以挖掘机为研究对象,建立挖掘机工作装置运动学和动力学数学模型,通过五次多项式插值方法将运动轨迹离散,采用MATLAB编写离散运动轨迹程序并将其计算结果与ADAMS仿真结果进行对比,最终确定动力学模型参数;其次,建立基于动力学模型的Simulink和ADAMS联合仿真模型,在动态控制中采用PD控制方法,进行轨迹规划联合仿真并试验。结果表明基于动力学模型的运动轨迹控制方法可以有效避免始末位置和液压缸输出力变化的突变,采用动态控制中的PD控制方法,得到的收敛趋势相较于未优化的要收敛近50%;液压缸输出力变化稳定,其误差在5%附近,提升了自动挖掘运动轨迹控制精度。

在光纤光栅(FBG)传感监测技术研究基础上,设计了一种液压支架FBG传感监测方法,并对支架运动学模型进行了分析,最终设计了FBG倾角传感器。通过运动模型可以计算支架铰点的坐标。实践证明,通过监测顶梁、底座和前连杆的倾斜角度,可以获得液压支架的姿态信息。通过实验可知,传感器在-30°~30°内具有很好的线性度,且传感器的角度监测结构具有良好的抗疲劳性和稳定性。该传感器可以广泛用于其他类型液压支架的准分布式测量和长期在线监测。研究成果可为采矿安全技术和智能矿山技术的发展提供助力。

液压起重机对目标轨迹跟踪的正确性,有助于提高其工作效率和工作质量。为了提高液压起重机对目标轨迹的跟踪正确度,以及跟踪过程的平稳性,设计了一种液压起重机轨迹跟踪控制方法。首先,通过对液压起重机进行分析,求取了其旋转关节以及执行机构的运动学模型;然后,利用一个低频正弦波,构造了死区补偿装置模型,克服了由控制阀引起的固有死区问题;最后,在液压起重机频率响应函数的基础上,求取了前馈信号的反向稳态增益。采用本文方法对矩形目标轨迹、圆形目标轨迹以及三角形目标轨迹进行跟踪,以验证其跟踪性能。通过实验结果显示,与神经网络方法相比,本文方法在对矩形目标轨迹、圆形目标轨迹以及三角形目标轨迹进行跟踪时,最大偏差度分别减小了5.48%、19.76%和17.37%。由此说明,本文方法能够控制液压起重机对目标轨迹进行准确的跟踪,有...

液压支架作为基于二自由度四连杆机构的支护设备,每个结构部件的旋转角度受驱动部件的制约,直接影响顶梁的支护效率和运动轨迹。基于Denavit-Hartenberg(D-H)理论实现了支架各部件在不同坐标系下的位姿转换,建立了液压支架的运动学模型;利用MATLAB软件分析了液压支架的工作空间,融合Alpha Shape理论对支架顶梁运动轨迹进行分析,得到了顶梁工作空间的边界点;分析了立柱、平衡千斤顶的不同长度对顶梁、掩护梁以及后连杆位姿角的影响;通过自主开发的无线感知网络搭建了液压支架的位姿监测系统,并验证了模型的可靠性,为工业应用提供了理论和实践指导。

为实现飞机复杂结构件大角度开闭角缘条及外形等特殊结构的数控精密铣削加工,提出基于零件空间位置变化的扩大机床旋转行程技术。针对机床双摆轴结构,建立机床复合摆角与A、B摆轴转角的对应关系,研究机床复合摆角范围。在建立机床运动学模型的基础上,研究零件转动角度与机床复合摆角之间的对应关系,分析零件在加工平面内允许转动的最大角度。结果表明:当机床摆轴行程为±25°时,其最大复合摆角为34.8°;当所需机床摆角介于25°~34.8°时,可通过零件转动实现特殊结构的五轴加工;零件可转动角度范围随所需摆角的增大而减小,直至所需摆角为极限值34.8°时,转动角度范围缩小至唯一值47.8°。为提高零件装夹效率,设计专用快速定位工装,实现零件合适位置的快速找正。

针对一种新型浆料挤出系统的精确控制要求,根据该挤出系统工作过程中不同的运动状态,对系统各部件之间的相对运动关系进行分析。构建步进电动机与挤出杆运动学关系模型θ-s模型,v一ω模型。依据θ-s模型,利用Matlab软件求出挤出杆部件运动轨迹与工作空间,并分析其运动特性以确定挤出杆运动稳定性的影响因素。根据所建立的挤出杆运动学模型——”一山模型,结合流体连续性方程,构建系统运动控制模型,为挤出系统控制方法的研究提供理论依据。最后根据样机实验对该控制模型的可行性与有效性进行分析,结果表明实际输出质量相对于理论数据小0.1~0.15g,但线性变化情况较好,稳定性最佳情况抖动量不超过0.05g。这为后期运动控制算法的引入提供理论参考。

建立了一种两自由度并联机构的运动学模型，给出了机构的雅克比矩阵，基于Kane方程推导了该并联机构的动力学模型。结合机构的工程应用实例，采用Matlab编程对动力学模型进行了实际计算，并绘制了机构所需驱动力的变化曲线，将该结果与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了所建动力学模型的正确性。同时还给出了该机构在不同运动速度下各驱动力分量的变化情况，结果显示在高速运动时其动力学特性显著增强。

文章对五轴机床控制系统在开启或者关闭RPCP功能模式下，基于UG的后置处理器的实现及双转台五轴机床的运动学模型进行了研究。在分析了RPCP的功能特点后，以牧野V33-5XB五轴立式加工中心后置处理器的开发为例，阐述了G43.4代码的设置流程及RPCP与非RPCP模式下“机床”参数项的不同设置，由此论证RPCP功能对后置处理器构建的影响。最后在分析双转台五轴机床的坐标系平移与旋转变换关系图的基础上，提出线性变换矩阵及逆矩阵的运动学模型，并推导出两旋转轴运动及三轴直线轴运动的坐标公式。

车辆在行驶过程中由于受车载、路况、车体运动状态、环境变化等因素影响，使得通过建立数学模型来精确描述车辆动态过程变得非常困难，导致传统基于模型的控制方法难以适应车辆行驶过程中复杂的动态变化因素。针对车辆的动态目标位置跟踪特点，通过构建车辆动态目标位置的运动学模型，采用自适应预测控制方法（Model-free Adaptive Predictive Control， 简称MFAPC）研究车辆弯道保持系统中的动态目标位置跟踪问题，并基于MFAPC方法实现控制器的设计。控制仿真结果表明，相比PID控制方法，采用无模型自适应预测控制方法对车辆动态目标位置进行动态跟踪控制，其跟踪精度更高，控制过程更加平稳，从而使车辆驾驶过程具有更好的舒适性。

非对称4自由度3SPS＋PS并联机构中,4条支链在联接动静平台四个角点,以该机构为研究对象,建立了机构模型与运动学模型,并得到运动雅克比矩阵。根据运动雅克比矩阵与力雅克比矩阵的对偶关系,得到机构的力雅克比矩阵。给定动平台的负载及位置,建立受力模型,分析当负载在作用点0°~360°变化时,四个移动副的受力情况。采用MATLAB软件画出其受力图。运动学模型的建立以及分析结果对该平台样机的控制以及强度校核有指导意义。