仿生关节是四足仿生机器人实现灵活跳跃、奔跑等高速复杂运动的基本要素。针对现有气动肌腱驱动的仿生关节难以实现设定刚度下的高精度位置控制问题,提出一种基于模糊神经网络补偿控制的拮抗式仿生关节位置/刚度控制新方法。建立关节位置/刚度解算模型,根据关节驱动力矩及设定刚度计算气动肌腱的理论充气压力;建立关节输出刚度计算模型,根据关节输出位置及气动肌腱的实际充气压力计算仿生关节的实际输出刚度;采用由模糊神经网络补偿控制器、PID控制器和模糊神经网络辨识器构成的模糊神经网络补偿控制结构实现对仿生关节的高精度位置控制。以FESTO公司MAS型气动肌腱驱动的拮抗式仿生关节为控制对象,进行关节位置/刚度控制的试验研究,对比PID控制和模糊神经网络补偿控制的位置控制精度,探究仿生关节刚度的动态响应。试验结果表明模...

气动伺服系统以其具有可压缩性、易实现高速等特点而适用于一种瞬时展开机构的伺服加载测试需求。通过分析气动伺服系统中存在的强非线性及动态不确定性,提出非线性复合控制策略。针对不同的特征,设计不同的控制方法。通过反馈线性化进行变化,将输出控制量分成两个部分-线性部分和非线性部分,采用极点配置原理进行线性控制分量的设计,确保系统的稳定性,借助Maltab LMI工具箱求解线性矩阵不等式;针对系统存在动态不确定性时缺乏鲁棒性,采用Lyapunov再设计方法进行非线性控制分量的设计,确保系统的鲁棒性,采用ITAE优化算法进行求解,确保系统的跟踪精度及快速性。通过理论分析,数字仿真及试验对比验证相结合的方法,展开气动力矩伺服加载控制研究,所设计复合控制方法有效改善了非线性和动态不确定性对系统性能产生的不良影响,提高了系统...

为研究随机风作用下高速列车的非定常气动载荷基于COOPER理论和谐波叠加法计算随高速列车移动的点的脉动风分析车速和平均风速对量纲一功率谱密度的影响。采用计算流体动力学方法数值计算气动载荷系数随侧偏角的变化规律研究随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算方法并推导出非定常气动载荷的概率分布特性。通过仿真分析车速为200～400 km/h平均风速为10～35 m/s时的脉动风和非定常气动载荷发现量纲一功率谱密度随车速的增加往高频部分移动平均风速的变化对其影响较小;平均风速对脉动风速的影响大于车速对脉动风速的影响;当考虑侧偏角的变化时计算得到的非定常气动载荷的波动增大;采用准定常法和改进准定常法计算得到的非定常气动载荷具有随机过程的遍历性而采用权重函数法及改进权重函数法计算得到的非定常气动载荷不具

为提高叶栅的气动性能提出基于能量法的叶栅自动设计参数化方法结合自适应差分进化算法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes （RANS）方程求解技术提出适用于透平叶栅气动优化设计的自动气动优化算法。以总压恢复系数最高为目标函数在满足流量和出口气流角约束条件下利用提出的气动优化算法对一小展弦比后加载叶栅进行了自动气动优化设计。优化后叶栅的总压恢复系数提高了0.7%叶栅的气动性能明显提高。优化结果表明该算法具有良好的优化性能和应用前景。

微型轴流风扇是计算机等电子设备的重要散热部件当前随着计算机尺寸变小而运算速度的提高其发热量也随之增加这对微型轴流风扇的气动设计提出更高的要求。相似设计作为一种重要而有效的设计方法已广泛运用于大中型风扇的气动设计中但其在微型轴流风扇的应用尚未广泛开展其主要原因是微型轴流风扇内部的流动位于Re数非自模区用于大中型风扇相似设计中的行之有效的设计方法在微型轴流风扇的设计中达不到应有的效果。基于此利用气体动力学相似原理推导微型轴流风扇气动相似所须满足的条件并与流动位于Re数自模区的大中型轴流风扇的气动相似规律相对比提出使微型风扇实现气动相似的＂弦长雷诺数＂准则并数值验证该准则对微型轴流风扇气动相似的有效性同时分析该准则的适用条件与局限性。研究结果表明＂弦长雷诺数＂准则

对微型轴流散热风扇叶片扭曲规律进行研究根据“径向平衡原理”通过引入一反映气动特性的参数—变环量指数α建立轴流叶轮中通流速度沿径向分布的微分方程及其边界条件提出在几类不同条件下该方程解的解析形式并分析这些解所对应的物理意义及其叶片扭曲形式。在此基础上根据微型轴流风扇实际运行工况的特点提出其扭叶片设计中变环量指数α所须满足的约束条件并指出该变环量指数α存在一个最小值具体数值则确定于风扇的气动、几何等参数。运用“计算流体动力学”（Computational fluid dynamicsCFD）技术详细地数值研究变环量指数α对微型轴流风扇气动性能的影响发现降低变环量系数能增加风扇气动性能进而有助于提高其散热能力。因此满足约束条件下的最小变环量指数是微型轴流风扇扭叶片气动设计中所须选取的最佳值。

大型动力平板车及其动力模块车组是重载超大型设备与物件运输的核心装备。为实现均载以防部分车轮超载或悬空动力模块车组的液压悬挂系统采用分组控制模式每组液压悬挂油路联通作为载货台的一个支撑进而形成对载货台的多点支撑。为获得动力模块车组在复杂地形上的允许装载区域建立其多点支撑力学模型利用力等效原理求解各组作用于载货台的等效支撑点对多点支撑产生的静不定问题采用弹性支撑的变形协调原则加以解决。利用多点支撑形成的支撑边界求解载货台的抗倾覆区利用各组悬挂的承载极限求解其安全承载区通过抗倾覆区与安全承载区的求交运算获得相应条件下动力模块车组的允许装载区域。基于允许装载区域的建模方法给出分组模式的选用准则通过算例分析验证了建模方法的可行性。

液压缸是液压系统重要元件其动静态特性直接影响液压系统正常工作性能。由于具有密封件的第一代液压缸摩擦力大、动态性能差不适应高频工作的液压伺服系统制约了液压缸向高速方向发展第二代间隙密封液压缸采用恒间隙密封技术摩擦力减小动态响应提高但容积效率降低。为此在第一代和第二代基础上经过多年努力研发出无密封件并采用压力自补偿变间隙密封技术的第三代液压缸通过理论分析、数学建模、仿真研究、试验验证及应用第三代液压缸动静态性能好容积效率高工作寿命长适用于高频响、高速度的液压传动及液压伺服系统。压力自补偿变间隙密封技术可以推广到其他具有微小变形要求的液压元件中使制造业和液压技术在创新上前进一步。

速比跟踪控制是车辆无级变速器控制系统的核心以等差式液压机械无级变速器为对象开展速比控制理论研究提出适合于液压机械无级变速器使用的速比控制方法。分析等差式液压机械无级变速器的组成原理推导出等差式液压机械无级变速器速比关系的一般表达式获得等差式无级变速器的段位组成方式;结合研究对象具体结构研究换段时各执行元件的转速关系提出换段条件;构建速比控制系统的设计框图分析得到控制器的传递函数给出控制算法设计方法;对等差两段式液压机械无级变速器进行速比跟踪控制试验试验结果表明：通过对液压机械无级变速器实施速比控制能够实现对目标速比的跟踪;当跟踪阶跃速比时不存在稳态误差跟踪斜坡速比时存在稳态误差。

以压燃式单活塞液压自由活塞发动机为对象研究其压缩冲程特性以期得到高效可靠的压缩过程实现方案满足系统着火条件要求。基于系统的基本结构对系统不同工况下的压缩过程进行分类并分别研究其主要特征确定利用液压能实现系统压缩... 展开更多