江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ12358)
- 作品数：11 被引量：91H指数：5
- 相关作者：胡俊峰徐贵阳张宪民郝亚洲叶芳林更多>>
- 相关机构：江西理工大学华南理工大学沈阳铝镁设计研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江西省教育厅科学技术研究项目江西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术更多>>
- 基于μ综合的压电柔性结构振动主动控制被引量：1
- 2014年
- 利用模态理论和μ综合方法,对智能柔性悬臂梁进行振动主动控制研究。以压电陶瓷为作动器,电阻应变计为传感器,采用有限元方法和实验模态测试方法建立结构动力学模型,对两种方法所得结果进行比较分析可知有限元模型与实际系统存在误差。考虑外部扰动和量测噪声的不确定性,同时考虑系统固有频率、阻尼比和作动器参数的不确定性,选择模态位移信号为评价量,根据信号的频率特性选择合适的加权函数,利用μ综合方法设计振动控制器。从频域角度分析控制器的有效性,结果表明该控制器能抑制不确定干扰对输出应变的影响,能在系统不确定性情况下满足控制要求,说明控制器具有鲁棒性。进行了振动主动控制实验研究,结果表明,所设计的控制器能有效抑制结构的振动响应。
- 胡俊峰张宪民
- 关键词：智能结构振动主动控制有限元法Μ综合
- 3自由度精密定位平台的运动特性和优化设计被引量：53
- 2012年
- 为了实现3-RRR柔顺并联精密定位平台的精确运动,研究了它的封闭形式精确运动模型和尺寸优化设计。采用卡氏第二定理建立精密定位平台的封闭式柔度模型。根据柔顺并联机构的结构特点,将其划分为3个对称分布的运动支链,并结合铰链的柔度模型和机构力传递关系分别推导出各个支链的刚度模型,整个系统的刚度为所有支链在同一坐标系下的刚度的叠加。建立的刚度模型是以柔性铰链的柔度为变量的封闭形式模型。根据柔度矩阵可得到反映输入位移和输出位移之间关系的雅可比矩阵。理论模型与有限元分析的比较结果显示,两者所得的运动模型误差为1.0%～9.5%,证明了所推导运动模型的正确性和精确性。根据雅可比矩阵的封闭公式,分析其对结构参数的灵敏度,并由此选出对平台运动特性影响较大的优化设计变量。提出以最大化平台工作空间为目标,以铰链强度、最大输入力、几何尺寸和输入耦合为约束的优化模型。结果表明,优化后的结构参数能获得更大的输出位移,说明该方案能满足优化设计要求。
- 胡俊峰张宪民
- 关键词：柔性铰链运动特性优化设计
- 传递矩阵法分析平面柔顺机构的振动特性被引量：3
- 2015年
- 为了分析柔顺机构的动态性能和力学传递关系,提出一种新型的基于传递矩阵法的振动力学模型。柔顺机构由若干个柔性铰链与杆件顺序联接而成,采用传递矩阵法描述其力学状态量的传递关系。将柔性铰链视为拉伸和弯曲变形的弹性梁,应用材料力学理论建立反映其自振性能的传递矩阵。将杆件视为刚体,采用动量矩定理建立其动力学模型,得到描述振动刚体的传递矩阵。按照柔顺机构的联接形式,将每个元件的传递矩阵进行拼装,得到系统总传递矩阵。总传递方程以柔顺机构的边界点状态矢量为未知变量,矩阵中的元素为机构结构参数和频率的函数。应用边界条件,可得柔顺机构的特征方程,通过求解方程可得系统的固有频率和振型。将外力纳入传递矩阵,建立反映外力激励与系统的关系的扩展传递矩阵以求解系统的频率响应。通过2种常用平面柔顺机构的动态性能分析,结果表明所建立模型的正确性,能精确描述柔顺机构力学传递关系。
- 胡俊峰郝亚洲徐贵阳
- 关键词：传递矩阵法力学模型动态性能
- 基于有限元法的柔性铰链力学模型和性能分析
- 2014年
- 为了精确描述柔性铰链力学性能，提出一种通用的基于有限元法的力学模型，并基于该模型分析其静态和动态性能．柔性铰链采用欧拉-伯努利梁模拟其力学行为，将其划分为3个三自由度的结点、2个变截面单元．采用最小势能原理建立与柔性铰链结构参数相关的封闭形式刚度矩阵，采用拉格郎日方程建立铰链的质量矩阵和动力学方程．为了验证所推导的力学模型的精确性，与 ANSYS分析结果进行比较分析，两者的结果差值在1.1％-5.6％范围之内，说明理论模型与ANSYS分析结果吻合，所建立的模型能精确反映其静态和动态性能．基于柔性铰链有限元模型，可精确分析铰链参数与其精度和固有频率的关系、应力分布和频率响应，为正圆型柔性铰链应用于柔顺机构设计提供了一种精确的力学模型．
- 胡俊峰郝亚洲徐贵阳
- 关键词：柔性铰链有限元法力学性能
- 一种新型4自由度柔顺并联机构的设计和特性被引量：4
- 2014年
- 设计一种新型4自由度精密微动平台，并对其静态和动态特性进行分析。在传统4一RRUR并联机构的基础上，采用替换法设计具有解耦的柔顺并联机构。采用有限元软件ANSYS对机构进行刚度和运动学分析，分析结果表明所设计的平台具有解耦的x和y方向平动，并能实现4自由度微动。对机构进行灵敏度分析表明该柔顺机构的各个方向的位移灵敏度约为6μm／μm，说明平台灵敏。对机构进行模态分析，从振型可以看出该机构能实现4自由度方向的运动，并分析了在有和无预应力两种情况下的固有频率，两者差值范围为17．2％～52．4％，说明预应力对机构的固有频率有较大影响。
- 胡俊峰徐贵阳
- 关键词：动态特性静态特性
- 基于SimMechanics的高速3-RRR并联机构动力学分析与控制被引量：5
- 2013年
- 为了满足3-RRR并联机构在工业应用中高速操作,研究其在高速运动中的动力学行为和控制。采用SimMechanics建立3-RRR并联机构的动力学模型,基于该模型对其进行动力学分析。分析结果表明,速度越大,驱动力矩也越大;机构高速运行过程中驱动力矩变化大,且在某些时刻产生突变致使机构产生较大冲击。为了实现高速运动跟踪控制,利用PID控制的鲁棒性,设计PID控制器。仿真结果表明,动平台能较好地实现期望的轨迹,但在初始阶段,存在一定的跟踪误差。
- 叶芳林胡俊峰
- 关键词：SIMMECHANICSPID控制动力学模型
- 基于有限元法的桥式柔顺机构动态性能分析被引量：3
- 2016年
- 为了精确描述桥式柔顺机构的动态性能,采用有限元方法建立其动力学模型,并基于该模型分析其动态性能。采用欧拉-伯努利梁模拟柔性铰链和杆件的力学行为,采用最小势能原理得到桥式机构的刚度矩阵,采用拉格郎日方程建立机构的质量矩阵和动力学方程。基于桥式机构的有限元模型,分别进行铰链尺寸参数对固有频率的灵敏度分析、动刚度和动应力分析。分析结果表明:增大铰链厚度与长度之比可提高机构的响应快速性;在机构工作运动方向有较大的振动,而且在接近于固有频率处发生较大的超调;靠近驱动端的铰链所受的动应力较大,容易疲劳破坏。
- 胡俊峰郑昌虎徐贵阳
- 关键词：有限元法动态性能柔顺机构
- 基于动态特性的复合桥式微动平台优化设计被引量：18
- 2014年
- 为了实现复合桥式微动平台的精确运动，提出一种基于其动态特性的优化模型并对其结构参数进行优化。采用虚功原理推导出平台的运动、刚度和强度特性模型。采用伪刚体法和Lagrange方程建立平台的动态特性模型。建立的所有模型是以结构参数为变量的封闭形式，为平台优化设计提供理论模型。由理论模型与有限元分析的结果比较分析可知，两者所得的结果误差范围为6．0％-9．3％，表明所推导出的特性模型的正确性和精确性。根据固有频率和放大倍数封闭形式的模型，分析其对结构参数的灵敏度，由此选出对平台动态特性影响较大的优化设计变量。提出一种以平台的动态特性固有频率和放大倍数为目标，铰链强度、输入刚度和几何尺寸为约束的优化模型。结果表明优化后的平台能获得更大的固有频率和放大倍数，说明方案能满足其优化设计要求。
- 胡俊峰徐贵阳郝亚洲
- 关键词：柔顺机构动态特性优化设计
- 基于ANSYS的3-RRR柔顺并联机构的特性分析
- 2013年
- 为了研究3-RRR柔顺并联机构的性能,分别对其刚度、运动学、温度影响分析、模态分析和谐响应分析。采用有限元软件ANSYS对其特性进行比较分析,分析结果可得如下结论:机构能实现3个自由度运动,并且各个输入端对输出位移的影响不同;温度对机构的输出位移有较大影响,而且温度对其输出位移的关系是线性的;从机构的前3阶振型可知,机构能实现3自由度运动;从谐响应分析结果可知,输出位移都是在接近于固有频率的地方有最大值,但不同输入端在不同频率段对各个方向位移作用不同。
- 胡卫华胡俊峰徐贵阳
- 关键词：温度影响谐响应分析模态分析
- 基于模型预测控制的高速柔性并联机构振动控制被引量：5
- 2014年
- 由于高速柔性并联机构系统的非线性和不确定性,提出一种鲁棒模型预测振动控制策略以抑制系统的振动响心。以压电陶瓷为作动器,电阻应变片为传感器,采用有限元方法和模态截断技术建立机构不精确动力学模型。机构动力学模型中的非线性因素、耦合因素及系统高阶模态影响作为扰动,将模态力视为不确定扰动,并且考虑输出噪声对系统的影响,建立系统动态响应的预测模型,以预测输出值。采用Kalman滤波估计器估计系统状态量,以控制电压及其变化率为约束条件,将系统性能指标和约束条件化为一个标准二次规划优化问题,通过求解这一优化问题来得到最优控制输出,形成滚动优化控制输出来抑制系统振动响应。采用表征作动能量的可控性指标和表征观测信号能量的可观性指标,确定作动器和传感器的最优位置。以新型2自由度并联机构为实例,采用实验模态方法得到系统的前2阶固有频率和阻尼比,与有限元方法得到的结果比较分析表明理论模型不精确。基于该模型采用dSPACE实时仿真系统和MATLAB/Simulink搭建鲁棒控制系统,进行振动主动控制试验研究。试验结果表明,所设计的控制器能有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,验证了控制器的有效性和鲁棒性。
- 胡俊峰张宪民徐贵阳
- 关键词：主动振动控制模型预测控制有限元法
