桥梁颤振气动导数在均匀流与紊流作用下的统一辨识理论研究

桥梁断面颤振气动导数的准确识别是桥梁空气动力稳定性研究的基础,一直是桥梁风工程研究领域的前沿课题。基于工况模态分析理论,本文首先导出了紊流条件下桥梁颤振气动导数辨识的完整方法;其次,将上述数据处理方式运用到由均匀流条件引起的自由衰减振动中,得出与紊流情况类似的结果。本文提出的方法能够用同样的辨识原理、同一个数据处理程序统一地对紊流和均匀流下的桥梁气动导数进行辨识;最后,利用数值仿真算例验证上述理论。     

复杂结构中非线性元件位置判定

非线性系统在不同力幅的正弦激励时,其频率响应函数将随力幅而变化,本文在研究非线性系统广义频率响应函数表达式的基础上,导出一种适用于复杂结构中非线性元件位置分布的判断方法。     

卫星振动实验中台面加速度控制与过实验研究

针对航天飞行器振动台环境实验中的"过实验"问题与振动台控制方式展开研究.本文以被试结构和振动台为统一研究对象进行组合系统动力学建模,详细导出了"真实环境"、"台面加速度控制"和"界面力控制"等三种模式下的台面加速度、界面力、结构测点加速度响应等表达公式,并讨论了加速度控制和力控制下各自形成过实验的原因和频率位置,定义并解释了"双控"模式及其对过实验现象的补偿机理.借助离散算例仿真计算,解释了文中提出的各种概念及其数值效果.     

基于主动控制策略的机翼颤振特性模拟

航空航天飞行器舵翼类结构的气动颤振是一种灾难性的动力学行为.在基于偶极子理论的气动弹性动力学模型中,气动载荷可表达为基于结构动力学响应的一种状态反馈的闭环控制力,控制律取决于翼型的几何参数、材料参数、结构动力学特性以及来流速度等多种条件,通常需通过实际飞行或风洞实验进行辨识与检验.在实验室条件下,以系统动力学响应的模态特征等效为前提,提出了一种基于人工主动控制的方式进行气动载荷下舵翼类结构自激颤振的特征值跟踪策略.建立并讨论了等效系统的非自伴随动力学微分方程及其特征方程的求解过程,并与通用软件的计算结果进行了对比,二者具有较好的一致性.通过优化搜索分别获得了位移和速度的最优反馈点、最优作动点位置及最优反馈增益系数,经对比计算拟合得到风速–位移增益曲线和风速–速度增益曲线,从而实现了由单点反馈、单点作动的集中力的闭环控制等效系统的真实气动力分布控制.仿真算例表明,由此预示的实验过程无需辨识和重构非定常气动力的时域波形,无需其他干预即可实现地面模拟实验,主动控制的效果满足预期,初步实现了自激颤振的特征值跟踪,为进一步推动主动控制模拟实验及颤振参数辨识提供了基础.     

非线性系统参数辩识的一种频域模型

本文基于对非线性系统的可分离性假设，将非线性弹性力和阻尼力分别分解为物理坐标下各点间相对位移和相对速度的幂级数函数，导出了一般多自由度非线性系统在恒幅激励下的广义频率响应函数与输入输出之间的迭代关系式，提出了非线性系统中基本线性部分的概念，进而了一种在实验条件下的系统物理参数辩识方法。     

基于主动控制策略的机翼颤振特性模拟

航空航天飞行器舵翼类结构的气动颤振是一种灾难性的动力学行为.在基于偶极子理论的气动弹性动力学模型中,气动载荷可表达为基于结构动力学响应的一种状态反馈的闭环控制力,控制律取决于翼型的几何参数、材料参数、结构动力学特性以及来流速度等多种条件,通常需通过实际飞行或风洞实验进行辨识与检验.在实验室条件下,以系统动力学响应的模态特征等效为前提,提出了一种基于人工主动控制的方式进行气动载荷下舵翼类结构自激颤振的特征值跟踪策略.建立并讨论了等效系统的非自伴随动力学微分方程及其特征方程的求解过程,并与通用软件的计算结果进行了对比,二者具有较好的一致性.通过优化搜索分别获得了位移和速度的最优反馈点、最优作动点位置及最优反馈增益系数,经对比计算拟合得到风速-位移增益曲线和风速-速度增益曲线,从而实现了由单点反馈、单点作动的集中力的闭环控制等效系统的真实气动力分布控制.仿真算例表明,由此预示的实验过程无需辨识和重构非定常气动力的时域波形,无需其他干预即可实现地面模拟实验,主动控制的效果满足预期,初步实现了自激颤振的特征值跟踪,为进一步推动主动控制模拟实验及颤振参数辨识提供了基础.      

基于视觉测量与神经网络的工业机器人位姿补偿

为提高六轴工业机器人的绝对定位精度，本文提出了一种利用视觉测量数据通过ELM(Extreme Learning Machine)神经网络实现机器人位姿补偿的新方法．利用固定在机器人末端的手眼相机获取机器人的末端位姿，并借助ELM实现机器人末端执行器从目标位姿到预测指令位姿之间映射，用修正转角代替原转角使机器人末端执行器运行至修正位姿，实现补偿．特别的是，对于使用的ELM，以网络预测均方误差为指标定量选取了网络的最佳参数．相比之前的方法，本文提出的算法具有能够同时高精度补偿姿态角及位置误差的显著优点．为验证该位姿误差补偿方法的有效性，本文进行了实验验证．结果表明，相比较于未补偿前的机器人末端位姿误差，经该方法补偿后的位姿误差被稳定控制在较低水平，平均位置误差降低89.1 %；平均姿态角误差降低96.8 %．除此以外，位置误差与姿态角误差的标准差也分别降低了85.66 %和93.24 %．     

扬声器激励对笔记本电脑硬盘工作影响的实验研究

对硬盘在实际安装环境下受声音激励的影响进行测试,包括外部扬声器激励、硬盘无阻尼条件下电脑内置扬声器激励,以及硬盘在不同阻尼条件下电脑内置扬声器激励三部分影响测试．实验结果表明,硬盘自由悬挂与硬盘处于实际结构时,外部扬声器对其读写速率的影响基本一致;对于某台特定型号的笔记本电脑来说,左右扬声器分别会在某个特定频率对硬盘读写产生较大影响;除此之外,通过对特定型号笔记本电脑硬盘在三种不同阻尼条件下读写速率的测试,为笔记本硬盘安装的进一步优化提供了依据．     

基于多点动态捕捉的机器人关节位移与几何参数标定

机器人关节位移及几何参数误差是导致位姿出现误差的主要原因,对二者进行高精度标定可提高机器人的绝对精度．传统标定方法的精度受机器人位姿的影响,且需多次实验．本文提出一种基于多点动态捕捉测量的标定方法,可通过单次实验,同时标定串联机器人的关节位移和几何参数．首先基于多点动捕测量获取机器人各连杆上靶标点的3D坐标,结合罗德里格斯变换实现关节位移的求解．其次结合机器人运动学模型和坐标转换关系,实现几何参数误差小量的标定．对方程线性化处理以提高计算效率,并用最小二乘法降低噪声对结果的影响．最后通过对6自由度串联机器人进行仿真,验证了该标定方法的可行性．     

基于真实工况下的工业机器人关节转角辨识与分析

本文基于多目视觉测量系统，对真实工况下连续运动的工业机器人进行关节转角的实时重构．该方法通过机器人运动前后的坐标集，在对刚体运动进行最优拟合的条件下，采用最小二乘法获得了各关节的旋转矩阵与平移向量．在此基础上，在考虑相邻关节牵连运动的前提下，获得了各关节的相对旋转矩阵．结合罗德里格斯变换理论通过相对旋转矩阵，确定了各关节转角．仿真与实验分析，验证了该方法的有效性与正确性．在该测量与辨识体系下，初步确定了各关节转角随机器人运动的真实状态．2与3杆臂由于物理尺寸呈细长形状，连杆挠度较大，这时变形误差与振动建立了关系，角振动幅度很大，曲线随机性较强．其余杆臂由于刚度较大，关节转角曲线呈光滑状态．