摘要:提出了一种利用符号距离场(Signed Distance Field, SDF)检测颗粒间接触的不规则颗粒离散元仿真方法,用于分析不规则颗粒系统的动力学行为.不规则颗粒的接触检测是关键难点,论文粗检测阶段通过均匀网格法检索邻居颗粒；精细接触检测则应用SDF隐式函数描述颗粒的不规则外形,对颗粒表面生成的体素网格符号距离进行线性插值,高效提取颗粒间接触特征信息.利用颗粒塌落数值仿真与地面实验等工况的对比分析,验证了所提方法的有效性.

摘要:针对机械臂轨迹规划的时间优化问题,对6R串联机械臂的运动轨迹进行分析与研究.基于机器人的运动学特性,采用多项式插值构造运动轨迹,同时融合粒子群优化思想,提出了一种时间最优轨迹规划方法.利用旋量理论构建机械臂的运动学模型,采用五次多项式曲线在关节空间中构造关节运动轨迹,以最小化运行时间为优化目标,采用改进型PSO算法求解出最优时间序列,从而完成轨迹的优化.在算法参数设置中,采用自适应惯性权重因子和动态学习因子策略改进标准的粒子群算法,提高了算法的搜索速度和全局收敛能力.以搬运工况为仿真实例,通过优化结果验证了基于改进的PSO优化算法和五次多项式函数的规划方法的有效性.结果显示,该方法能够保证机械臂各关节角的运动学变化曲线连续平滑无突变,并使运行时间从7.2s减少至6.64s,整体运行时间较优化前提升了约8.43%,有效地提高了机械臂的运行效率与平稳性.

摘要:汽车主动悬架一直是汽车悬架控制领域的研究热点,而主动悬架中控制器的选取以及相关参数的设定决定了主动悬架的优劣.针对控制器相关参数如何快速、准确地对真实路面情况进行自适应调整问题,本文对鲸鱼优化算法进行改进作为Smith-PID控制器参数调整算法,设计了一款基于改进鲸鱼优化算法参数自整定PID控制器.该悬架结合悬架动挠度、车身垂向加速度和车轮动位移等指标建立综合评价指标反馈给改进鲸鱼算法对控制器的参数进行实时整定.为了验证该控制器的有效性,本文建立了主动悬架系统仿真模型和被动悬架、两类典型的主动悬架进行了对比.仿真结果表明,本文提出的控制器能明显改善车辆平顺性,提高车辆的平稳性和乘坐舒适性.

摘要:高温气体反应堆燃料棒面临较大的轴向温度梯度,芯块传热一方面会改变燃料棒材料属性,另一方面气体在热源影响下具有显著的热膨胀性,导致燃料棒的流固耦合机制更为复杂.为探究在高温、高速轴向流气体激励下燃料棒的动力学稳定性,求解了燃料棒包壳的空间温度分布,推导了燃料棒热力耦合控制方程.由系统Jacobi矩阵特征值分布明确了燃料棒的失稳边界,获取了最大热源线功率密度、入口温度和热膨胀性等对燃料棒第一临界失稳质量流量的影响规律.结果表明,当不考虑气体热膨胀性时,最大热源线功率密度几乎不影响燃料棒第一临界失稳质量流量,且入口温度越高,第一临界失稳质量流量越低；当考虑气体可热膨胀性时,最大热源线功率密度和入口温度均与第一临界质量流量呈负相关.不考虑气体热膨胀效应将高估燃料棒第一临界质量流量,使结果不保守.

摘要:基于空气弹簧和负刚度弹簧并联的刚度系统,建立单自由度1/4车辆悬架模型.根据延拓打靶法对悬架系统的周期解进行追踪并依据Floquet理论判断其稳定性,利用胞映射原理绘制出系统随参数变化时吸引子的吸引域,分析吸引域在不同参数下的演变过程.结果表明：悬架系统在周期激励下会发生鞍结分岔、周期倍化分岔等局部分岔行为；揭示了系统由周期解转变为混沌状态的路径主要为与鞍结分岔相关的I型阵发；不稳定周期轨道与混沌吸引子碰撞时系统会产生的边界激变、内部激变等动力学行为,致使混沌吸引子发生消失、变大.

摘要:主动电磁悬浮系统中的时滞显著影响磁浮列车运行稳定性和乘坐舒适性,是电磁悬浮型磁浮列车提速改造需要重点关注的问题.采用Smith预估器对电磁悬浮系统的时滞进行补偿,同时引入线性自抗扰控制器（LADRC）,将预估时滞与实际时滞的误差作为内部扰动进行估计和补偿,提出了具有时滞补偿和自抗扰功能的Smith-LADRC悬浮控制方法.然后,开展磁浮车辆垂向动力学仿真分析,比较了采用PID、LADRC、Smith-PID和Smith-LADRC控制算法时磁浮车辆稳定悬浮的时滞阈值,验证了Smith-LADRC悬浮控制器具有更强的时滞补偿能力和抗干扰能力.最后,研究了Smith-LADRC悬浮控制器参数对磁浮车辆动力学性能的影响,综合权衡时滞稳定裕度和悬浮间隙波动幅值,给出了LADRC控制器带宽、观测器带宽和控制器增益的优选范围.

摘要:对于实际环境中的宽频弱激励振动能量,传统的压电俘能结构效率不高.本文针对这种弱基础激励,为了提高俘能效率,设计了一种树形分叉倒立梁结构,梁的根部粘贴了压电材料,结构在基础激励下可以产生大幅振动与输出.首先分析了结构的振动特性,然后开展了实验研究.由研究结果可以看出,在水平宽频随机激励下,梁的振动可以产生比较大的电能输出.其次，在此基础上对结构进行了改进,在中梁自由端增加了质量块,利用其惯性力激励俘能器产生更大的输出.实验结果表明,改进后的结构在弱随机激励下电能输出可以大幅提高.当激励功率谱密度PSD为0.045g²/Hz时,在尺寸为20mm×10mm×2mm的压电片上,电能输出的RMS功率可以达到61.72μW,是未改进结构的2.32倍.