为保证踝关节康复机器人能为主动康复训练的患者准确提供任意性质的训练力,以气动肌肉冗余并联驱动踝关节康复机器人为对象,研究无误差力跟踪方法和主动训练柔顺控制策略。建立了踝关节康复机器人的动力学模型,基于阻抗控制理论研究了无误差力跟踪的轨迹规划方法,运用李亚谱诺夫稳定性理论提出了气动肌肉冗余并联驱动的柔顺控制策略,以助力和抗阻两种主动训练模式为例,进行了康复训练控制仿真,结果表明,所提出的力跟踪方法和柔顺控制策略不仅能确保主动训练的安全性,还能为训练提供任意而准确的助力和阻力。

研究了6-TPS型并联坐标测量机的基于RBF神经网络的直接自适应滑模控制方法。根据测量机的系统动力学模型特点，基于Lyapunov函数的综合设计方法和滑模控制理论，利用RBF神经网络与自适应技术相结合，设计了一种控制律，然后利用MATLAB进行了系统控制仿真。结果表明，测量机在有周期干扰的情况下，采用这种直接自适应神经网络滑模控制方法达到了较高的控制精度，其闭环系统具有较强的自适应性和鲁棒稳定性。

气动舵机在防空导弹的飞行姿态控制系统中是关键部件,直接影响导弹的飞行稳定性及姿态控制能力。弹载高压气体经过减压为气动舵机提供动力,可以减小气源系统所占的空间且尽可能多地携带气体以利于提高导弹射程。针对某型号导弹,设计了一种具有锥形阀瓣的高压反向非平衡直动式减压阀,建立了该类减压阀热力学及静力分析的数学模型,并在此基础上开发了其设计校核软件。建立了基于AMESim软件的稳态及非稳态进口压力下的仿真模型,对其压力、流量特性及阀芯位移特性进行了模拟分析。结果表明该减压阀在设计参数下具有较好的压力及流量特性,且理论计算结果与仿真分析结果吻合较好。

针对目前磁流变阀压降调节方式单一的不足,基于磁流变液磁梯度箍缩模式设计了一种液流通道截面积随外部磁场变化而变化的磁流变阀,阐述了磁流变阀的结构及工作原理,推导了压降数学模型。采用有限元法对磁梯度箍缩磁流变阀的磁场和流场进行仿真,分析了磁流变液入口速度、输入电流、液流通道半径对磁流变阀压降变化的影响规律。结果表明:磁流变阀在设计结构下产生高梯度磁场,能够有效控制液流通道的截面积大小;阀进出口压降随着液流入口速度、输入电流的增加逐渐增大,随着液流通道半径的增加而减小,其中液流入口速度影响最小,液流通道半径影响最大。当液流入口速度为1.5 m/s、输入电流为1.5 A、液流通道半径为0.5 mm时,磁梯度箍缩磁流变阀的压降可达1.89 MPa。

高压气动减压阀是导弹/发射筒气源装置的重要元件,用于气源装置高压气瓶出口气体的减压与稳压。设计一种正向直动式减压阀,并建立其静态数学模型,用AMESim软件对其静态特性进行仿真分析,讨论锥形阀芯半角、敏感活塞面积和弹簧总刚度对该减压阀压力特性的影响。结果表明:锥形阀芯半角的增大能提高减压阀的调节精度;活塞面积的增大能提高调节精度,增大到一定值时,调节精度无明显提高,同时要考虑减压阀的尺寸;弹簧刚度的减小能提高减压阀的调节精度。

安全阀是导弹发射筒装置上的一个重要元件,用于导弹发射后发射筒的安全卸压,从而对导弹发射筒及空气压缩机起到保护作用。针对某型导弹发射筒超压泄放的特定需求,设计出一种新型发射筒安全阀,并在此基础上建立其AMESim仿真模型,对其动态特性进行仿真分析,得到安全阀流道直径、容积腔体积、阀芯质量和弹簧刚度对该安全阀入口压力、流量、阀芯速度及阀芯振幅的影响规律。结果表明:在满足压力和流量要求的前提下,流道直径、容积腔体积和阀芯质量越小,弹簧刚度越大,阀芯振幅和速度波动越小,安全阀动态稳定性越好。

提出了4-RPR型、4-RRR型、4-PRR型等三种新型无内部奇异的平面三自由度冗余驱动并联机构。运用螺旋理论分析了各机构的运动自由度,讨论了工作空间内部的非奇异性及其参数条件,建立了运动学模型,通过数值方法获得了各机构的定姿态工作空间,并通过数值仿真分析了各机构的可操作度性能指标,结果表明这三种并联机构的工作空间内部均无奇异,且具有良好的运动灵活性。

为了解决船舰等工程领域高精仪器的减振问题，提出了具有弹性阻尼和变刚度特性的并联减振系统，实现了减振系统刚度的有效调节和控制。通过系统运动学和动力学分析，结合气动肌肉数学模型，建立了并联减振系统的数学模型；利用Adams软件进行仿真，分析了脉冲激励下刚度等系统特性参数对并联减振系统的影响；搭建了实验平台，进行了实验数据与仿真数据的对比分析，证明了减振系统数学模型的正确性和变刚度减振原理的可行性，也为主动变刚度减振技术研究奠定了基础。

为了有效减少冲击载荷对船舶、航天等工程领域高精仪器产生的影响,提出了一种基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统.首先建立了气动肌肉数学模型,并在此基础上,通过对系统的动力学和运动学分析,建立了隔冲系统的动力学模型,搭建了隔冲实验平台,并进行实验数据的采集与分析.实验结果表明：基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统能够有效减小冲击载荷作用下的加速度传递率,为该隔冲系统的深入研究和应用奠定了良好的基础.

为了解决仪器仪表等高精密设备的防微振和抗冲击问题,基于气动肌肉搭建了隔振实验系统,对其主被动控制进行研究。建立了隔振系统的动力学模型,在此基础之上分别采用被动和PID控制算法进行了实验。通过对比试验结果表明该隔振系统在宽频段内有较好的隔振效果,在低频段内效果尤为显著,该研究为气动肌肉在隔振系统中的进一步控制奠定了基础。