SimMechanics

摘要： 研究了汽车通过减速带时的车速及减速带尺寸对其行驶平顺性能的影响。在MATLAB软件中利用SimMechanics模块建立了1/2车辆系统简化模型,利用Simulink模块建立了减速带和路面激励模型,通过联合仿真分析获得了汽车以不同车速通过减速带时的车身垂向加速度和俯仰角加速度。结果表明,相比于路面激励,汽车通过减速带时的车身垂向加速度和俯仰角加速度明显升高,行驶平顺性下降。车速低于4.5 m/s时,减小减速带宽度可以提高行车控速效果;车速高于5.5 m/s时,增加减速带宽度可以提高行车控速效果。

摘要： 旋转倒立摆作为一个欠驱动、强耦合和不稳定的非线性系统,一直被视为研究控制理论的理想平台.利用MAT-LAB的S函数与SimMechanics功能建立了旋转倒立摆动力学模型,并就其控制问题进行了仿真研究.通过Lagrange方程对旋转倒立摆动力学特性进行了分析,获得了旋转倒立摆动力学的数学模型,并以此建立了S函数模型.此外,再通过SimMechanics建立了旋转倒立摆的物理仿真模型.在两种模型基础上,利用PID算法设计了控制器,实现了倒立摆的平衡控制.两种不同建立方式得到的仿真模型输出曲线完全一致,通过相互验证证明了模型的正确性.

摘要： 目的针对现有锂电池包装机在包装过程中效率和精度低,极易造成锂电池堵塞、容易卡且包装密封性差等问题,提出基于3-PRC并联机构的包装机,并引入3D打印技术。方法首先建立3-PRC并联机构的3D数学模型,求解运动学方程;其次利用Matlab仿真法和机构的行程约束条件,由控制变量法求得该机构的位置工作空间投影视图;然后利用串级PID控制法,建立包装机的动力学及控制模型,对控制算法进行仿真验证;最后建立包装机仿真模型,并在此基础上进行实物验证。结果 3-PRC并联机构的位置工作空间具有对称的规则形状,且横截面分布均匀。在包装机定点包装过程中,各方向欧拉角变化均控制在±3°以内,各向移动过程实际偏差在±1 mm内,并能自主完成圆周运动。结论 3-PRC并联机构可以满足锂电池包装机的位置工作空间要求,仿真和实物验证结果证明了包装机运动控制的合理性与有效性,有效解决了包装过程中运动精度差的问题,可以实现锂电池包装机的快速精准运行,为该机构在锂电池包装机的进一步优化设计和深度应用3D打印技术奠定了理论基础。

摘要： 根据踝关节的结构特点以及当前对踝关节康复机构的研究,搭建了基于3-SPS/S的踝关节并联康复机构.针对3-SPS/S踝关节并联康复机构难以实现高精度及快速响应的问题,提出了一种基于模糊自适应PID控制的控制方法,提高控制系统的精度.首先利用SolidWorks将3-SPS/S踝关节并联康复机构三维模型转换为SimMechanics可视化机构模型;然后将模糊推理系统与传统PID相结合,完成模糊自适应PID控制器的设计;最后在Matlab的Simulink模块中进行仿真,并对传统PID控制和模糊自适应PID控制的仿真进行分析.仿真结果表明:模糊自适应PID控制能满足踝关节并联康复机构的设计要求,同时有效地提高了踝关节并联康复机构的控制精度和动态响应特性.

摘要： 为解决并联机构工作空间有限性问题,使其能够适应不同的工作环境及工况.主要以含球面副支链3-PSR并联机构的可调工作空间展开研究.首先在建立含球面副支链3-PSR并联机构几何模型的基础上,利用支链环封闭矢量法求解3-PSR并联机构的运动学方程;其次,综合考虑含球面副支链各运动副约束条件,构建了以滑杆的移动行程和连杆杆长之比为主要影响因素λ的3-PSR并联机构SimMechanics结构框图;然后,研究了影响因素λ对含球面副支链3-PSR并联机构的可调工作空间体积的变化规律;最后,在数值模拟的基础上,数值模拟出λ不同取值时3-PSR并联机构的位置工作空间体积图.研究结果表明,含球面副支链的3-PSR并联机构位置工作空间范围仍然有限,其形状规整分布均匀,且由转动副和球副转角限制的两侧边界、最大、最小杆长限制的上下部边界组成;且随着影响因素λ的取值,该机构可以达到扩大工作空间的目的 ,为含球面副支链3-PSR并联机构的后续应用设计提供了理论依据.

摘要： 为了研究六自由度加载平台的试验加载控制和载荷监控方法,通过运动学反解建立动平台位姿与各驱动杆伸缩量的关系,由动力学模型推导试验件所受力和力矩;在MATLAB/SimMechanics下分别建立六自由度加载平台、液压执行机构和控制器模型,搭建系统仿真平台;利用仿真平台对系统所采用的MOOG控制器参数进行仿真分析.结果表明:MOOG控制器可实现试验平稳加载控制.

摘要： 针对某雷达倒伏机构轻量化、小型化、空间受限等问题,提出双摇杆多连杆倒伏机构解决方案,采用封闭矢量原理和辅助几何解法进行设计分析,运用计算机辅助工具Matlab/Simulink和SimMechanics相结合建立3维动态仿真模型,对机构进行机电一体化的动态仿真和优化设计,并分别得到原动摇杆转动副、从动摇杆转动副的角度、速度、加速度和驱动力曲线结果.仿真结果表明:该方法充分展示了连杆倒伏机构的运动和动力特性,验证了其设计可行性,为传动结构和控制系统的设计提供了重要依据.

摘要： 倒立摆是一个非线性、高阶次和绝对不稳定系统,广泛用于测试各种控制算法.为了对直线二级倒立摆进行建模、控制和仿真,首先讨论了倒立摆数学模型并利用MATLAB中第二代SimMechanics工具箱进行三维建模.此外,实现了两种控制算法的稳定性控制并进行对比,针对比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制,提出采用主导极点配置方法进行参数整定,而模糊控制采用了基于线性二次型(linear quadratic regulator,LQR)融合的模糊控制器设计.结果表明,两种控制方法均取得较好的控制效果,且模糊控制在快速性、超调量及抗干扰能力上都比PID控制性能优越.

摘要： 对各种步态下人体下肢各关节力矩的计算和分析，能够为智能假肢膝关节阻尼的精确控制提供理论依据。本文利用实验采集的平地行走时的下肢姿态数据，在利用拉格朗日方程建立人体下肢刚体动力学模型的基础上，利用MaTLab／simMechanics工具箱建立下肢动力学仿真模型，获取了髋关节和膝关节力矩仿真曲线，为智能下肢假肢设计和控制仿真提供了一定的理论依据和方法。

摘要： 对各种步态下人体下肢各关节力矩的计算和分析，能够为智能假肢膝关节阻尼的精确控制提供理论依据。本文利用实验采集的平地行走时的下肢姿态数据，在利用拉格朗日方程建立人体下肢刚体动力学模型的基础上，利用MaTLab／simMechanics工具箱建立下肢动力学仿真模型，获取了髋关节和膝关节力矩仿真曲线，为智能下肢假肢设计和控制仿真提供了一定的理论依据和方法。

摘要： 对各种步态下人体下肢各关节力矩的计算和分析，能够为智能假肢膝关节阻尼的精确控制提供理论依据。本文利用实验采集的平地行走时的下肢姿态数据，在利用拉格朗日方程建立人体下肢刚体动力学模型的基础上，利用MaTLab／simMechanics工具箱建立下肢动力学仿真模型，获取了髋关节和膝关节力矩仿真曲线，为智能下肢假肢设计和控制仿真提供了一定的理论依据和方法。