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六自由度搬运机器人动力学分析及仿真 被引量:25
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作者 王殿君 关似玉 +1 位作者 陈亚 刘占民 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第1期25-29,共5页
针对模块化六自由度轻载搬运机器人的结构特点,利用Solid Works三维设计软件绘制了机器人的三维模型。采用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型并进行动力学分析。基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,得到了转动... 针对模块化六自由度轻载搬运机器人的结构特点,利用Solid Works三维设计软件绘制了机器人的三维模型。采用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型并进行动力学分析。基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,得到了转动关节的力矩曲线。基于MATLAB软件对动力学方程进行了数值分析并绘制力矩曲线,其理论分析结果与ADAMS的仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和机械结构设计的合理性,为继续优化机器人结构设计和控制系统设计奠定了基础。 展开更多
关键词 搬运机器人 动力学模型 拉格朗日法 动力学仿真
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移动质心再入飞行器建模及自抗扰滚动控制 被引量:12
2
作者 李自行 李高风 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2121-2129,共9页
基于移动质心滚动控制方案,研究了其动力学系统建模和非线性耦合系统控制的问题。不同于移动质心控制系统建模中常用的牛顿力学建模和常规拉格朗日建模法,采用准坐标形式的拉格朗日法建立了完整的系统动力学方程,避免了牛顿力学中复杂... 基于移动质心滚动控制方案,研究了其动力学系统建模和非线性耦合系统控制的问题。不同于移动质心控制系统建模中常用的牛顿力学建模和常规拉格朗日建模法,采用准坐标形式的拉格朗日法建立了完整的系统动力学方程,避免了牛顿力学中复杂的相互作用力分析和常规拉格朗日建模法物理意义不明确的缺点。鉴于移动质心滚动控制系统的非线性、耦合性和时变性,提出把系统的非线性耦合项和外部干扰统归为未知扰动,并采用自抗扰控制(ADRC)技术进行估计和补偿,相对于常用的比例微分(PD)控制,自抗扰控制器能更好地适应系统参数的变化,具有很强的鲁棒性。最后,通过数学仿真验证了整个控制方案的可行性。 展开更多
关键词 移动质心滚动控制 动力学模型 拉格朗日法 非线性耦合 自抗扰控制
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带有支承不同心转子系统的动力响应 被引量:7
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作者 张振波 马艳红 +1 位作者 李骏 洪杰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2321-2328,共8页
通过对转子结构和动力学特性的分析,利用Lagrange能量法建立了适应航空发动机柔性转子系统在不同心和不平衡激励作用下的动力学模型,揭示了转子振动响应中非线性振动特征的产生机理和影响因素.数值仿真结果表明:由于支承不同心量和不平... 通过对转子结构和动力学特性的分析,利用Lagrange能量法建立了适应航空发动机柔性转子系统在不同心和不平衡激励作用下的动力学模型,揭示了转子振动响应中非线性振动特征的产生机理和影响因素.数值仿真结果表明:由于支承不同心量和不平衡力的共同作用,转子及其连接结构会发生复杂的非线性动力学变化,使转子系统振动响应呈现出非线性特征,包含1倍和2倍频分量,响应的幅值和频谱特征与不同心量和不平衡量的分布密切相关. 展开更多
关键词 动力响应 lagrange能量法 支承不同心 航空发动机 转子动力学 非线性振动
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连铸结晶器内簇状夹杂物分形生长的Monte-Carlo模拟 被引量:5
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作者 雷洪 赫冀成 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期698-702,共5页
建立夹杂物分形长大数学模型来描述连铸结晶器内夹杂物的动态长大过程,采用Euler方法给出了连铸结晶器内钢液流动和夹杂物的三维分布,采用Lagrange方法跟踪单个夹杂物颗粒在夹杂物浓度场中的运动来研究其碰撞、长大过程,计算结果表明:... 建立夹杂物分形长大数学模型来描述连铸结晶器内夹杂物的动态长大过程,采用Euler方法给出了连铸结晶器内钢液流动和夹杂物的三维分布,采用Lagrange方法跟踪单个夹杂物颗粒在夹杂物浓度场中的运动来研究其碰撞、长大过程,计算结果表明:钢液的夹带作用是影响夹杂物分布的关键因素,钢液流动和夹杂物分布在连铸机内均具有上、下两个循环区,在出口处具有"W"分布特征,对于单个夹杂物,由于种子夹杂物不断吸附其它夹杂物,因此较大粒径的夹杂物具有多个突起和触手,呈簇状形态。 展开更多
关键词 湍流 夹杂物 动态长大 随机雨模型 分形 Euler—lagrange方法
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基于加速动态拉格朗日法的摩擦片阻尼分析 被引量:4
5
作者 马皓晔 李琳 +1 位作者 范雨 吴亚光 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期116-128,共13页
提出了一种可用于增强薄壁结构阻尼的波纹形片状干摩擦阻尼器,并利用一种改进的非线性动力学计算方法对其稳态响应特性进行了分析。首先通过两重减缩使非线性系统自由度变成接触节点间相对位移的形式从而降低矩阵规模,在高阶谐波平衡法... 提出了一种可用于增强薄壁结构阻尼的波纹形片状干摩擦阻尼器,并利用一种改进的非线性动力学计算方法对其稳态响应特性进行了分析。首先通过两重减缩使非线性系统自由度变成接触节点间相对位移的形式从而降低矩阵规模,在高阶谐波平衡法的基础上引入了速度型动态拉格朗日法,并通过提供解析形式的雅克比矩阵来提高计算效率与数值稳定性,从而构成了用于预测非线性系统强迫响应的算法。在一个集中参数模型上用切向/法向刚度法与时域推进法这两种主流非线性计算方法对本文算法的合理性进行了验证。利用该算法对带有波纹形阻尼器的薄壁板结构进行分析,结果表明,摩擦片对薄壁板有很好的振动抑制作用,在质量仅占主体结构0.6%的情况下,能够使共振峰值下降75.4%。该算法表现出较高的计算效率,减缩模型使用和解析雅克比矩阵的引入使CPU时间减小到原来的0.5%以下。 展开更多
关键词 干摩擦阻尼器 薄壁结构 非线性系统 动态拉格朗日法 振动抑制
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一类非完整约束运动传递机构的动力学建模及仿真 被引量:4
6
作者 赵静 李亮 谭跃刚 《新型工业化》 2013年第9期42-46,共5页
摩擦圆盘运动传递机构是一类新型的非完整机构,分析其动力学特性可以进一步优化结构设计,实现系统的精确控制。本文在研究其非完整约束特性的基础上,利用Lagrange方法建立了其动力学模型,并结合计算机仿真技术,对其转动角为正弦运动时... 摩擦圆盘运动传递机构是一类新型的非完整机构,分析其动力学特性可以进一步优化结构设计,实现系统的精确控制。本文在研究其非完整约束特性的基础上,利用Lagrange方法建立了其动力学模型,并结合计算机仿真技术,对其转动角为正弦运动时各转轴上的力矩进行仿真分析,仿真结果显示该机构的结构参数合理,能够保证力矩不至过大,而且力矩曲线较平滑,具有良好的动态特性。 展开更多
关键词 非完整机构 动力学 lagrange方法
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三角轮系式移动机构动力学建模及仿真 被引量:3
7
作者 岳龙旺 朱敬花 +1 位作者 吴利涛 武可艳 《机床与液压》 北大核心 2015年第3期1-3,19,共4页
三角轮系式移动机构是爬楼越障机器人的重要组成部分。利用拉格朗日法建立了三角轮系式移动机构的动力学模型,利用MATLAB的Simulation工具箱对三角轮系式移动机构进行控制系统仿真。结果表明:该系统可在1.2 s进入稳定状态,说明该系统有... 三角轮系式移动机构是爬楼越障机器人的重要组成部分。利用拉格朗日法建立了三角轮系式移动机构的动力学模型,利用MATLAB的Simulation工具箱对三角轮系式移动机构进行控制系统仿真。结果表明:该系统可在1.2 s进入稳定状态,说明该系统有较好的稳定性。 展开更多
关键词 三角轮系 动力学模型 拉格朗日法 移动机构
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Dynamic modeling and analyzing of a walking robot 被引量:2
8
作者 ZHUANG Yu-feng LIU Dong-qiang WANG Jun-guang 《The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications》 EI CSCD 2014年第1期122-128,共7页
In this paper, a walking robot is established. The zero-moment point(ZMP) is used to stabilize the working robot. The kinematic model of the robot based on denavit-hartenberg(D-H) method is presented in this thesi... In this paper, a walking robot is established. The zero-moment point(ZMP) is used to stabilize the working robot. The kinematic model of the robot based on denavit-hartenberg(D-H) method is presented in this thesis. And then the dynamic model, based on Lagrange method, is built by simplifying the kinematic model of robot body. A kinematic simulation to the robotic system is achieved based on Adams. Driving torque of left ankle is calculated according to joint angle, angular velocity and angular acceleration. The validity of the dynamic model is testified by comparing with the result of simulation. 展开更多
关键词 walking robot D-H method dynamic modeling lagrange method Adams simulation
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球面5R并联机构的动力学建模及动载分配优化 被引量:2
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作者 李研彪 王林 +2 位作者 罗怡沁 孙鹏 郑航 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2012-2020,共9页
在动载条件下,为实现并联机构驱动器低能耗、平稳地运行,针对一种球面5R并联机构,对其进行动载分配优化。首先利用矢量法得到了机构的运动学正反解,考虑重力、外力和各构件惯性力的作用,采用拉格朗日方法和虚功原理建立了球面5R并联机... 在动载条件下,为实现并联机构驱动器低能耗、平稳地运行,针对一种球面5R并联机构,对其进行动载分配优化。首先利用矢量法得到了机构的运动学正反解,考虑重力、外力和各构件惯性力的作用,采用拉格朗日方法和虚功原理建立了球面5R并联机构的动力学模型,并对机构的数值算例进行了动力学仿真验证,结果表明:理论值与仿真值的最大误差为1.3%,验证了动力学模型的正确性。然后,基于动力学模型,考虑驱动器输出功率和力矩因素,定义了机构的多目标优化函数,采用B样条插值法规划轨迹,并用归一化加权求和法优化求解该机构的最优轨迹。最后,通过数值算例,验证了优化方法的可行性,且优化结果表明:功率峰值降幅为分别为11.77%、48.75%,力矩峰值降幅分别为0%、51.17%,速度峰值降幅分别为20.97%、8.1%。说明该优化方法可以有效降低驱动器输出峰值,使得并联机构驱动器运行平稳,且该优化方法也适用于其他并联机构。 展开更多
关键词 球面5R并联机构 动力学建模 拉格朗日方法 虚功原理 动载分配优化
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基于ADAMS的食道诊疗胶囊驱动机器人的动力学研究 被引量:2
10
作者 陈曦 俞经虎 +2 位作者 钱善华 曹澍 胡雨农 《轻工机械》 CAS 2019年第4期30-34,41,共6页
为实现消化道类疾病检查中胶囊机器人的转动、前进等复合运动的驱动,课题组提出一种驱动食道诊疗胶囊的设计方案,用于控制食道诊疗胶囊在食道内的运动和定位。首先,利用UG软件建立驱动机器人三维数字化模型;其次,利用拉格朗日法建立驱... 为实现消化道类疾病检查中胶囊机器人的转动、前进等复合运动的驱动,课题组提出一种驱动食道诊疗胶囊的设计方案,用于控制食道诊疗胶囊在食道内的运动和定位。首先,利用UG软件建立驱动机器人三维数字化模型;其次,利用拉格朗日法建立驱动机器人的动力学模型;将三维模型导入ADAMS软件,根据设计要求添加运动约束;最后,通过ADAMS软件完成动力学建模与仿真分析,获得驱动机器人各关节的运动特征曲线,利用ADAMS仿真分析,验证了所设计的驱动机器人具有较好的动力学特性。建立的动力学方程为后续食道诊疗胶囊的驱动控制和多物理场仿真提供了参考依据。 展开更多
关键词 胶囊机器人 动力学模型 ADAMS仿真 拉格朗日法 运动特征曲线
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基于车轮倾角自矫正的平衡车 被引量:2
11
作者 姚炜 张伟 《齐鲁工业大学学报》 2018年第1期69-72,共4页
为了提高平衡车在全速速范围内直线行驶的稳定性,提出了基于车轮倾角自矫正的平衡车研究。将自适应动态面控制技术运用到平衡车车轮倾角调节系统中去,首先采用拉格朗日方法建立平衡车动力学模型,然后针对车轮倾角设计自适应动态面控制系... 为了提高平衡车在全速速范围内直线行驶的稳定性,提出了基于车轮倾角自矫正的平衡车研究。将自适应动态面控制技术运用到平衡车车轮倾角调节系统中去,首先采用拉格朗日方法建立平衡车动力学模型,然后针对车轮倾角设计自适应动态面控制系统,最后搭建平衡车倾角调节系统的Simulink仿真平台,分别在不同给定速度下进行仿真实验,仿真结果表明,基于车轮倾角自矫正的平衡车系统能够在全速下稳定直线运行。 展开更多
关键词 平衡车 车轮倾角自矫正 自适应动态面 拉格朗日法
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基于斜床减重式下肢康复训练的人体关节受力分析 被引量:1
12
作者 王正源 徐秀林 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2018年第1期114-119,共6页
基于斜床减重式下肢康复训练,对人体下肢屈伸运动过程的关节进行运动与受力分析,将人体简化为7刚体模型,采用Lagrange方法进行动力学建模与分析,并在Matlab中对数学模型仿真,获得人体在斜床不同倾角下训练时关节所受力矩。关节力矩随着... 基于斜床减重式下肢康复训练,对人体下肢屈伸运动过程的关节进行运动与受力分析,将人体简化为7刚体模型,采用Lagrange方法进行动力学建模与分析,并在Matlab中对数学模型仿真,获得人体在斜床不同倾角下训练时关节所受力矩。关节力矩随着斜床倾角的增大而增大;随着人体大、小腿之间夹角的减小而增大。在ADAMS中根据人体参数建立几何模型进行仿真分析,计算两种模型结果间的相关系数,结果显示两种方法获得的关节力矩组间相关系数接近于1,验证了Lagrange方法建立的数学模型的合理性。本研究结果对制定个性化下肢康复训练方案提供良好的参考依据,并对下肢训练康复器械的开发具有指导意义。 展开更多
关键词 斜床减重式 下肢康复训练 关节 动力学建模 lagrange 数学模型 MATLAB仿真
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基于计算力矩法的骨折复位机器人系统仿真 被引量:1
13
作者 董鑫宇 孙昊 +1 位作者 郭悦 傅卓鑫 《计算机仿真》 北大核心 2021年第10期372-378,共7页
针对传统骨折复位手术存在的复位精度低,对抗肌张力时十分耗费医生体能等缺点,设计了一种基于并联机构的骨折复位机器人。利用Simulink工具箱搭建了运动学分析系统,对机构进行了逆运动学分析。基于运动学分析的结果,运用拉格朗日法建立... 针对传统骨折复位手术存在的复位精度低,对抗肌张力时十分耗费医生体能等缺点,设计了一种基于并联机构的骨折复位机器人。利用Simulink工具箱搭建了运动学分析系统,对机构进行了逆运动学分析。基于运动学分析的结果,运用拉格朗日法建立了该骨折复位机器人的动力学模型,探究了平台位姿与关节驱动力及平台受力的关系。最后在关节空间中根据骨折复位机构的逆动力学模型建立了控制器。通过设定平台运动轨迹,观察控制各驱动杆需要的力及平台受力情况,验证了控制器设计的正确性及控制规律的有效性。上述研究为实际机器人控制器设计及控制系统开发提供了理论支持。 展开更多
关键词 骨折复位机器人 动力学 拉格朗日法 计算力控制
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柔性悬吊平台光电系统动力学分析 被引量:1
14
作者 于伟 马佳光 +1 位作者 刘兴法 包启亮 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期7-15,共9页
提出了一种基于地平式光电经纬仪并带有姿态稳定装置的柔性悬吊平台光电系统的结构,以实现精密指向。根据系统各部件之间的运动学关系,采用通路矩阵、约束力元矩阵等方法描述了系统的拓扑构型。采用拉格朗日方法建立了系统的多刚体动... 提出了一种基于地平式光电经纬仪并带有姿态稳定装置的柔性悬吊平台光电系统的结构,以实现精密指向。根据系统各部件之间的运动学关系,采用通路矩阵、约束力元矩阵等方法描述了系统的拓扑构型。采用拉格朗日方法建立了系统的多刚体动力学模型。仿真实验研究了平台绕垂线的转动以及垂线一地平面内的摆动对视轴指向精度的影响。仿真结果:若系统沿垂线方向的转动惯量在lO。kg.rn。量级、反捻机构残余力矩10之N.m的量级,方位轴的控制指向精度与光电传感器的分辨率精度相当,可以达到10^-5rad。如果缆绳的长度在10m数量级,系统绕摆动轴的转动惯量将达到10^5~10^7kg·m^2量级。平台的摆动幅度在0.017rad时,视轴的指向控制精度可以控制在10^-4rad量级。仿真结果表明:反捻机构开启、光电系统指向控制能力强时,可以不对平台进行姿态控制。另外,摆动将造成经纬仪两个轴系的耦合。 展开更多
关键词 动力学模型 光电系统 柔性悬吊平台 拉格朗日方法
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高速高精度三轴并联机器人的动力学建模 被引量:1
15
作者 吴冬敏 芮延年 +3 位作者 马明智 沈铭 张攀 杨业 《机械工程与自动化》 2013年第3期139-141,共3页
对高速高精度三轴并联机器人的结构进行了分析。先采用拉格朗日法建立单个串联机器人的拉格朗日函数,然后将3个串联机器人的拉格朗日函数相加,再加入闭链约束条件,最终得到该三轴并联机器人的动力学模型。该动力学模型结构简单、计算高... 对高速高精度三轴并联机器人的结构进行了分析。先采用拉格朗日法建立单个串联机器人的拉格朗日函数,然后将3个串联机器人的拉格朗日函数相加,再加入闭链约束条件,最终得到该三轴并联机器人的动力学模型。该动力学模型结构简单、计算高效,为后续设计最优的控制器提供理论依据。 展开更多
关键词 动力学模型 三轴并联机器人 拉格朗日法
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3-DOF并联机器人动力学建模及仿真分析 被引量:1
16
作者 乔文刚 丁晋 赵静思 《工具技术》 北大核心 2016年第2期49-52,共4页
为了提高Delta机器人的设计效率,运用Euler-Lagrange方法对机器人进行动力学建模及分析,采用三维实体建模软件UG建立Delta机器人的三维实体装配模型,再将三维模型导入ADAMS对Delta机器人进行动力学仿真分析,得到的结果与Matlab的理论值... 为了提高Delta机器人的设计效率,运用Euler-Lagrange方法对机器人进行动力学建模及分析,采用三维实体建模软件UG建立Delta机器人的三维实体装配模型,再将三维模型导入ADAMS对Delta机器人进行动力学仿真分析,得到的结果与Matlab的理论值几乎一致,从而验证了并联机器人数学建模的正确性以及三维实体模型简化、假设的合理性。 展开更多
关键词 并联机器人 动力学 ADAMS 拉格朗日法
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分析力学方法建立多杆机械臂系统动力学方程的探究 被引量:1
17
作者 段玥晨 张伟伟 《江苏第二师范学院学报》 2016年第6期56-57,共2页
针对一种多杆刚性机械臂系统,基于分析力学的Lagrange方法对其进行动力学建模.首先建立多杆机械臂系统的力学模型,分析其运动学特性.给出系统动能和势能的表达式,使用第二类Lagrange方程推导出了系统的动力学方程,并以具体实例对建模方... 针对一种多杆刚性机械臂系统,基于分析力学的Lagrange方法对其进行动力学建模.首先建立多杆机械臂系统的力学模型,分析其运动学特性.给出系统动能和势能的表达式,使用第二类Lagrange方程推导出了系统的动力学方程,并以具体实例对建模方法和动力学方程的具体形式进行详细说明.整个建模过程便于理解,易于实现,通过动力学建模过程反映了分析力学方法的一些特点和长处,对于本科理论力学课程的教学有一定的补充作用. 展开更多
关键词 动力学建模 分析力学 lagrange方法 理论力学
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前列腺针刺机器人的动力学建模与仿真研究
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作者 王富刚 时运来 +2 位作者 张军 付少蕾 吴文博 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第12期1314-1319,共6页
针对六自由度前列腺针刺机器人动力学问题,以设计加工的一款新型串联前列腺针刺机器人为对象,对前列腺针刺手术机器人的穿刺过程进行了研究。首次采用了RCM调姿和针刺单位作动的定义,在把单位作动等效成挠动的情况下,建立了机器人等效... 针对六自由度前列腺针刺机器人动力学问题,以设计加工的一款新型串联前列腺针刺机器人为对象,对前列腺针刺手术机器人的穿刺过程进行了研究。首次采用了RCM调姿和针刺单位作动的定义,在把单位作动等效成挠动的情况下,建立了机器人等效动力学模型;用拉格朗日方法求得了机器人动力学方程,并利用ADAMS和Matlab软件进行了动力学仿真分析与方程验证,得到了针尖点的运动曲线和各关节的动力学特性曲线。研究结果表明:机器人各关节动力学方程解析曲线与仿真曲线相关系数分别对应为0.4、0.75、0.50、0.74和0.74,吻合程度良好;并以此为基础,对机器人的动力元件进行了选型与校核。 展开更多
关键词 前列腺针刺机器人 远程运动中心 等效动力学模型 拉格朗日方法
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