人体上肢运动的Kane动力学模型

建立了人体上肢3刚体7自由度的多刚体模型，并应用Kane方法建立了上肢鞭打动作的物理模型，计算出上肢各环节在鞭打动作过程中的肌肉力矩和关节反作用力．实践证明，Kane方法在描述和计算上肢运动的形式和力矩时具有列解方程规范简洁、编程计算方便高效的特点，计算结果能够反映动作实际．通过对棒球投掷动作上肢三个环节力和力矩进行计算与分析，初步了解了上肢各环节在运动过程中肌肉力矩和关节反作用力与动作技术的关系．     

多关节人体上肢运动的优化轨迹预测

研究了手端无约束条件下,多关节人体上肢点到点运动优化轨迹的预测. 首先建立了多关节上肢平面运动的动力学模型,根据最小功准则提出优化目标函数,将上肢点到点运动的优化轨迹求解问题转化为两点边值问题,设计了寻优的迭代算法,求得了上肢运动的优化轨迹与相应的速度变化曲线. 仿真结果表明: 平衡点位置或关节力矩平滑地变化,避免了肢体出现急加速-急减速的运动形式,减少了肢体运动时的能量消耗;手端的运动轨迹为近似直线,速度为单峰的钟形曲线,这与上肢优化运动的特征相吻合,也表明最小功准则可以有效预测多关节上肢运动的优化轨迹.      

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前手翻屈体前空翻2周是男子跳马最高难度动作之一. 迄今,我国只有胡俊捷曾完成 该动作. 本文通过三维运动学分析技术揭示了胡俊捷完成前手翻屈体前空翻2周动作的运动 学规律与技术特点,获得了身体重心和主要关节的位移,水平速度和垂直速度及关节角度等 运动学指标的变化. 这些结果可为我国运动员发展和改进此类动作提供理论依据和技术参 考.     

圆锥运动下磁场辅助角速度测量方法与实验

利用磁场传感器可辅助载体进行角速度测量.在用于飞行载体时,由于载体通常伴随有圆锥运动,并且载体自身会对内部磁场产生干扰,使磁场传感器输出产生畸变,从而导致利用磁场辅助测量的载体角速度的误差较大.针对这个问题,提出了一种基于实时误差补偿的在圆锥运动及磁场干扰影响条件下利用磁场辅助进行角速度测量的方法.该方法利用载体过去1周旋转的数据,实时对圆锥运动与磁场干扰进行补偿,然后根据补偿结果计算当前载体的角速度.当载体角速度越大时,精度越高.通过飞行实验对该方法进行了验证,实验结果表明,在角速度大于300 (°)/s时,角速度误差小于1(°)/s.     

关于刚体角速度的认识与思考

从中学 就开始了解和学习角速度这个物理量. 认知也从中学的标量,到大学物理中的矢量.本文通过分析刚体一般运动时点的速度和加速度,证明了角速度是二阶张量,同时给出了角速度矢量表达需要满足的条件,明确指出角速度的准确表达必须用张量,角速度的简便表达可以用矢量. 最后讨论了几个与角速度相关的问题.     

空间运动刚体角速度的一种形式

一般空间运动刚体角速度是理论力学教学的难点和重点,传统基于欧拉转动定理和坐标转换 矩阵的角速度引出方法存在各自的不足,于是可通过有限转动矩阵直接引出角速度,保存传 统两种方法的优点,利于学生更深刻理解角速度的概念.     

一种引出一般运动刚体角速度概念的新方法

在刚体一般运动的教学中，角速度是学生接受起来比较困难的一个概念，通过矢量运算引入这一概念，为角速度的教学提供了一种新的简单方法.     

一般运动刚体角速度向量引入的一种新方法

通过向量运算给出了角速度向量引入的一种较简单的方法.利用刚体上的固连向量的导数与其自身垂直的特点,得出反映刚体整体运动特性的角速度向量,并对这样的导出方法与刚体角速度向量物理意义之间的联系进行了讨论.     

一般运动刚体角速度向量引入的一种新方法

通过向量运算给出了角速度向量引入的一种较简单的方法. 利用刚体上的固连向量的导数与 其自身垂直的特点,得出反映刚体整体运动特性的角速度向量,并对这样的导出方法与刚体 角速度向量物理意义之间的联系进行了讨论.     

刚体绕定点运动中的角速度与角加速度

<正> 在刚体绕定点的运动中,确定刚体的瞬时角速度向量与瞬时角加速度向量对运动学分析及动力学分析都有重要意义.本文着重讨论在已知刚体的运动方程(通常用欧拉角作为时间的函数表示)情况下,角速度     

近壁泊肃叶流中活性粒子迁移规律研究

研究活性粒子在剪切流中的迁移规律对实现颗粒分离和过程强化均具有重要意义.基于耗散粒子动力学理论,建立了描述微通道内近壁泊肃叶流中活性粒子迁移运动的数学模型,考察了活性粒子圆周运动角速度、手性诱导角速度、直行运动速度和转向扩散系数对大肠杆菌和常规活性粒子横向迁移速度和受迫转向频率的影响规律,并确定近壁剪切流中活性粒子横向迁移的形成机制.结果表明,近壁剪切流场中大肠杆菌的横向迁移速度随剪切速率增大先快速增加继而趋于稳定;大肠杆菌横向迁移速度随圆周运动角速度增大而减小,随手性诱导角速度、直行运动速度和转向扩散系数的增大而增大;大肠杆菌的受迫转向频率受圆周运动角速度、直行运动速度和转向扩散系数的影响小,而随手性诱导角速度的增大而加快;相比大肠杆菌,常规活性粒子横向迁移速度显著减小、受迫转向频率明显变慢,二者受直行运动速度和转向扩散系数的影响规律与大肠杆菌类似.直行运动是活性粒子形成横向迁移运动的前提,其他运动参数和结构参数均可一定程度促进或抑制活性粒子在近壁剪切流场中的横向迁移.     

惯性角速度匹配测量方程的耦合误差分析

针对惯性角速度匹配测量方程得不到理论精确解的问题,根据角速度匹配测量方程建立了形变角估计误差与船体角运动和动态形变角的相关函数模型,从理论上证明了船体角运动与动态形变角之间的交叉耦合将产生形变角估计误差。在动态形变角和船摇角幅度分别为20″和2°的仿真条件下,当船体运动角速度与动态形变角速度不相关时,形变角估计误差均值分别为-1.8"、3.7"、3.8";当船体运动角速度与动态形变角速度完全相关时,形变角估计产生约50"的偏置误差。仿真和实验结果表明,误差的大小与二者之间的相关系数呈正相关。研究结果可为舰船形变测量和传递对准相关的理论研究和工程应用提供参考。     

13加速度计捷联惯导姿态解算方法(英文)

为了减小全加速度计捷联惯导(亦称无陀螺惯导)角速度重构误差以提高姿态解算精度,提出了一种13加速度计无陀螺惯导配置方案。针对合理设计的13加速度计捷联惯导能同时提供角速度和角加速度信息的特点,提出了一种基于角速度/角加速度信息的捷联姿态算法,采用艾尔米特插值方法进行离散角速度插值重构,利用重构后的角速度信息进行姿态矩阵求解。分析了新姿态算法的基本步骤,并进行了典型圆锥运动仿真实验。结果表明,采用新方法求解姿态矩阵的精度提高40%以上。不同于传统姿态算法仅利用角速度信息,新的姿态算法利用更多的信息,能获得更好的精度。     

激光陀螺组合体测量船体角形变中观测耦合效应的补偿（英文）

船体角形变是传递对准中的主要误差源,需要依靠测量仪器精确标定。根据姿态匹配方法使用两套激光陀螺组合体可以计算角形变。但是动态形变和船体运动角速度的交叉相关的观测耦合效应导致角形变的最优估计结果不准确,并且通过姿态匹配方法这种观测耦合效应是不能被准确测量的,需要结合其它角形变的测量信息进行计算。基于角速度匹配方法,研究了观测耦合效应,并得出其导致角形变估计的偏置误差,且受船体运动角速度调制的结论。通过补偿激光陀螺组合体测量的角速度,降低了观测耦合效应,得到了高精度的对准结果。仿真结果表明观测耦合效应主要导致了静态形变估计精度的不准确。     

飞行弹射救生中的上肢受力及甩打运动研究

本研究了在弹射救生中,飞行员未脱手时上肢的受力状况,以及脱手以后上肢的自由甩打运动。建立了上肢三刚体七自由度的模型,用虚位移原理建立了脱手前上肢约束力的方程,用Ｋａｎｅ方法建立了脱手后上肢自由甩打运动的动力学方程,研究了各种弹射状态下上肢的受力情况及上肢的运动规律。     

运动学中的矩阵方法

 在理论力学的运动学部分，引入刚体的角速度矩阵后，用矩阵方法推导出了刚体上任意一 点的运动和点的合成运动的主要公式，然后转换成向量形式. 该推导过程简单，易于理解.     

差动输入在H调制误差自补偿惯性导航系统中的应用

在H调制误差自补偿惯性导航系统中,舰船的摇摆在平台上产生很大的干扰角速度,它严重影响了监控回路的测量,为了解决这个问题,本文探讨了干扰角速度的变化特性及采用差动输入减小其影响的方法,并做了相应的仿真计算.仿真结果表明:差动输入能完全补偿掉干扰角速度的影响.     

GFSINS姿态角速度双路组合方案设计

针对无陀螺捷联惯导系统解算载体姿态角速度精度不高的系统瓶颈,分析现有的一种九加速度计配置方案角速度信息输出特征,提出通过改进解算方法,在载体上同时获取两套相对完整而独立的姿态角速度信息从而构成姿态角速度双路组合方案的设想,并且在该组合方案中引入反馈型自适应神经网络,通过设置合理的神经网络学习周期,提供更逼近真实值的加速度计输出,结合包含加速度计误差少、没有加速度计误差积累两种优点的姿态角速度辅助算法,以获得更高精度的载体姿态角速度输出,进一步提高无陀螺捷联惯导系统导航精度.仿真结果验证了该设计思想可行性,并且证明了角速度双路组合方案相对普通角速度解算方案在精度上的优势.     

具有不等刚度的动调陀螺的运动方程分析

利用理论力学知识,通过对转子和平衡环的受力分析及陀螺的运动状态分析,建立起考虑了不等刚度的动力调谐陀螺当壳体具有加速度和角速度时陀螺的运动方程,得到了不等刚度造成的干扰力矩表达式,讨论了各种壳体加速度和角速度情况下的陀螺漂移.分析结果表明,不等刚度对动力调谐陀螺的调谐条件没有影响.在线加速度条件下,不等刚度引起的干扰力矩与加速度的平方成正比;而在角加速度情况下,不等刚度不产生陀螺漂移.在设计、生产中尽量做到等刚度设计有助于减小陀螺的漂移.     

柔性双尾鳍效率的测量和优化

建立了仿生拍动推进推力和效率的测量平台,通过电机的转动扭矩、转动角速度及推进力计算得到仿生推进系统的推进效率.对本课题组研制的组合仿生无人水下航行器中柔性双尾鳍模型进行了测量与分析,结果表明柔性尾鳍推进时小摆幅摆动运动效率要高于大摆幅运动;双尾鳍推进方式在小摆幅模式下无论在推进力还是在效率方面都要优于单尾鳍.最后根据模型实验数据,优化了双尾鳍推进的运动参数,并用于优化UUV性能.