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基于变形场不同离散方法的柔性机器人动力学建模与仿真 被引量:20
1
作者 范纪华 章定国 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期843-856,共14页
研究了基于变形场不同离散方法的柔性机器人动力学建模和仿真问题.针对多杆空间链式柔性机器人系统,采用假设模态法、有限元法、Bezier插值方法和B样条插值方法对柔性杆变形场进行描述,构造统一形式,运用Lagrange方法,结合4×4齐次... 研究了基于变形场不同离散方法的柔性机器人动力学建模和仿真问题.针对多杆空间链式柔性机器人系统,采用假设模态法、有限元法、Bezier插值方法和B样条插值方法对柔性杆变形场进行描述,构造统一形式,运用Lagrange方法,结合4×4齐次变换矩阵,在计入柔性杆横向弯曲变形引起的纵向缩短的情况下,推导得到多杆空间柔性机器人动力学方程,并编制基于4种变形场不同离散方法的多杆空间链式柔性机器人仿真软件.通过仿真算例对柔性机器人系统的动力学问题进行研究.仿真结果表明:有限元法的计算效率较低;假设模态法在处理较大变形问题时其精度低于Bezier插值方法和B样条插值方法的精度;作为新的变形体离散方法,Bezier插值方法和B样条插值方法可以有效地描述柔性杆的变形场,并能运用到多杆空间柔性机器人动力学建模中. 展开更多
关键词 假设模态法 有限元法 Bezier插值方法 B样条插值方法 柔性机器人
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一种人工势场导向的蚁群路径规划算法 被引量:20
2
作者 王芳 李昆鹏 袁明新 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2014年第B11期47-50,共4页
针对复杂环境下的机器人路径规划问题,提出一种势场法优化的蚁群路径规划算法。为提高算法收敛速度,将人工势场法的规划结果作为先验知识,对蚁群初始到达的栅格进行邻域信息素的初始化,并通过构建势场导向权改变蚂蚁概率转移函数,使其... 针对复杂环境下的机器人路径规划问题,提出一种势场法优化的蚁群路径规划算法。为提高算法收敛速度,将人工势场法的规划结果作为先验知识,对蚁群初始到达的栅格进行邻域信息素的初始化,并通过构建势场导向权改变蚂蚁概率转移函数,使其作用于蚂蚁路径搜索的始终,从而改善蚁群路径搜索的盲目性。仿真结果表明,新算法具有收敛速度快、规划路径短以及环境自适应的优点。 展开更多
关键词 路径规划 蚁群算法 人工势场 转移概率 导向权
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压力对三元锂电池膨胀及充放电性能的影响 被引量:16
3
作者 鲁怀敏 方海峰 +1 位作者 何向明 谢乐琼 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期686-688,共3页
用三元锂电池制成的电池组必须用结构件进行封装,其封装的压力及在充放电过程中发生膨胀产生的压力都对电池性能有很大影响。通过对50 Ah软包装锂电池在恒压和恒变形两种状态进行了测试,实验结果显示:在0~5 000 N的恒压力下0.5 C充放电... 用三元锂电池制成的电池组必须用结构件进行封装,其封装的压力及在充放电过程中发生膨胀产生的压力都对电池性能有很大影响。通过对50 Ah软包装锂电池在恒压和恒变形两种状态进行了测试,实验结果显示:在0~5 000 N的恒压力下0.5 C充放电,单电池电压在3.0~4.2 V范围内,电池厚度最大膨胀量基本保持不变,为电池厚度的1.8%左右;电池容量随着压力的增加有所降低;在0~5 000 N压力范围内保持变形不变下进行0.5 C充放电,电池充放电过程承受的压力相对初始压力的变化量为40%左右,电池容量随初始压力增加有所降低。 展开更多
关键词 三元软包锂电池 恒压力 恒变形 膨胀 电池容量
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火炮炮闩抽筒子结构优化设计 被引量:16
4
作者 张建 唐文献 +2 位作者 徐省省 彭松江 张攀 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期647-651,共5页
抽筒子的强度直接决定炮闩的可靠性,进而影响着舰炮的战斗力。针对抽筒子在工作过程中出现的屈服问题,以HyperWorks软件为平台,分别进行抽筒子拓扑优化和形状优化设计,为验证优化结果的正确性,运用ABAQUS软件,对炮闩的抽壳过程进行柔体... 抽筒子的强度直接决定炮闩的可靠性,进而影响着舰炮的战斗力。针对抽筒子在工作过程中出现的屈服问题,以HyperWorks软件为平台,分别进行抽筒子拓扑优化和形状优化设计,为验证优化结果的正确性,运用ABAQUS软件,对炮闩的抽壳过程进行柔体动力学仿真,并分析比较优化前后炮闩的动能和内能、平均抽壳速度以及抽筒子的强度和刚度等参数的变化。计算结果表明,优化后抽筒子质量下降20.9%,工作时所受的最大应力下降13%,低于材料的屈服极限;优化后炮闩内能峰值降低3.44%,内能曲线向后推迟了0.16 ms,动能变化趋势与原始结构一致,但波动较大,平均抽壳速度减少0.442 m/s. 展开更多
关键词 机械设计 抽筒子 拓扑优化 形状优化 柔体动力学 有限元分析
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旋转柔性悬臂梁动力学的Bezier插值离散方法研究 被引量:15
5
作者 范纪华 章定国 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第15期247-257,共11页
在旋转柔性梁变形场描述中,引入Bezier插值离散方法.首先构建旋转运动悬臂梁物理模型,接着采用第二类Lagrange动力学方程和Bezier插值离散方法,在计入柔性梁横向弯曲变形引起的纵向缩短的情况下,推导了旋转柔性梁的刚柔耦合动力学方程,... 在旋转柔性梁变形场描述中,引入Bezier插值离散方法.首先构建旋转运动悬臂梁物理模型,接着采用第二类Lagrange动力学方程和Bezier插值离散方法,在计入柔性梁横向弯曲变形引起的纵向缩短的情况下,推导了旋转柔性梁的刚柔耦合动力学方程,并编制旋转柔性梁的动力学仿真软件,然后通过仿真算例对系统的动力学问题进行研究.最后将仿真结果与有限元法、假设模态法进行分析比较,验证了提出的Bezier插值离散方法的正确性,并得出Bezier插值离散法的计算效率较高;计算精度符合工程实际需要,高速时计算精度大于假设模态法;Bezier插值离散方法在处理大柔性问题时比假设模态法合理.因此在多体系统动力学领域具有优良性能和应用价值的Bezier插值离散方法将具有推广价值. 展开更多
关键词 柔性梁 Bezier插值 固有频率 固有振型
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单片机能力培养的实践教学体系构建及实施 被引量:12
6
作者 袁明新 申燚 王琪 《实验科学与技术》 2014年第3期72-75,共4页
为了进一步加强学生单片机技术应用能力的培养,从而提高《微机原理及接口技术》课程的教学效果,基于CDIO理念,构建了以实验、课程设计、本科创新和第二课堂竞赛为核心的金字塔式实践教学体系。该体系以项目为载体,以任务为向导,实现了C... 为了进一步加强学生单片机技术应用能力的培养,从而提高《微机原理及接口技术》课程的教学效果,基于CDIO理念,构建了以实验、课程设计、本科创新和第二课堂竞赛为核心的金字塔式实践教学体系。该体系以项目为载体,以任务为向导,实现了CDIO理念中的教学做一体化。实践教学结果表明,基于CDIO理念的实践教学体系调动了学生的学习积极性,强化了学生动手能力,培养了学生创新能力,改善了教学效果。 展开更多
关键词 CDIO理念 单片机技术 应用能力 实践教学体系
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移动机器人的一种烟花爆炸式新免疫规划算法 被引量:11
7
作者 叶兆莉 袁明新 +1 位作者 程帅 王琪 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2013年第3期323-326,375,共5页
针对移动机器人路径规划避障难和搜索路径等问题,要求机器人从起点到终点能搜索一条最优无碰路。为解决上述问题,提出了一种新的烟花爆炸式免疫算法(FEIA)。在免疫遗传算法(IGA)基础上,引入烟花爆炸机制进行种群更新,即在算法进化过程中... 针对移动机器人路径规划避障难和搜索路径等问题,要求机器人从起点到终点能搜索一条最优无碰路。为解决上述问题,提出了一种新的烟花爆炸式免疫算法(FEIA)。在免疫遗传算法(IGA)基础上,引入烟花爆炸机制进行种群更新,即在算法进化过程中,当种群达到预设爆炸代数时,从种群中提取若干较优个体和若干较差个体,将较优个体进行邻域扩展,并对扩展结果与较差个体择优进行种群重组。函数优化结果表明,与其它算法相比,FEIA收敛速度更快,搜索精度更高,且能有效地解决早熟收敛问题。而路径规划结果表明,在不同复杂环境中,FEIA能实现机器人的最优路径搜索及避障,显示出较强的搜索能力和鲁棒性。 展开更多
关键词 移动机器人 烟花爆炸式进化 路径规划 免疫遗传算法
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基于有限元法的某卡车车架优化设计 被引量:11
8
作者 张建 戚永爱 +1 位作者 唐文献 张攀 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第5期48-50,共3页
以Hyperworks软件为平台,建立某卡车车架有限元分析模型,并进行了相应的试验验证。再针对车架第一、五横梁进行拓扑优化,最后对主梁进行尺寸优化,得出最优化的车架结构。结果表明:计算结果与试验结果相吻合,验证了模型的正确性。根据拓... 以Hyperworks软件为平台,建立某卡车车架有限元分析模型,并进行了相应的试验验证。再针对车架第一、五横梁进行拓扑优化,最后对主梁进行尺寸优化,得出最优化的车架结构。结果表明:计算结果与试验结果相吻合,验证了模型的正确性。根据拓扑优化结果,第一、五横梁侧面多个圆孔调整为单个椭圆孔结构,质量减少0.53%;由尺寸优化得,主梁厚度减小了3mm,主梁质量减少8.74%。与原始车架相比,最终优化后车架的刚度变化不大,最大应力增加了0.15%,最大应力的位置由第三横梁转移到主梁,满足设计要求。 展开更多
关键词 卡车车架 拓扑优化 尺寸优化 有限元分析
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某轿车白车身试验模态分析 被引量:10
9
作者 张建 唐文献 +2 位作者 马宝 王琪 王国林 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第2期146-149,共4页
白车身的动态特性是车身设计过程中需要考虑的首要问题.以Smart Office软件为平台,对某轿车白车身进行试验模态分析,得出白车身的固有频率、振型和阻尼比,并分析前后风窗玻璃对车身模态参数的影响.实验结果表明:白车身的前6阶固有频率... 白车身的动态特性是车身设计过程中需要考虑的首要问题.以Smart Office软件为平台,对某轿车白车身进行试验模态分析,得出白车身的固有频率、振型和阻尼比,并分析前后风窗玻璃对车身模态参数的影响.实验结果表明:白车身的前6阶固有频率分别为26.582,29.107,38.617,40.347,42.953,46.006 Hz,其中前3阶模态为整车扭转模态,后3阶模态为整车弯曲模态;加上前后风窗玻璃后,白车身的固有频率平均提高了21%,第3阶振型变化为前车头局部的弯曲振动,第5阶振型变化为前车头及车尾局部的扭转振动. 展开更多
关键词 白车身 试验模态 固有频率 振型 风窗玻璃
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基于ANSYS的4500T浮式起重机主梁结构优化设计 被引量:8
10
作者 申燚 张盼盼 +1 位作者 李鸣 王明强 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第2期73-77,共5页
为了进一步提高4500T浮式起重机的整体结构性能,减少主梁设计过程中存在的尺寸过大和材料浪费问题,基于ANSYS软件进行了起重机主梁结构的优化设计。选取4种常用单杆截面作为优化对象,将梁结构的截面尺寸作为优化变量、梁端部总位移和梁... 为了进一步提高4500T浮式起重机的整体结构性能,减少主梁设计过程中存在的尺寸过大和材料浪费问题,基于ANSYS软件进行了起重机主梁结构的优化设计。选取4种常用单杆截面作为优化对象,将梁结构的截面尺寸作为优化变量、梁端部总位移和梁内节点最大应力作为状态变量、主梁总体积作为目标函数。首先建立了数学优化模型,然后基于ANSYS软件进行了浮式起重机主梁的优化与分析,最后确定了起重机主梁结构及其尺寸的优化方案。优化结果表明:与其他3种截面梁相比,在满足结构和安全性要求下,空心圆截面梁方案最优,有助于提高产品结构性能和经济性。 展开更多
关键词 浮式起重机 结构优化 主梁 有限元分析
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基于无线传感网的智能环境监控系统设计 被引量:8
11
作者 田会峰 袁明新 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第9期36-39,共4页
针对传统环境监控系统存在的缺点,设计了一种新型无线传感器网络的环境监控系统。系统采用分布式融合结构,通过终端节点的多种传感器采集环境信息,终端对信息预处理后实时将信息传输到协调器。协调器融合各终端传感器信息,提取精确信息... 针对传统环境监控系统存在的缺点,设计了一种新型无线传感器网络的环境监控系统。系统采用分布式融合结构,通过终端节点的多种传感器采集环境信息,终端对信息预处理后实时将信息传输到协调器。协调器融合各终端传感器信息,提取精确信息上传至融合中心,融合中心通过分析数据发布命令给控制中心,控制中心利用单片机驱动电机可以自动或手动控制风机和水泵对环境进行调节和控制。同时,系统还具有自动预警功能。通过验证,该系统稳定、可靠,能广泛应用于不同领域的分布式多点环境监控。 展开更多
关键词 分布式融合 环境监控 无线传感器网络
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虚拟仿真与装配在机械原理与设计课程群教学中的应用 被引量:7
12
作者 申燚 王明强 +2 位作者 袁明新 冯振 陈文 《当代教育理论与实践》 2013年第12期79-81,共3页
针对机械原理与设计课程群知识点多而抽象,且与工程实践结合紧密的特点,提出了基于虚拟仿真与装配技术的工程化课程教学改革。在课程群的理论教学中,结合工程案例,通过虚拟仿真技术来诠释知识点原理及其在工程中的应用;在综合实践教学中... 针对机械原理与设计课程群知识点多而抽象,且与工程实践结合紧密的特点,提出了基于虚拟仿真与装配技术的工程化课程教学改革。在课程群的理论教学中,结合工程案例,通过虚拟仿真技术来诠释知识点原理及其在工程中的应用;在综合实践教学中,基于机构创新实验设备,通过虚拟装配技术来提高学生的知识应用及创新设计能力。教学改革实践成果表明,基于工程的虚拟仿真与装配技术有助于加深学生对课程知识的理解,激发了学生的学习兴趣,培养了学生的创新设计能力,达到了教学改革的目的。 展开更多
关键词 虚拟仿真 虚拟装配 机械原理 机械设计 教学改革
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履带式煤矿救灾机器人系统效率模型分析 被引量:6
13
作者 方海峰 蔡李花 +2 位作者 李允旺 范纪华 龚婵媛 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2014年第4期206-208,共3页
对履带式煤矿救灾机器人的能量传递过程进行了理论分析,得到了各环节的效率公式,尤其对行走机构的效率进行了详细的分析,并据此建立了机器人系统综合效率的模型。通过对模型的分析发现,可以通过对放电电流的控制优化来提高机器人能量使... 对履带式煤矿救灾机器人的能量传递过程进行了理论分析,得到了各环节的效率公式,尤其对行走机构的效率进行了详细的分析,并据此建立了机器人系统综合效率的模型。通过对模型的分析发现,可以通过对放电电流的控制优化来提高机器人能量使用效率。进一步仿真得到履带式机器人系统效率和电流、电池容量的关系,结论可以为建立机器人能耗模型、提高机器人系统效率提供理论依据。 展开更多
关键词 履带式机器人 系统效率 煤矿 能量传递
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机械控制工程中案例化教学的改革及实践 被引量:6
14
作者 袁明新 王琪 +2 位作者 洪磊 张鹏 申燚 《当代教育理论与实践》 2012年第5期137-139,共3页
针对机械控制工程教学中的不足,在课程改革思路基础上,重点探讨了基于工程案例驱动的教学模式。通过启发型案例激发学生的学习兴趣;通过认知型案例诠释教学重点和难点;通过设计型案例提高实践环节质量。教学实践表明,案例驱动教学发挥... 针对机械控制工程教学中的不足,在课程改革思路基础上,重点探讨了基于工程案例驱动的教学模式。通过启发型案例激发学生的学习兴趣;通过认知型案例诠释教学重点和难点;通过设计型案例提高实践环节质量。教学实践表明,案例驱动教学发挥了学生主动性,培养了学生创新能力,改善了教学效果。 展开更多
关键词 控制工程 案例化教学 教学模式 改革及实践
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一种新型四轴搜救飞行器设计 被引量:6
15
作者 张鹏 程飞 +2 位作者 曹宇强 孙来 王琪 《科技广场》 2010年第9期145-147,共3页
为了解决重大自然灾害的灾后现场搜救问题,本文设计了一种新型的四轴搜救飞行器。该飞行器主要以MSP430单片机为控制核心,包括旋翼电机、姿态检测模块、无线视频传输模块、无线遥控模块等,其中姿态检测由陀螺仪传感器、加速度传感器以... 为了解决重大自然灾害的灾后现场搜救问题,本文设计了一种新型的四轴搜救飞行器。该飞行器主要以MSP430单片机为控制核心,包括旋翼电机、姿态检测模块、无线视频传输模块、无线遥控模块等,其中姿态检测由陀螺仪传感器、加速度传感器以及大气压传感器。实验结果验证了该飞行器的有效性,能实现无线遥控以及远程视频传输。 展开更多
关键词 自然灾害 四轴 搜救 飞行器
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工程导向下机械设备电气控制课程的项目化教学改革 被引量:6
16
作者 袁明新 申燚 王琪 《中国现代教育装备》 2013年第11期42-44,共3页
为了进一步提高学生的PLC控制技术应用能力,进而改善机械设备电气控制课程的教学效果,以工程为导向,开展了课程的理论和实践教学改革。一方面将课程知识与工程技术相结合,利用工程项目背景来推进课堂知识点的教学;另一方面基于项目任务... 为了进一步提高学生的PLC控制技术应用能力,进而改善机械设备电气控制课程的教学效果,以工程为导向,开展了课程的理论和实践教学改革。一方面将课程知识与工程技术相结合,利用工程项目背景来推进课堂知识点的教学;另一方面基于项目任务,利用实验和课程设计来强化学生的设计和动手能力。实践结果表明,基于工程导向的项目化教学调动了学生的学习积极性,加深了学生对课堂知识点的理解和掌握,提高了学生PLC控制技术的应用能力。 展开更多
关键词 工程导向 电气控制 PLC 项目化教学
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三角沟槽高温热管变热流传热特性 被引量:5
17
作者 沈妍 张红 +1 位作者 许辉 于萍 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3829-3837,共9页
针对高温热管在交变功率下的传热性能进行了试验研究,考虑功率的变化周期、振幅和热管的倾角等因素,分析了热管的温度、热阻及其热响应时间的变化。结果表明:在本实验条件下,恒定加热功率启动的时间与温度,和平均功率与之相等的周... 针对高温热管在交变功率下的传热性能进行了试验研究,考虑功率的变化周期、振幅和热管的倾角等因素,分析了热管的温度、热阻及其热响应时间的变化。结果表明:在本实验条件下,恒定加热功率启动的时间与温度,和平均功率与之相等的周期交变功率启动时基本相等。交变功率的周期越长、功率振幅越大,温度波动越大,对热管的影响越大。三角沟槽高温热管在交变热通量下运行良好,性能稳定,能承受6 min内功率变化3000 W(760~3800 W)的恶劣工况。三角沟槽热管在交变功率下水平运行较45°倾角时均温性更好。高温热管具有较好的热响应和热缓冲作用,可显著提高所在系统的可靠性。 展开更多
关键词 太阳能 传热 测量 高温热管 三角沟槽 变热流 周期 振幅
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基于有限元法的拖轮橡胶护舷硫化工艺 被引量:4
18
作者 张建 唐文献 王国林 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期4300-4305,共6页
根据橡胶的热物性参数和流变试验结果,分别采用本文提出的抛物线模型以及经典线性模型和K-R模型描述其比热容、导热系数和硫化程度的变化,运用商业软件ABAQUS及其用户子程序UMATHT进行某拖轮橡胶护舷硫化-传热耦合分析,并研究气候条件... 根据橡胶的热物性参数和流变试验结果,分别采用本文提出的抛物线模型以及经典线性模型和K-R模型描述其比热容、导热系数和硫化程度的变化,运用商业软件ABAQUS及其用户子程序UMATHT进行某拖轮橡胶护舷硫化-传热耦合分析,并研究气候条件、蒸汽温度对该护舷硫化特性的影响。研究结果表明:当前工艺的升温硫化时间可以减小17%;气候条件对护舷正硫化时间影响很大,最大相差13.4%;初始温度和蒸汽温度越高,橡胶的焦烧期越短,硫化越早完成,温度升高越快;所提出的方法切实可行,为橡胶护舷硫化设计提供了一种较经济实用的预估方法。 展开更多
关键词 橡胶护舷 硫化动力学 热物性参数 抛物线模型 有限元分析
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机械原理课程“三位一体”教学的探索与实践 被引量:5
19
作者 申燚 王明强 《装备制造技术》 2012年第2期184-186,共3页
针对《机械原理》课程知识点多而难,且与工程结合紧密的特点,提出了一种"三位一体"的教学模式,即发挥板书、课件和教具的各自优势,紧紧围绕知识点将三者有机结合,实现由浅入深、由易到难和由理论到工程的教学探索与实践。学... 针对《机械原理》课程知识点多而难,且与工程结合紧密的特点,提出了一种"三位一体"的教学模式,即发挥板书、课件和教具的各自优势,紧紧围绕知识点将三者有机结合,实现由浅入深、由易到难和由理论到工程的教学探索与实践。学生网上评教结果表明,采用该教学模式可以加深对知识点的理解,激发学习兴趣,提高课堂教学品质。 展开更多
关键词 机械原理 三位一体 教学 探索与实践
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机械原理与设计的实践环节体系改革与实践 被引量:5
20
作者 申燚 李平正 +1 位作者 王明强 袁明新 《机械制造与自动化》 2013年第4期101-103,共3页
为了充分发挥《机械原理》与《机械设计》课程的实践教学效果,进一步提高学生的综合设计能力,在原有教学模式基础上,紧紧围绕实验教学体系、课程设计和第二课堂3个方面来开展实践环节教学改革,给出了教学案例设计。实践教学表明,机械原... 为了充分发挥《机械原理》与《机械设计》课程的实践教学效果,进一步提高学生的综合设计能力,在原有教学模式基础上,紧紧围绕实验教学体系、课程设计和第二课堂3个方面来开展实践环节教学改革,给出了教学案例设计。实践教学表明,机械原理与设计的实践改革发挥了学生主动性,培养了学生创新能力,改善了教学效果。 展开更多
关键词 机械原理 机械设计 实践环节 改革与实践
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