摘要:模块化可重构机器人由于其构型多变,运动形式丰富等特点,可以在非结构化环境或未知环境中执行任务,在最近几年迅速成为机器人研究领域的前沿和热点. 模块化可重构机器人在军事、医疗、教育等众多工程领域具有广泛的应用前景,其典型代表包括仿生多足模块化机器人、模块化可重构机械臂、晶格式模块化机器人等. 模块化可重构机器人丰富的构型设计、多样的连接特征、不断拓展的应用范围,给动力学建模与控制带来了很多挑战和机遇. 本文首先阐述了模块化可重构机器人的研究背景和意义,并概述了其构型分类与设计、构型描述与运动学建模方法.随后,本文系统回顾了模块化可重构机器人动力学研究中相关问题的最新进展,包括：(1)系统整体动力学建模；(2)结合面以及对接机构动力学建模；(3)基于动力学模型的控制方法. 本文最后提出了模块化可重构机器人动力学研究中若干值得关注的问题.

摘要:当前孤岛微电网常采用分层控制结构实现系统的稳定、可靠、经济运行,其中第一层采用下垂控制.由于下垂控制会导致电压和频率偏离给定值,无法实现无功功率的合理分配,很多学者提出将多智能体一致性算法引入孤岛微电网的二次控制中,通过与相邻分布式电源的稀疏通信,可以有效解决集中控制所带来的通信网络结构复杂,计算难度大的问题.本文介绍了孤岛微电网的分层控制结构,搭建了下垂控制仿真模型,对多智能体一致性算法在孤岛微电网二次控制中的应用进行了详细阐述.分析孤岛微电网运行中的实际问题,介绍了孤岛微电网二次控制中基于多智能体的一致性算法在收敛速度、抗干扰控制、通信延迟以及事件触发控制四个方面的改进,并归纳了多智能体技术在孤岛微电网二次控制中的发展方向.

摘要:本文研究了基于非线性能量阱的深海柔性张力腿的振动抑制问题.考虑端部参数激励和非线性能量阱(NES)作用下的张力腿力学模型,采用哈密顿变分原理推导出非线性振动控制的运动微分方程,利用伽辽金法进行离散化.通过参数分析和数值仿真计算,得到柔性张力腿的横向位移模态振动响应,同时还对比分析了NES与调谐质量阻尼器的减振性能.结果表明,相同情况下NES具有更为显著的减振效果,并且可以通过调整NES吸振器的参数,达到最优振动控制效果.

摘要:针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度；其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性；接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理；最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.

摘要:通过解析和数值方法对可伸缩悬臂复合材料层合板的时变动力学特性进行研究.根据经典层合板理论和Hamilton原理对面内激励和横向载荷共同作用下的可伸缩悬臂复合材料层合板进行线性动力学建模,选取符合可伸缩悬臂板位移边界条件的时变模态函数,利用Galerkin方法对所得的偏微分方程进行离散,得到复合材料层合板的时变常微分线性动力学方程.研究轴向移动速度对可伸缩悬臂板动力学特性的影响,并通过改进的多尺度法得到了一阶时变线性系统的解析解和数值解比较.结果表明,轴向移动速度对可伸缩悬臂板的动力学特性影响很大；相比文献［12］,本文采取的改进的多尺度法对一阶线性时变系统更高效.

摘要:本文采用旋转悬臂梁模型模拟旋翼直升机桨叶结构,并对其开展损伤识别问题研究.首先,基于有限元方法,采用Hamilton变分原理,建立旋转结构的动力学模型,通过对比理论和实验的结果验证模型的正确性.其次,利用不同模态参数(位移模态、应变模态)对旋转悬臂梁结构进行损伤识别研究.最后,针对位移模态,基于小波变换的奇异性分析特性,研究通过小波系数辅助损伤识别的方法.计算结果表明,对于旋转结构,应变模态的损伤识别效果较好,而位移模态若结合小波变换的奇异性分析,同样可以实现较为准确的损伤识别效果.

摘要:交通流模型的分岔现象,涉及复杂的动力学特征且研究较少.因此,提出了一个最优速度模型来研究驾驶员记忆对驾驶行为和燃料消耗的影响.利用非线性动力学,分析和预测了复杂的交通现象.运用双参数分岔、单参数分岔等分析方法,得到了BT分岔、尖分岔(CP)、鞍结分岔(LP)、Hopf分岔(H) 等不同分岔结构.选择Hopf分岔和鞍结分岔作为密度演化的起点,描述了均匀流、稳定和不稳定的拥挤流以及走走停停等动力学现象.数值模拟了能源消耗在分岔点附近的变化特征.结果表明,当考虑分岔的影响时,既能发现燃料消耗规律,又能为合理控制能耗提供一定的理论依据.

摘要:滑靴副作为斜盘式轴向柱塞泵的主要摩擦副之一,长期工作于高速、高压、高温等一些复杂极端环境中.本文建立了滑靴副中流场的基本控制方程,构建了滑靴副多物理场耦合的有限元模型,通过CFD技术对滑靴副流场进行模拟分析,并在此基础上对滑靴副流-固-热多物理场耦合进行仿真,得到不同工况下油液的压力场和速度场的变化规律以及流体的压力和温度对滑靴副的总变形量、应力的影响.结果表明,随着工作压力增大,油液在阻尼管路中压力损失增加,油腔内涡旋个数及尺寸增大.除此之外还发现滑靴副变形量和最大应力对油液温度较为敏感.本文工作为滑靴副的结构设计提供了一定的技术支持,并且对于提高滑靴副的整体性能有着重要的意义.

摘要:首先阐述了Kopel系统的复杂动力学的研究进展.再基于分岔与规范型理论，给出了Kopel系统的NeimarkSacker（NS）分岔的一类新证明，并得到NS分岔所产生不变曲线的近似表达式. 最后，对NS分岔及不变曲线进行了数值模拟分析，验证了理论推导所得结果，并对NS分岔中的扰动参数与不变曲线的近似表达式中参数之间的相互影响进行了分析.所有这些分析对Kopel系统的已有动力学研究是一个补充，对其经济现象的内在规律提供了理论支撑.

摘要:针对目前胶囊机器人普遍存在爬行速度慢、远程操控过程复杂的问题，开发了用于小内径管道检测的振动驱动机器人.基于非光滑多体动力学，建立了样机动力学特性的数学模型，在建模中考虑了摩擦和冲击两种非光滑非线性，数值分析了机器人的运动行为及参数影响.进行了机器人样机的研制，包含微控制器、无线控制模块等，并在透明亚克力管道中进行测试.机器人长50mm，直径28mm，可以达到7.5mm/s的最大前进速度和-3.5mm/s的最大后退速度.研究证明了该型振动驱动机器人进行小内径管道检测的可行性.