基于磁流变的推进轴系全工况变刚度变阻尼减振控制

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作者 吴源良 李雨铮 +1 位作者 黄惠 陈淑梅 《振动与冲击》 北大核心 2025年第13期190-199,共10页

针对磁流变液吸振器在推进轴系纵振控制应用时面临的单频、多频及刚度阻尼超范围等问题,该研究基于变刚度变阻尼磁流变液吸振器提出了一种能够实现频率同调且阻尼寻优的半主动控制方法,以拓宽推进轴系减振频宽。首先,构建推进轴系-磁流... 针对磁流变液吸振器在推进轴系纵振控制应用时面临的单频、多频及刚度阻尼超范围等问题,该研究基于变刚度变阻尼磁流变液吸振器提出了一种能够实现频率同调且阻尼寻优的半主动控制方法,以拓宽推进轴系减振频宽。首先,构建推进轴系-磁流变吸振器耦合模型并建立动力学方程,分析推进轴的纵振特性;其次,以刚度阻尼最优控制准则为约束和被控对象位移零追踪为控制目标,设计积分滑模控制器,并进行Lyapunov稳定性分析;然后,对推进轴系进行振动控制仿真,分析半主动吸振效果,验证积分滑模控制的有效性;最后,搭建试验平台进行缩比吸振试验。试验表明,该吸振方法能使不同工况下的推进轴系快速达到稳态,并且有效降低推进轴系激振频率6.0~30.0 Hz内传递至推力轴承基座的振动加速度级。该吸振新方法不仅有望突破变工况下推进轴系减振瓶颈,也将丰富振动控制领域理论基础,为同类吸振问题提供共性理论指导。 展开更多

关键词 推进轴系 纵振控制 变刚度变阻尼 磁流变吸振器 半主动控制 积分滑模控制

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智能坐便器流噪声数值模拟及实验验证 被引量：2

2

作者 郭金泉 徐志猛 黄惠 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第5期20-25,共6页

以某款智能坐便器为研究对象,利用逆向工程技术进行建模,获得智能坐便器三维模型。采用Fluent和LMSVirtual.Lab联合仿真方法,对智能坐便器虹吸破坏时刻流噪声进行数值模拟,并通过实验对模拟结果进行了验证;基于数值模拟结果分析了智能... 以某款智能坐便器为研究对象,利用逆向工程技术进行建模,获得智能坐便器三维模型。采用Fluent和LMSVirtual.Lab联合仿真方法,对智能坐便器虹吸破坏时刻流噪声进行数值模拟,并通过实验对模拟结果进行了验证;基于数值模拟结果分析了智能坐便器空间声场指向性分布。结果表明:采用联合仿真方法对智能坐便器虹吸破坏时刻的流噪声进行数值模拟,各主要监测点噪声数值模拟结果与实验结果偏差均在7%以内,验证了方法的可行性。该智能坐便器空间噪声辐射有明显指向性,辐射噪声频谱图表现为宽频特性。研究结果可为后续智能坐便器降噪优化提供一定参考。 展开更多

关键词 声学 智能坐便器 流噪声 联合仿真

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基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制 被引量：1

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作者 徐河振 于潇雁 +1 位作者 张宇涵 陈力 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期142-149,共8页

为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即... 为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即根据奇异摄动理论,将柔性关节空间机器人系统分解为慢变系统和快变系统。在此基础上,针对慢变系统设计以时延估计为主框架的滑模控制方法,同时与低通滤波器相结合消除滑模控制带来的系统抖振问题;针对快变系统设计线性速度差值反馈控制系统,抑制柔性关节给系统带来的柔性振动问题。通过仿真验证空间机械臂能够在有限时间内快速、稳定地跟踪上期望轨迹,证实该控制方案具有较好的鲁棒性和可靠性。 展开更多

关键词 柔性关节空间机器人 关节柔性补偿 时延估计 滑模变结构控制 低通滤波器

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负载口独立控制系统的节能边界 被引量：3

4

作者 陈晖 施承伟 +2 位作者 杜恒 刘晓阳 蔡梓扬 《液压与气动》 北大核心 2021年第2期63-70,共8页

为了找寻负载口独立控制系统的极限节能边界,并明晰其节能机理,建立传统阀控系统和负载口独立控制系统的静态效率与静态能耗模型,利用归一化处理使模型转化为无量纲形式。选取与传统阀控系统可比拟的2种工况,即同泵源压力和同阀口开度,... 为了找寻负载口独立控制系统的极限节能边界,并明晰其节能机理,建立传统阀控系统和负载口独立控制系统的静态效率与静态能耗模型,利用归一化处理使模型转化为无量纲形式。选取与传统阀控系统可比拟的2种工况,即同泵源压力和同阀口开度,在负载口独立控制系统处于节能极限时(出油阀口全开)进行对比。仿真分析不同工况下2种系统的静态效率与能耗对比情况,并绘制效率分布谱获取全工况下效率分布对比情况。结果表明:同泵源压力下,负载口独立控制系统最多能提升阀控液压系统效率约5.7%,降低能耗约22.7%;同阀口开度下,负载口独立控制系统最多能提升阀控液压系统效率约19.4%,降低能耗约53%。负载口独立控制系统能够降低阀口节流损耗,进而降低阀控液压系统能耗。 展开更多

关键词 负载口独立控制系统 节能边界 节能机理 归一化处理 效率分布谱

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七轴全地面起重机电液助力转向系统能耗分析 被引量：2

5

作者 杜恒 洪越 +2 位作者 刘晓阳 舒月 李雨铮 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第7期978-988,共11页

针对七轴全地面起重机电液助力转向系统能耗高的问题,在考虑了油源因素对多轴转向系统能耗和效率影响的基础上,对起重机多轴转向系统的能耗特性进行了研究。首先,建立了起重机单轴转向系统能耗模型,并基于Ackerman定理,分析了多轴转向... 针对七轴全地面起重机电液助力转向系统能耗高的问题,在考虑了油源因素对多轴转向系统能耗和效率影响的基础上,对起重机多轴转向系统的能耗特性进行了研究。首先,建立了起重机单轴转向系统能耗模型,并基于Ackerman定理,分析了多轴转向系统中各转向轴的转角关系,从而建立起了其多轴转向系统能耗模型;然后,设计了一种包含转向信息的新型能耗测试循环系统,并通过仿真的方式,分析了泵源压力和转向模式对行驶工况下多轴转向系统的能耗影响规律;最后,提出了一种适用于起重机多轴转向系统的多级压力源切换转向节能方案。研究结果表明:泵源压力和转向模式的选取对起重机多轴转向系统能耗有直接的影响;根据设计的多级压力源切换转向节能方案,各轴可实现随负载和转向模式的变化进行分级调压,从而可以实现多轴转向系统的节能,并为其他一源多驱液压系统的节能优化提供一定的借鉴依据。 展开更多

关键词 七轴起重机 多轴转向系统 电液助力转向系统 能耗模型 Ackerman定理 能耗测试循环 多级压力源

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存在关节死区的空间机器人无扰快速终端滑模控制 被引量：5

6

作者 张智豪 于潇雁 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期777-785,共9页

针对机械臂一般操作过程中运动学的非完整特性进行运动规划时没有考虑机械臂与待抓取目标之间的关系与关节的实际特性,研究了存在关节死区的漂浮基平面三连杆空间机械臂拦截目标前最后阶段的载体无扰动空间规划与控制.首先根据拉格朗日... 针对机械臂一般操作过程中运动学的非完整特性进行运动规划时没有考虑机械臂与待抓取目标之间的关系与关节的实际特性,研究了存在关节死区的漂浮基平面三连杆空间机械臂拦截目标前最后阶段的载体无扰动空间规划与控制.首先根据拉格朗日第二类方程,建立存在关节死区的载体位姿均不受控的漂浮基平面三连杆空间机械臂的动力学模型,推导出三连杆空间机械臂反作用零空间的数学模型,并对反作用零空间进行向量范数约束算法研究;进而提出了一种具有抗干扰性与高收敛性的非奇异快速终端滑模控制算法实现系统的姿态无扰控制,该方法采用变系数双幂次趋近率与非奇异快速终端滑模面相结合的方式,提高系统状态收敛速度与抗干扰性.为了消除机械臂关节存在的死区特性,设计了自适应死区补偿器,通过自适应控制来逼近死区特性的上界,以消除关节死区对系统带来的影响,确保跟踪控制的有效执行.最后基于Lyapunov函数法证明了系统的稳定性,并通过系统数值仿真结果验证了存在死区情况下机械臂的各关节角跟踪上无反应空间下的期望轨迹的同时载体的姿态处于稳定状态,验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 空间机器人 反作用零空间 关节死区 预抓取阶段运动规划 快速终端滑模控制

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U型障碍物多方向多层填充的移动机器人改进蚁群算法 被引量：2

7

作者 陈青桢 龚家宝 +1 位作者 于潇雁 邵宇飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期721-728,共8页

针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划中典型的U型障碍物死锁问题,提出了一种U型障碍物多方向多层填充的改进蚁群算法。首先证明了路径规划的最优解不会进入U型障碍物之中;其次证明了运用此多方向多层填充法在填充U型障碍物解决死锁问... 针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划中典型的U型障碍物死锁问题,提出了一种U型障碍物多方向多层填充的改进蚁群算法。首先证明了路径规划的最优解不会进入U型障碍物之中;其次证明了运用此多方向多层填充法在填充U型障碍物解决死锁问题的同时,不会造成原有通路的阻塞,具有原通路保持性,且填充的迭代次数与迭代总时间少;之后对填充图形的迭代次数给出了理论性的判定,此填充方法不仅适用于U型障碍物还适用于其它可填充区域,且其对于可填充区域可实现完全填充;最后将此填充方法与蚁群算法结合。仿真结果表明,改进蚁群算法相比于传统蚁群算法有效率提升。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 改进蚁群算法 U型障碍物 多方向多层填充法

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液压柱塞马达的约束阻尼层降噪研究

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作者 张圳 黄惠 +2 位作者 杜恒 李雨铮 苏俊收 《液压与气动》 北大核心 2024年第10期158-169,共12页

液压柱塞马达在工作状态下振动噪声剧烈,针对削弱内部声振源和外部壳体结构优化的传统减振降噪方案设计难度大、优化成本高的问题,提出了在液压柱塞马达壳体敷设约束阻尼层的减振降噪方法。进行液压柱塞马达的动力学模型和液压模型耦合... 液压柱塞马达在工作状态下振动噪声剧烈,针对削弱内部声振源和外部壳体结构优化的传统减振降噪方案设计难度大、优化成本高的问题,提出了在液压柱塞马达壳体敷设约束阻尼层的减振降噪方法。进行液压柱塞马达的动力学模型和液压模型耦合仿真,得到液压柱塞马达内部对壳体的振动激励。以振动激励作为载荷,结合强迫响应分析和基于模态声传递向量法的声压仿真,得到马达壳体的模态参与因子和声学板块贡献量,从而精确阻尼层敷设区域。通过对约束阻尼层进行有限元建模分析,研究阻尼层材料参数对振动抑制的影响,选择合适的阻尼层材料。在半消声室内对敷设约束阻尼层前后的液压柱塞马达进行多工况下平均声压级测试。结果表明:在峰值噪声频率下,约束阻尼层能将液压柱塞马达的噪声至少降低2 dB。 展开更多

关键词 液压柱塞马达 约束阻尼层 减振降噪 声学板块贡献量 模态参与因子

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数字液压阀控系统中压力脉动试验

9

作者 陈福龙 杜恒 +3 位作者 李雨铮 周时钊 李福气 马玉山 《液压与气动》 北大核心 2024年第10期136-142,共7页

压力脉动主动抑制是提升数字液压阀控系统控制精度和可靠性的关键技术。然而,目前主动抑制方法在对压力脉动进行抑制时缺乏对其特性的深入理解,导致抑制效果不理想。因此,设计了压力脉动测试试验台,分析了系统中不同位置压力脉动的变化... 压力脉动主动抑制是提升数字液压阀控系统控制精度和可靠性的关键技术。然而,目前主动抑制方法在对压力脉动进行抑制时缺乏对其特性的深入理解,导致抑制效果不理想。因此,设计了压力脉动测试试验台,分析了系统中不同位置压力脉动的变化情况,探索了液压泵、高速开关阀对不同位置压力脉动的影响。结果表明:数字液压阀控系统中压力脉动的主要来自于高速开关阀持续开/关引起的水击现象,并且压力脉动的频率始终与阀的开/关频率保持一致。为设计前馈的压力脉动主动抑制系统提供了新思路,同时也为研发更高效的压力脉动衰减器提供了参考。 展开更多

关键词 数字液压 压力脉动 试验分析 高速开关阀

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微型四旋翼飞行器最佳旋翼间距布局研究 被引量：7

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作者 雷瑶 王恒达 +1 位作者 叶艺强 黄宇晖 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期412-416,共5页

为研究悬停状态下不同翼间距对微型四旋翼飞行器气动性能的影响,结合整机试验和数值模拟,分析了不同旋翼间距下微型四旋翼飞行器拉力和功耗的变化规律。在样机试验中,通过搭建试验平台对间距比l/d范围1.1~2.0的微型四旋翼飞行器进行了... 为研究悬停状态下不同翼间距对微型四旋翼飞行器气动性能的影响,结合整机试验和数值模拟,分析了不同旋翼间距下微型四旋翼飞行器拉力和功耗的变化规律。在样机试验中,通过搭建试验平台对间距比l/d范围1.1~2.0的微型四旋翼飞行器进行了拉力和功耗的测量,确定了相同功耗条件下具有较大拉力的最佳旋翼间距范围。为更直观地得到旋翼间气动干扰对整机气动性能的影响,通过CFD方法对微型四旋翼飞行器流场进行了仿真,得到了不同间距下的压力、流线和涡量分布情况,进而对四旋翼飞行器在不同旋翼间距下表现出的不同气动特性进行对比。结果表明,与无干扰状态下的孤立单旋翼相比,四旋翼间存在的气动干扰在合理的旋翼间距下可以保持涡流完整,并有助于提升四旋翼系统的拉力。最后,通过试验和仿真对比发现,在旋翼间距为1.8d时,四旋翼飞行器具有较大的功率载荷和良好的气动特性,是该四旋翼飞行器整机的最佳气动布局。 展开更多

关键词 四旋翼 旋翼间距 悬停状态 CFD 气动干扰

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小型多旋翼飞行器悬停效率分析 被引量：5

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作者 雷瑶 林荣钊 吴智泉 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1323-1328,共6页

多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,... 多旋翼的不同配置方式直接影响着小型飞行器整机悬停效率。为了得到不同气动参数下多旋翼系统的悬停效率,通过搭建试验平台测量了多旋翼系统在不同的旋翼位置、桨叶数量、旋翼臂形状尺寸、共轴间距、非共轴旋翼重叠区域时的推力和功耗,分析了不同旋翼配置方式下整机悬停效率随桨盘载荷的变化规律。试验结果表明:旋翼桨叶数为2且在旋翼下置时多旋翼飞行器的悬停效率最高;旋翼臂尺寸比形状对悬停效率的影响更大;不同间距比的共轴旋翼在桨盘载荷较高时可以接近无干扰单旋翼的效率,且在间距比为30. 4%时具有较高的悬停效率;通过合理配置非共轴重叠区域的竖直间距比和水平间距比可以有效降低能量损失,且在较小竖直间距比时将水平间距比保持在10%~15%的范围可以大幅度提高悬停效率。 展开更多

关键词 多旋翼飞行器 螺旋桨 旋翼臂 共轴间距 重叠区域 悬停效率

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不同旋翼间距下共轴双旋翼无人机的气动特性 被引量：4

12

作者 雷瑶 叶艺强 +1 位作者 王恒达 黄宇晖 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期487-492,共6页

为了获得共轴双旋翼的最佳气动性能,对不同旋翼间距比的共轴双旋翼无人机进行了试验和数值模拟。首先,对共轴双旋翼的气动性能参数进行了理论分析。然后,构造共轴双旋翼模型进行数值模拟,并通过自行设计的试验获得了升力和功率。同时,... 为了获得共轴双旋翼的最佳气动性能,对不同旋翼间距比的共轴双旋翼无人机进行了试验和数值模拟。首先,对共轴双旋翼的气动性能参数进行了理论分析。然后,构造共轴双旋翼模型进行数值模拟,并通过自行设计的试验获得了升力和功率。同时,将试验获得的升力和功耗转化为功率载荷和悬停效率进行气动分析。最后,结合试验和仿真结果表明,工作转速2 200 r/min下,与i=0.75在相比,当间距比i=0.385时,功率载荷提高了1.5%,总效率提高了大约5.64%。该间距比下的气动性能较好,可以作为共轴旋翼无人机的最佳气动布局。 展开更多

关键词 共轴双旋翼 旋翼间距 功率载荷 悬停效率 气动性能

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共轴双旋翼单元不同旋翼间距的气动性能分析 被引量：2

13

作者 雷瑶 叶艺强 王恒达 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第2期81-85,共5页

为设计合理的旋翼布局来展现出共轴双旋翼系统的气动性能,通过搭建试验平台测量了共轴双旋翼飞行器的间距比为0.32R-0.75R的功耗和升力。另外,采用ANSYS建立了共轴双旋翼飞行器的全尺寸模型,并进行了一系列仿真,得到了不同间距下共轴双... 为设计合理的旋翼布局来展现出共轴双旋翼系统的气动性能,通过搭建试验平台测量了共轴双旋翼飞行器的间距比为0.32R-0.75R的功耗和升力。另外,采用ANSYS建立了共轴双旋翼飞行器的全尺寸模型,并进行了一系列仿真,得到了不同间距下共轴双旋翼的压强、速度和流线分布。分析结果表明:共轴双旋翼间的气动干扰在合适的间距下被削弱,此时桨尖涡流完整。同时,整体的升力比单旋翼至少可以提升58%,最高可以提升72%。此外,还发现在产生相同升力时,在较低转速下产生的功率载荷PL值比较大。最后,值得注意的是,在旋翼间距h为0.385R时的气动性能较良好,是共轴双旋翼单元最佳的布局。 展开更多

关键词 旋翼布局 共轴双旋翼 旋翼间距 气动性能 功率载荷

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曳引电梯磁流制动器的磁流变液摩擦学性能分析 被引量：3

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作者 陈郴 李雨铮 +2 位作者 黄惠 陈凯峰 陈淑梅 《重庆大学学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期131-140,共10页

由于磁流变液存在颗粒自磨损以及颗粒与磁流变制动器工作壁面的摩擦问题,会影响电梯磁流变制动器的制动效果,因此对磁流变液的摩擦学性能进行分析非常关键。通过以石墨、油脂作为添加剂,制备4种硅油基磁流变液。利用四球摩擦试验机模拟... 由于磁流变液存在颗粒自磨损以及颗粒与磁流变制动器工作壁面的摩擦问题,会影响电梯磁流变制动器的制动效果,因此对磁流变液的摩擦学性能进行分析非常关键。通过以石墨、油脂作为添加剂,制备4种硅油基磁流变液。利用四球摩擦试验机模拟磁流变液在电梯传动装置中的运行工况,记录摩擦系数的变化,并用影像显微镜观察和测量磨斑大小。通过流变仪测量磁流变液在摩擦实验前后流变性能的变化,分析磁流变液在装置中的摩擦磨损对其性能的影响。结果表明:添加剂在一定程度上对磁流变液具有减摩作用,摩擦后的流变性能均有所增大;所配制的编号3磁流变液具有低零场黏度、高磁致剪切应力、较好的稳定性,是适用于曳引电梯磁流变制动器中的磁流变液。 展开更多

关键词 电梯 石墨 油脂 磁流变液 摩擦系数 磨斑直径

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