王智慧
郑艳红
王青云
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机构
北京航空航天大学动力学与控制系
福建师范大学数学与信息学院
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出处
《动力学与控制学报》
2020年第1期11-16,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11672074)~~
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文摘
利用生物物理平均场模型,通过在皮层引人慢抑制性中间神经元集群,发现抑制性受体GABAa和GABAb在通路抑制性中间神经元集群(IIN)-兴奋性锥体神经元集群(EPN)中均参与了失神发作的调控。特别地,棘慢波放电(SWDs)的出现与一个尺度因子K有关,其被定义为受体GABAa和GABAb的相对强度;由于GABAb受体的慢动力学也是一个致痫因子,因此通过尺度因子K和GABAb时滞t2的状态分析,发现它们可以共同诱导失神发作。这些结果对GABA受体如何诱导失神发作提供了理论指导,并可能为这种脑部疾病的治疗提供新的见解。
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关键词
失神发作
平均场模型
受体
时滞
尺度因子
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Keywords
absence seizures
mean-field model
receptors
delay
scale factor
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分类号
R742.1
[医药卫生—神经病学与精神病学]
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