一、一体化结构六维加速度传感器设计(论文文献综述)
王林康[1](2021)在《并联式六维加速度传感器的动力学研究》文中认为六维加速度传感器能够测量完整的空间加速度信息,在高端装备、人工智能等领域应用前景广阔。然而,由于传感器的输入量与输出量之间存在强非线性耦合关系,涉及的构型综合、动力学求解、参数辨识及优化、性能评估及标定等问题一直没有得到解决,严重影响其实用化进程。为此,本课题以并联式六维加速度传感器为研究对象,进行了运动学、动力学的研究,并开展了虚拟样机和实物样机的试验工作。主要研究内容如下:(1)推导了传感器的正向运动学与动力学方程。首先,基于方位特征集理论计算了传感器的自由度和耦合度,以此为指引,通过联立多个回路方程求解了特征点的坐标,基于此构建了传感器的运动学正解模型。其次,构建了传感器的Newton-Euler方程和支链的运动学方程,然后结合上述方程得到传感器的正向动力学方程,推导出输出量关于基础激励的解析表达式。然后,基于ANSYS软件分析了传感器在不同基础激励下各个关键零部件的变形规律。(2)研究了传感器的反向动力学方程及其影响因素。首先,通过引入四元数和四阶叉乘运算,构建了Hamilton正则方程形式的反向动力学方程;通过引入辅助角速度和Routh方程,分别构建了基于Newton-Euler方程的反向动力学方程。其次,通过分析质量块相对于基座的相对运动参量对反向动力学方程的影响规律,证明了进行反向动力学建模时不考虑运动学项时的解算精度和效率更高。然后,运用虚功率原理和特征长度法求得传感器统一量纲的刚度矩阵,基于此,证明了刚度矩阵的最小特征值越大,反向动力学方程的解算精度越高。最后,针对方程中存在小扰动和大扰动时解算结果失效的问题,分别通过监测基座的转动方向交替点和构造关于输入量的协调闭链,构建了对应的误差补偿和故障修复算法。(3)构建了传感器的工作频带模型。首先,基于第二类Lagrange方程建立传感器的运动微分方程,利用解析法和迭代法分别推导出传感器的动力矩阵分别为对角阵和非对角阵时的基频求解算法。其次,基于ADAMS参数化建模功能,提出一种四步法分析传感器工作频率与基频之间的关系,推导出最大工作频率为基频的1/35~1/32。然后,基于最大工作频率与基频之间的关系,定义了工作频带指标,利用空间模型理论分析了该指标与结构参数的分布规律。(4)加工、组装了传感器及试验平台的实物样机并开展了试验研究。基于Lab VIEW软件开发了传感器的虚拟仪器,并介绍了三种振动台的工作原理,基于此提出三种试验方案。基于所提出的试验方案开展了传感器的试验研究,分别验证了本文所建立的动力学数学模型的正确性。
吴志伟[2](2020)在《一种十二维力-加速度传感器的设计及仿真研究》文中认为随着工业生产的不断发展以及人类对外太空的不断探索,国内外研究学者对机械臂操作性能提出更高要求,而影响机械臂性能的因素主要有以下三点:机械臂在运动过程中具有较大的惯性力,影响了接触力的辨识准确性;机械臂的柔性,使得机械臂末端执行器存在残余振动,影响系统鲁棒性;传统的测量方式中,速度和加速度信息一般通过对位置信息的微分来获得,其精度受采样频率影响较大。因此,传统的六维力传感器以及不能满足机械臂的性能要求,需要融合六维加速度信息才能进一步提升性能,十二维力/加速度传感器融合了六维的力/力矩和六维的加速度信息,可以应用于机械臂的阻抗控制、末端残余振动抑制、载荷和接触力参数的辨识、速度和加速度信息的感知以及接触碰撞检测等方面。首先,本文对十二维力/加速度传感器的整体结构进行了设计,在满足整体尺寸要求限制的情况下,为六维力模块和六维加速度模块留出足够的空间,并合理改进六维力测量模块弹性体的设计,对弹性体在单向力作用下的情况利用材料力学进行理论分析,在仿真软件中进行应力以及应变敏感区应变分析,确定应变变化规律,直观表示出各向力加载之间的耦合情况与安全性,分析结果显示所设计结构合理,然后对力测量原理以及误差补偿理论进行了阐述。其次,提出了一种新的加速度计布置方案并根据实际情况进行优化,对所设计的布置结构进行解耦计算及可行性分析;利用GDOP指标(几何精度影响因子)对传感器构型进行评价,反应不同传感器构型对于加速度测量精度的影响;对传感器进行冗余性分析,保证当每组中的一个线加速度计故障时,可根据其余的加速度计输出组成方程求解,保证加速度测量系统的可靠性,同时为故障检测和隔离提供了可能;结合matlab,simulink对传感器安装误差分析和测量误差进行分析,证实所设计布置方案的合理性。最后,本文设计了六维力和六维加速度传感器标定试验台,并进行解耦研究,给出了六维力传感器和六维加速度测量模块的标定方法。利用力传感器弹性体的应变分析数据,进行了仿真标定分析,得到了表示待测力与电桥输出电压关系的标定矩阵,以此进一步证实了弹性体结构较小的耦合性。
王永立[3](2019)在《分流式并联三分支六维力传感器及其性能研究》文中研究指明本文根据机器人六维力传感器的使用需求,针对已有六维力传感器在实际应用中存在的拆装不便、在线标定困难等问题,研制了用于测量重载的分流式三腿正交六维力传感器和轻质易拆装的分流式三腿并联六维力传感器。两种传感器具有载荷分流、高可靠性、易拆装、测力单元和传感器支架在线更换无需二次标定等优点。本文主要研究内容如下:结合并联式三分支结构和柔性铰链,设计两种能够实现载荷分流的传感器刚柔混联支架,使大部分载荷由框架承受,而支架上的测力单元仅承受少量载荷,同时分析支架受力特点,提出结构等效法建立两种传感器的静力模型,揭示了外载与测力单元之间的力映射关系。基于各柔性铰链的受力变形,建立两种传感器支架的刚度模型,并确定测力单元与支架的载荷分流比。建立分流式三腿并联六维力传感器整体刚度模型,应用有限元软件验证该传感器的静力和刚度模型。基于静力模型,通过数值算例揭示分流式三腿并联六维力传感器结构参数与传感器性能之间的影响关系,并应用有限元软件验证分析结果。设定优化目标和合理的结构参数取值范围,应用遗传算法优化传感器性能。加工装配分流式三腿并联六维力传感器样机,并通过分析支架强度确定样机各方向量程。设计传感器标定装置,开发标定实验的数据采集与处理软件,对样机进行线性静态标定和非线性静态标定。提出适用于分流式传感器的性能评价指标,基于标定实验结果评价样机的静态性能。分析分流式三腿并联六维力传感器样机固有频率、瞬态动力响应和简谐载荷响应,确定样机的工作频带和承受冲击载荷的安全范围。将CAD变量几何法应用在并联机器人腕部六维力传感器对操作工具的重力补偿中,并进行重力补偿实验,确定了操作工具和外载的重力和重心位置。
卢志鹏[4](2019)在《基于遗传算法的六维加速度传感器参数优化》文中认为随着林业机械化的趋势越发明显,在山地和丘陵中作业的林业车辆防倾翻成为重要的研究内容。六维加速度传感器不仅能够为TTR防倾翻算法获取车辆底盘位姿,还广泛应用于机器人灵巧手等领域,并联式六维加速度传感器因为结构参数众多,难以获得理想优化值而影响传感器性能,尤其是小量程并联式六维加速度传感器,因理论模型实体化过程中的结构误差和加工过程中的加工、装配误差对传感器在实际测量过程中的性能影响不能忽视,基于此运用遗传算法将单一参数值优化为域值,以满足传感器实体化、实物化时参数值变化对实测过程中的性能要求,最大限度的减小结构误差和加工及装配误差等对传感器性能的影响。首先建立了六维加速度传感器的数学模型,基于此模型应用螺旋理论推导了加速度雅可比矩阵,并分析了传感器的测量原理。之后研究了传感器的静动态特性,建立了传感器的性能评价体系,尤其是对加速度各向同性和灵敏度特性进行重点研究。通过计算雅可比矩阵奇异值完成了加速度各向同性指标、灵敏度各向同性指标等目标函数的求解。依据各向同性指标同时最优的条件得到传感器无量纲尺寸参数之间的关系,并由此选定了参数优化的初始范围。运用遗传算法完成对传感器实体化过程中的参数优化。初始化和选择算法参数及算子,建立了算法适应度函数与传感器各向同性指标之间的关系,多次运行得到传感器性能指标最优参数范围。根据优化结果选择优化参数范围内的参数值,设计了基于各向同性仿真实验的传感器实体,对传感器有限元模型施加线/角加速度载荷进行了各向同性验证实验,实验结果说明了结构设计的合理性,证明了算法优化的有效性。为提高测量电路的信噪比,重新设计了传感器弹性连接杆的结构,有限元仿真结果表明该传感器结构能够大幅度提高测量电路的信噪比。最后对传感器的动态特性进行了研究,得到了传感器的固有频率和振型,进而确定了传感器的工作频带。通过上述内容的研究,建立传感器参数优化数学模型,得到优化的参数范围,选取此范围内的参数值设计了一种各向同性良好的加速度传感器,大幅度提高了传感器的测量精度。
王晓明[5](2019)在《基于六维并联机构的空间光学载荷微振动环境模拟及指向稳定技术研究》文中研究指明微振动具有幅值小、频率分布范围广的特点,如果将微振动传递给空间光学载荷,将导致其指向不稳定、无法正常工作,因此需要对光学敏感载荷进行指向稳定技术的研究。提高指向稳定性能的方法之一就是对微振动进行隔振,检验隔振器的隔振效果需要进行大量的地面实验,然而诸多因素导致真实的扰动源无法大量应用到地面实验中,因此空间光学载荷的微振动环境模拟技术成为发展空间光学载荷的关键技术之一。六自由度并联平台具有承载能力强、定位精度高等优点,尤其是其六自由度的运动能力为微振动环境模拟及指向稳定技术的研究提供了解决方案。因此,本文基于六维并联机构,开展空间光学载荷的微振动环境模拟技术研究和指向稳定技术研究。为给空间光学载荷提供微振动环境,研制了一种基于Gough-Stewart构型的微振动环境模拟平台。该模拟平台模拟微振动环境的方式有两种:一种是上平台输出多维振动,另一种是在下平台与安装面之间输出多维扰动力与力矩。针对模拟多维振动的方式,结合牛顿—欧拉公式和拉格朗日方程建立了上平台输出六维加速度的动力学方程,开展了加速度传函迭代控制策略的研究,加工出原理样机后对动力学方程和控制策略的正确性进行了实验验证,实验结果表明,该微振动环境模拟平台可以用来模拟多维振动。针对模拟多维扰动的方式,建立了激励力与多维扰动力及力矩的动力学关系,开展了扰动力及力矩迭代控制策略的研究,最后用实验验证了这一模拟方式的有效性。面向指向稳定技术的研究需求,研究了两代基于Gough-Stewart构型的指向隔振一体化并联平台,该平台集指向功能与隔振功能于一体,降低了发射成本、节省了空间、提高了空间任务的成功率。第一代指向隔振一体化并联平台将支腿质量下移,并将铰链设计在支腿的同一端,提高了支腿自身的弯曲频率;以Kane方程为基础,建立了基础激励下指向隔振一体化并联平台的完整动力学方程;并利用联合仿真技术对动力学方程的正确性进行了验证。相比第一代平台,第二代指向隔振一体化并联平台在结构上对铰链进行了改进,并在动力学模型中加入了柔性铰链的旋转角度和弹性扭转力矩,最后对改进的动力学模型进行了仿真验证。指向隔振一体化并联平台采用了电磁式驱动器,能够保证响应速度和控制精度,但行程较小、无法做到大角度调整。为了保证并联式指向平台能够兼具大范围调整和指向稳定两种性能,针对空间光学载荷的光轴仅对转动敏感平动不敏感的特性,研究了一种新型的基于广义Stewart构型的粗精级并联式指向稳定平台。由于该平台结构的特殊性与运动方式的特殊性,将建模分为了两部分:粗级调整阶段的运动学建模和精级调整阶段的动力学建模。粗级调整阶段,结合六维并联机构的正、逆运动学函数和Newton-Raphson数值迭代方法,建立了该并联机构的运动学模型,并利用虚拟样机技术验证了该运动学模型的正确性。精级调整阶段,结合牛顿—欧拉公式和拉格朗日方程,建立了该并联机构的动力学模型,并利用联合仿真技术验证了动力学模型的正确性。仿真结果表明,该粗精级并联式指向稳定平台可以在保证指向稳定的基础上,完成大范围指向。
王艳[6](2018)在《预紧式并联六维加速度传感器研究》文中认为随着信息的多元化发展,测量、控制和自动化等领域对传感器的要求越来越高,六维加速度传感器作为一种能够获取空间运动物体完整加速度信息的传感器件备受关注。本文综合国内外六维加速度传感器的研究现状,提出一种预紧式并联六维加速度传感器,从构型设计、数学建模、性能指标和结构优化四个方面展开研究。提出一种8-SPS并联拓扑构型,将此并联机构作为弹性体构建了一种预紧式并联六维加速度传感器,通过在压电陶瓷两端增设碟簧、锁紧螺母和套筒,实现对压电陶瓷的单独预紧。借助数值法求解得到并联机构的运动学正解,基于牛顿-欧拉法建立了传感器系统的动力学方程,一方面,利用数值算法实现了六维加速度的完全解耦,其解耦精度高;另一方面,通过挖掘构型的固有约束关系推导出力协调方程解算得到8条支链的轴向力,以确定支链预紧力的大小。基于Lagrange法推导出传感器的基频模型,采用矩阵迭代法求解得到传感器系统的固有频率和振型,与ANSYS仿真数据进行对比,基频的计算误差不超过4.17%。结合上述力协调方程推导出灵敏度关于结构参数的解析表达式,与ADAMS仿真结果吻合。为解决多目标优化问题,在基频和灵敏度的基础之上定义一种综合性能评价指标,采用正交试验法得到一组综合性能相对最优的结构参数组合,对传感器的结构优化设计以及定量评价具有重要的参考价值。最后,设计了预紧式并联六维加速度传感器样机,通过具体实验验证了本文所建立数学模型的正确性。
尤晶晶,李成刚,左飞尧,何斌辉,吴洪涛,涂桥安[7](2015)在《六维加速度传感器的研究现状及发展趋势》文中进行了进一步梳理基于产品性能的高精尖发展需求,指出了研究六维加速度传感器的必要性。根据输入信号的作用部位对六维加速度传感器进行了分类,分析了各类型的本质属性和适用场合,并指出它们之间的关联。以解耦算法为主线,详细阐述了近十年来国内外学者在六维加速度传感器领域所做的工作及取得的成果,进一步提炼出个体的创新思想和共同面临的技术瓶颈。通过深入挖掘六维加速度传感器的解耦机理,找到了解决瓶颈问题的突破口,同时针对亟需解决的关键技术和未来的发展趋势给出了几点思考。得出的结论和展望给从事这一领域的研究者们提供了较有价值的参考。
夏玉辉[8](2014)在《并联式六维加速度传感器数学建模及精度特性研究》文中提出对于在三维空间运动的物体,若要灵敏、准确、全面地感知物体的运动变化情况,直接测量其六维加速度参量显然更具普遍的适应性,因而六维加速度传感器应运而生。对于六维加速度传感器研究的主要技术难点在于系统输入、输出信息量较多,加之系统振动微分方程强耦合非线性,给加速度六分量的实时、精确、稳定解耦计算带来了极大的困难。本文综合了国内外对于六维加速度传感器研究的技术难点与研究趋势,选定基于并联机构的弹性体应变型六维加速度传感器为研究对象,以改善其结构复杂度与解耦难度之间的矛盾关系为目的,进行传感器拓扑构型设计、数学建模以及精度特性的研究。提出了6、7、8、9UPS支链型的具有解析形式运动学正解的并联拓扑构型,将此并联机构作为弹性体设计了四种不同构型的并联式六维加速度传感器,借助于四面体原理获得了传感器系统运动学正解,基于KANE动力学方法建立了系统的动力学方程,利用数值算法实现了六维加速度分量的完全解耦,整体算法计算效率高,一定程度上满足加速度实时解耦要求。针对当前传感器系统设计中存在的几何模型误差中的尺寸效应问题,分别从机构设计的角度和数学建模的角度进行了分析与补偿,设计了一体化的多重复合铰链,分析了系统尺寸效应误差,建立了两级补偿算法,并研究了构型对尺寸效应误差的敏感性。考虑弹性体应变型六维加速度传感器机械振动过程中构件本身的几何非线性变形问题,将伪刚体模型法、能量法、最小二乘法线性补偿原理相融合,建立了系统的伪刚体模型算法,在建立反映机构真实柔性变形特性的数学模型中前进了一步。最后,设计了可重构并联式六维加速度传感器样机,通过具体试验辨识了六维加速度传感器系统本身的相关解耦参数,验证了本文所建立数学模型的正确性,同时,可重构样机的设计将有助于研究传感器结构配置优化设计以及构型对传感特性的影响。本文以数学建模与精度特性为主线,探究了并联式六维加速度传感器的解耦算法、计算效率、尺寸效应、柔性变形、原理精度等问题,对于促进传感器的实用化具有重要作用。
尤晶晶,李成刚,吴洪涛[9](2013)在《六维加速度传感器的性能建模及结构优化》文中指出针对目前六维加速度传感器的性能指标尚无规范的评价标准和理论计算模型的现状,从基频、灵敏度、误差区间宽度3个方面建立并求解系统的单性能数学模型;对传统理想点法进行改进,给出多性能目标关于矛盾参量的评价函数。研究表明:在六维加速度传感器样机设计阶段,通过以结构矩阵为乘子的矩阵迭代运算,可以得到系统的一阶固有模态;通过构建弹性体内的协调方程,可以解决灵敏度模型中涉及到的超静定反向动力学问题;通过给出经过证明的关于误差区间宽度的3个定理,可以揭示并量化传感器的误差传递关系;以提出的一种综合性能函数为指标,可以有效解决多目标优化过程中普遍存在的3大问题,并据此绘制六维加速度传感器的综合性能图谱。
尤晶晶[10](2013)在《基于冗余并联机构的压电式六维加速度传感器研究》文中认为生物医学、惯性导航、机器人等领域正朝着高、精、尖的性能方向发展,迫切需要六维加速度传感器这类能够同时获取载体多自由度运动信息的测量系统,目前国内外对其研究尚处于原理探索阶段,主要技术瓶颈在于解耦难度与结构复杂度之间存在矛盾。针对该现状,本文提出了一种基于冗余并联机构的压电式六维加速度传感器,拥有自主知识产权,从构型设计、解耦算法、结构优化、参数辨识四个方面对其作了深入的研究和探讨。提出了一种基于四面体构型的9-SPS冗余并联机构,运用螺旋理论、拓扑理论等现代机构学理论对其展开分析,结果表明新型并联机构具有初始位姿空间内零奇异、运动学正解封闭、冗余信息可用于处理次级噪声、解耦特性优越以及拓扑构型紧凑且对称等众多优点。鉴于此,用该构型的并联机构充当六维加速度传感器的弹性体结构,另外,压电陶瓷同时充当敏感元件和移动副,弹性球铰链充当球面副。在上述方案的指导下设计了六维加速度传感器的原理样机,并制作了一台加工成本和安装精度要求都较低的实物样机。分别在位形空间内运用矢量力学方法以及在相空间内运用分析力学方法推导出系统的动力学方程;在同伦思想的启发下,通过引入辅助角速度,解决了牛顿-欧拉方程中输入输出量耦合程度高的问题;通过挖掘出姿态四元数与其对应的广义动量之间“隐藏”着的正交关系,在不破坏原动力学方程平衡性的前提下,解决了涉及到哈密顿约束正则方程的指标-3问题;构建了六维加速度传感器的两类解耦算法,它们均具有解耦效率高和算法适应性强的优点。考虑到两类解耦算法在数值性态上存在较大差异,从定性和定量两个角度进行了全面地对比,并分析了造成两者差异的原因,对比结果可用于指导传感器在具体应用场合下对解耦算法的合理选取。通过以定义出的结构矩阵为乘子的迭代运算,同时获取到系统的基频和一阶主振型,巧妙避开传统算法中需要求解高次方程的复杂工作,具有计算效率高和绝对收敛的优点。通过添加关于构型自身冗余约束关系的协调方程,解算了超静定反向动力学方程,从而推导出灵敏度关于结构参数的解析表达式,同时得出所设计传感器理论灵敏度各向同性的结论。提出并证明了关于误差区间宽度的三个定理,据此揭示并量化了六维加速度传感器的误差传递关系,一定程度上拓展了区间分析法的应用领域。为解决多目标优化过程中普遍存在的三大问题,在基频、灵敏度及误差传递模型的基础上提出了一种综合性能函数,据此绘制了六维加速度传感器的性能图谱,对传感器的结构优化以及定量评价具有较大的参考价值。通过深入剖析解耦算法中间参量的形成机理后发现,在线阈频和角阈频之下分别激励外壳做纯线运动和纯角运动时,系统动力学方程可以简化成只关于部分解耦参数的线性代数方程。据此提出了一种可用于对并联式六维加速度传感器的25个解耦参数实施分组辨识的“四步法”。考虑到目前市场上还没有能够与“四步法”相匹配的外部激励设备,研制了基于双曲柄滑块机构的新型试验平台,且同样拥有自主知识产权。将传感器实物样机安装在试验平台上,并运用自行开发的虚拟仪器控制参数辨识试验的全过程。试验结果显示,参数辨识之后解耦误差降低了1个数量级,表明“四步法”是有效的、可行的。最后,通过软件仿真和样机试验验证了本文所提出设计方案的合理性以及所建立运动学模型、动力学模型的可靠性。本文解决了六维加速度传感器研制过程中涉及到的一些关键技术问题,为促进其仪器化、实用化进程奠定了理论基础;同时,通过对研究结果的进一步扩展或修正,还可为其它类型多维传感器的设计及分析提供理论指导。
二、一体化结构六维加速度传感器设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一体化结构六维加速度传感器设计(论文提纲范文)
(1)并联式六维加速度传感器的动力学研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景和研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 六维加速度传感器的原理样机 |
1.2.2 六维加速度传感器的运动学 |
1.2.3 六维加速度传感器的动力学 |
1.2.4 六维加速度传感器的工作频带 |
1.3 本文研究内容与章节安排 |
第二章 六维加速度传感器的运动学 |
2.1 引言 |
2.2 传感器的工作原理及坐标系建立 |
2.2.1 工作原理 |
2.2.2 结构模型及坐标系建立 |
2.3 拓扑特性分析 |
2.3.1 自由度分析 |
2.3.2 耦合度分析 |
2.4 正向运动学分析 |
2.4.1 位姿正解 |
2.4.2 速度正解 |
2.4.3 算例验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 六维加速度传感器的正向动力学 |
3.1 引言 |
3.2 正向动力学方程的构建 |
3.3 输出量的协调方程 |
3.4 正向动力学方程的求解 |
3.5 正向动力学方程的算例验证 |
3.6 基础激励对关键零部件变形的影响 |
3.6.1 单加速度作用 |
3.6.2 双加速度作用 |
3.6.3 关键零件的最大变形规律 |
3.7 本章小结 |
第四章 六维加速度传感器的反向动力学 |
4.1 引言 |
4.2 预备工作 |
4.3 反向动力学方程 |
4.3.1 基于Hamilton正则方程 |
4.3.2 基于Newton-Euler方程和辅助角速度 |
4.3.3 基于Newton-Euler方程和Routh方程 |
4.4 结果讨论 |
4.4.1 运动学对反向动力学的影响 |
4.4.2 三种建模方法对比分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 构型、扰动对反向动力学方程计算结果的影响 |
5.1 引言 |
5.2 构型对反向动力学解算精度的影响 |
5.2.1 影响规律分析 |
5.2.2 影响机理分析 |
5.3 方程中含扰动时的修正算法 |
5.3.1 含小扰动时的误差补偿算法 |
5.3.2 含大扰动时的故障修复算法 |
5.4 本章小结 |
第六章 六维加速度传感器的基频及工作频带 |
6.1 引言 |
6.2 系统运动微分方程的建立与求解 |
6.2.1 假设条件 |
6.2.2 系统运动微分方程的建立 |
6.2.3 支链刚度分析 |
6.2.4 基频的求解 |
6.3 工作频带研究 |
6.4 关于工作频带的性能图谱 |
6.5 本章小结 |
第七章 六维加速度传感器的实物样机试验 |
7.1 引言 |
7.2 试验方案与试验平台 |
7.2.1 试验方案 |
7.2.2 虚拟仪器 |
7.2.3 标定平台 |
7.3 试验过程及结果分析 |
7.3.1 正向动力学的验证试验 |
7.3.2 反向动力学的验证试验 |
7.3.3 扰动修正算法的验证试验 |
7.3.4 工作频带的验证试验 |
7.4 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 主要工作及创新点 |
8.2 不足与展望 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
参考文献 |
(2)一种十二维力-加速度传感器的设计及仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 十二维力/加速度传感器研究现状 |
1.2.2 六维力/力矩传感器研究现状 |
1.2.3 六维加速度传感器研究现状 |
1.3 国内外文献综述的简析 |
1.3.1 六维力/力矩传感器简析 |
1.3.2 六维加速度传感器简析 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 六维力测量模块的设计与分析 |
2.1 引言 |
2.2 十二维传感器整体结构设计 |
2.3 六维力测量模块设计 |
2.3.1 弹性体结构设计 |
2.3.2 单向力作用时弹性体的静力分析 |
2.3.3 弹性体的应变分析 |
2.3.4 弹性体的应力分析 |
2.3.5 力传感器测量原理 |
2.3.6 力传感器误差补偿理论研究 |
2.4 本章小结 |
第3章 六维加速度测量的设计与分析 |
3.1 引言 |
3.2 六维加速度测量模块设计 |
3.2.1 六维加速度传感器空间几何构型设计 |
3.2.2 六维加速度解耦 |
3.2.3 六维加速度传感器构型评价 |
3.2.4 六维加速度传感器冗余性分析 |
3.2.5 六维加速度传感器安装误差分析 |
3.2.6 六维加速度传感器测量误差分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 传感器标定装置的设计 |
4.1 引言 |
4.2 六维力标定装置设计 |
4.2.1 标定原理与试验台整体结构设计 |
4.2.2 关键零件有限元分析 |
4.3 六维加速度标定装置设计 |
4.3.1 标定原理与试验台整体结构设计 |
4.3.2 电机与减速机选型计算 |
4.3.3 齿轮的校核计算 |
4.3.4 关键零件有限元分析 |
4.3.5 加速度采集板设计 |
4.4 本章小结 |
第5章 十二维力/加速度传感器的解耦与标定研究 |
5.1 引言 |
5.2 六维力传感器解耦研究 |
5.2.1 标定矩阵 |
5.2.2 应变片的布置及应变柔顺矩阵 |
5.2.3 耦合误差 |
5.2.4 仿真标定 |
5.3 六维加速度传感器标定研究 |
5.3.1 静态标定 |
5.3.2 动态标定 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(3)分流式并联三分支六维力传感器及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 六维力传感器研究背景与应用状况 |
1.2 六维力传感器发展状况 |
1.2.1 国外六维力传感器发展状况 |
1.2.2 国内六维力传感器发展状况 |
1.3 柔性铰链研究与应用状况 |
1.4 分载式传感器研究状况 |
1.5 论文研究意义 |
1.6 论文主要研究内容 |
第2章 分流式三腿正交六维力传感器研制 |
2.1 引言 |
2.2 分流式三腿正交六维力传感器静力模型 |
2.2.1 传感器支架结构 |
2.2.2 与传感器支架等效的3-SPR并联机构静力模型 |
2.2.3 传感器支架刚度模型 |
2.2.4 传感器静力映射模型 |
2.3 关键结构参数对传感器性能的影响 |
2.4 传感器标定实验结果 |
2.5 本章小结 |
第3章 分流式三腿并联六维力传感器静力与刚度模型 |
3.1 引言 |
3.2 传感器结构设计 |
3.3 传感器理论静力模型 |
3.3.1 等效为含六杆闭环并联机构的传感器静力模型 |
3.3.2 等效为RPS型并联机构的传感器静力模型 |
3.3.3 等效为UPU型并联机构的传感器静力模型 |
3.4 传感器仿真模型 |
3.5 传感器刚柔混联支架刚度矩阵建模 |
3.5.1 各柔性运动副分布关系及刚度 |
3.5.2 串联和并联支链末端刚度模型 |
3.5.3 刚柔混联支架刚度矩阵 |
3.6 传感器刚度矩阵及仿真验证 |
3.6.1 传感器刚度矩阵 |
3.6.2 仿真验证 |
3.7 本章小结 |
第4章 分流式三腿并联六维力传感器样机研制与标定 |
4.1 引言 |
4.2 结构参数对传感器性能的影响 |
4.3 仿真验证 |
4.4 结构优化设计 |
4.5 六维力传感器样机研制 |
4.6 传感器各方向极限载荷计算 |
4.7 标定系统设计 |
4.7.1 标定装置搭建 |
4.7.2 数据采集系统 |
4.8 传感器线性静态标定实验 |
4.8.1 标定实验方案 |
4.8.2 标定实验数据结果及拟合 |
4.9 传感器非线性静态标定 |
4.9.1 人工神经网络 |
4.9.2 基于Labview的传感器标定软件 |
4.10 本章小结 |
第5章 分流式三腿并联六维力传感器性能分析 |
5.1 引言 |
5.2 传感器的静态性能 |
5.2.1 量程 |
5.2.2 精度 |
5.2.3 重复度 |
5.2.4 迟滞 |
5.2.5 灵敏度 |
5.2.6 线性度 |
5.2.7 各向同性度 |
5.2.8 其他常规静态性能指标 |
5.2.9 分流度 |
5.2.10 偏载度 |
5.2.11 测力单元或支架更换后的测量精度 |
5.3 传感器的动态特性 |
5.3.1 固有频率和动态响应 |
5.3.2 瞬态动力学响应分析 |
5.3.3 谐响应分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 分流式三腿并联六维力传感器重力补偿研究 |
6.1 引言 |
6.2 重力补偿算法 |
6.3 重力补偿实验 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(4)基于遗传算法的六维加速度传感器参数优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题的研究意义 |
1.2 研究背景及国内外现状 |
1.2.1 六维加速度传感器的国内外研究现状 |
1.2.2 并联机构参数优化的国内外研究现状 |
1.3 论文的主要研究内容 |
2 六维加速度传感器参数优化模型 |
2.1 传感器数学模型 |
2.1.1 数学模型 |
2.1.2 实体模型与测量原理 |
2.2 加速度雅可比矩阵的建立 |
2.3 六维加速度传感器评价体系 |
2.3.1 误差分析 |
2.3.2 常规静态性能 |
2.3.3 加速度各向同性 |
2.3.4 灵敏度特性 |
2.3.5 动态特性 |
2.4 参数优化目标函数 |
2.4.1 参数无量纲处理 |
2.4.2 加速度各向同性指标计算 |
2.4.3 灵敏度各向同性指标计算 |
2.5 本章小结 |
3 基于遗传算法的参数优化 |
3.1 遗传算法简介 |
3.1.1 遗传算法的发展 |
3.1.2 遗传算法的基本原理及特点 |
3.2 基于遗传算法的参数优化 |
3.2.1 确立初始优化参数值 |
3.2.2 运用遗传算法进行参数优化 |
3.3 本章小结 |
4 传感器弹性元件结构设计及仿真实验 |
4.1 各向同性验证 |
4.1.1 确立实体化参数 |
4.1.2 基于各向同性仿真验证的实体化模型 |
4.1.3 加速度转换矩阵 |
4.1.4 仿真实验 |
4.2 传感器结构设计 |
4.2.1 弹性连接杆的构型设计 |
4.2.2 弹性体结构设计与仿真 |
4.3 传感器静力学仿真实验 |
4.3.1 弹性元件应变实验 |
4.3.2 弹性单元应变实验 |
4.4 动力学仿真实验 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 研究成果 |
5.2 不足与展望 |
参考文献 |
个人简介 |
导师简介 |
获得成果目录 |
致谢 |
(5)基于六维并联机构的空间光学载荷微振动环境模拟及指向稳定技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 空间光学载荷的发展 |
1.1.1 国外研究现状 |
1.1.2 国内研究现状 |
1.1.3 发展空间光学载荷的关键技术 |
1.2 空间光学载荷微振动环境模拟的研究进展 |
1.2.1 微振动产生的原因及特性 |
1.2.2 模拟微振动环境的必要性 |
1.2.3 微振动模拟平台的研究进展 |
1.2.4 扰动力模拟平台的研究进展 |
1.3 空间光学载荷指向稳定技术的研究现状 |
1.3.1 隔振技术及隔振平台的研究现状 |
1.3.2 指向稳定技术及精密指向机构的研究现状 |
1.4 六维并联机构建模方法与控制策略的研究现状 |
1.4.1 六自由度并联机构建模方法的研究现状 |
1.4.2 六自由度并联机构控制策略的研究现状 |
1.5 课题来源与研究意义 |
1.6 本文的研究内容及结构安排 |
第2章 微振动环境模拟平台的控制策略研究与实验验证 |
2.1 引言 |
2.2 微振动环境模拟平台的系统描述 |
2.2.1 微振动环境模拟平台的结构 |
2.2.2 微振动环境模拟平台坐标系的建立 |
2.3 模拟多维振动的控制与实验 |
2.3.1 模拟多维加速度的动力学建模及仿真验证 |
2.3.2 上平台加速度传函控制策略研究 |
2.3.3 模拟多维振动的实验验证 |
2.4 模拟多维扰动的控制与实验 |
2.4.1 模拟多维扰动力与力矩的动力学建模 |
2.4.2 安装面扰动力与力矩的迭代控制策略研究 |
2.4.3 模拟多维扰动的实验验证 |
2.5 本章小结 |
第3章 指向隔振一体化并联平台的理论建模与验证 |
3.1 引言 |
3.2 第一代指向隔振一体化并联平台的结构及系统描述 |
3.2.1 第一代并联平台的结构 |
3.2.2 第一代并联平台坐标系的建立 |
3.3 基础激励下第一代并联平台的理论建模与验证 |
3.3.1 第一代指向隔振一体化并联平台的动力学模型 |
3.3.2 基础激励下对理论模型的联合仿真验证 |
3.4 第二代指向隔振一体化并联平台的结构与建模 |
3.4.1 第二代并联平台的结构 |
3.4.2 第二代并联平台的理论模型及验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 粗精级并联式指向稳定平台的建模及仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 平台结构及工作原理 |
4.2.1 粗精级并联式指向稳定平台的结构 |
4.2.2 粗精级并联式指向稳定平台的工作原理 |
4.3 粗级调整阶段的运动学建模及仿真分析 |
4.3.1 粗精级并联式指向稳定平台的系统描述 |
4.3.2 粗级调整阶段的运动学建模 |
4.3.3 运动学模型的仿真分析 |
4.4 精级调整阶段的动力学建模与仿真分析 |
4.4.1 精级调整阶段的动力学建模 |
4.4.2 动力学模型的仿真分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 全文总结及创新点 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(6)预紧式并联六维加速度传感器研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 六维加速度传感器的研究背景及意义 |
1.2 六维加速度传感器的研究现状 |
1.2.1 组合式六维加速度传感器 |
1.2.2 一体式六维加速度传感器 |
1.3 六维加速度传感器性能指标的研究现状 |
1.4 论文的研究内容及结构安排 |
第二章 预紧式并联六维加速度传感器的拓扑构型及数学建模 |
2.1 引言 |
2.2 预紧式并联六维加速度传感器结构模型 |
2.2.1 并联机构拓扑构型设计 |
2.2.2 并联机构自由度分析 |
2.2.3 传感器的结构设计及工作原理 |
2.3 运动学分析 |
2.3.1 质量块相对于外壳的运动分析 |
2.3.2 质量块相对于惯性系的运动分析 |
2.3.3 算例验证 |
2.4 动力学分析 |
2.4.1 反向动力学分析 |
2.4.2 正向动力学分析 |
2.4.3 算例验证 |
2.5 本章小结 |
第三章 预紧式并联六维加速度传感器的性能建模 |
3.1 引言 |
3.2 传感器的基频模型 |
3.2.1 传感器系统无阻尼自由振动微分方程 |
3.2.2 固有频率的求解算法 |
3.2.3 算例验证 |
3.3 传感器的灵敏度模型 |
3.3.1 线加速度灵敏度模型 |
3.3.2 角加速度灵敏度模型 |
3.3.3 算例验证 |
3.4 本章小结 |
第四章 预紧式并联六维加速度传感器的结构优化 |
4.1 引言 |
4.2 基于基频的传感器结构参数优化 |
4.3 基于灵敏度的传感器结构参数优化 |
4.4 基于综合性能指标的传感器结构参数优化 |
4.4.1 正交试验的设计 |
4.4.2 正交试验的结果分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 预紧式并联六维加速度传感器的实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 预紧式并联六维加速度传感器的实验研究 |
5.2.1 预紧式并联六维加速度传感器实物样机 |
5.2.2 实验方案设计及平台搭建 |
5.3 实验过程及结果分析 |
5.3.1 传感器的解耦 |
5.3.2 传感器的性能指标 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要工作与创新点 |
6.2 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(7)六维加速度传感器的研究现状及发展趋势(论文提纲范文)
1 国内外的研究现状 |
1. 1 质量块作用型六维加速度传感器 |
1. 2 基座作用型六维加速度传感器 |
1. 2. 1 多惯性质量块构型 |
1. 2. 2 单惯性质量块构型 |
2 研究趋势的展望 |
3 结论 |
(8)并联式六维加速度传感器数学建模及精度特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
图清单 |
表清单 |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 六维加速度传感器的研究现状 |
1.2.1 第一类六维加速度传感方法 |
1.2.2 第二类六维加速度传感方法 |
1.3 并联式六维加速度传感器研究存在的问题 |
1.4 论文研究内容及具体框架 |
第二章 并联式六维加速度传感器拓扑构型及数学建模 |
2.1 引言 |
2.2 六维加速度传感原理 |
2.3 运动学分析 |
2.3.1 相对运动分析 |
2.3.2 弹性体并联拓扑构型分析 |
2.3.3 绝对运动分析 |
2.4 动力学分析 |
2.4.1 KANE 动力学方程 |
2.4.2 解耦方法 |
2.5 建模精度特性研究 |
2.6 算法优越性分析 |
2.6.1 效率分析 |
2.6.2 误差分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 六维加速度传感器尺寸效应误差分析与补偿 |
3.1 引言 |
3.2 并联式六维加速度传感器模型误差分析 |
3.2.1 并联式六维加速度传感器系统的误差源 |
3.2.2 并联式六维加速度传感器系统的误差方程 |
3.2.3 并联构型的尺寸效应误差敏感性研究 |
3.3 并联式六维加速度传感器系统尺寸效应误差补偿 |
3.3.1 复合铰链尺寸效应误差的预补偿 |
3.3.2 基于神经网络算法的尺寸效应误差补偿 |
3.3.3 算例验证 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于伪刚体理论的六维加速度传感器数学建模研究 |
4.1 引言 |
4.2 并联式六维加速度传感器伪刚体模型算法 |
4.2.1 伪刚体模型的空间机构扩展思想 |
4.2.2 六维加速度传感器分支力学模型 |
4.2.3 六维加速度传感器的伪刚体算法建模 |
4.2.4 伪刚体算法计算效果验证 |
4.3 并联式六维加速度传感器的精度特性对比研究 |
4.4 本章小结 |
第五章 可重构六维加速度传感器试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 可重构样机的设计加工与分析 |
5.2.1 可重构样机的设计与加工 |
5.2.2 可重构样机的力学分析 |
5.3 可重构样机参数辨识 |
5.4 可重构样机精度特性研究 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要工作与创新点 |
6.2 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(9)六维加速度传感器的性能建模及结构优化(论文提纲范文)
1 性能指标及结构参数 |
2 性能建模 |
2.1 基频模型 |
2.2 灵敏度模型 |
2.3 误差区间宽度模型 |
3 结构优化 |
3.1 单性能优化 |
3.2 综合性能优化 |
3.3 应用实例 |
4 结 论 |
(10)基于冗余并联机构的压电式六维加速度传感器研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 六维加速度传感器的研究背景及意义 |
1.2 六维加速度传感器的国内外研究现状 |
1.2.1 质量块作用型六维加速度传感器 |
1.2.2 基座作用型六维加速度传感器 |
1.3 本文的研究动机及基本方案 |
1.4 本文的研究内容及结构安排 |
第二章 9-SPS冗余并联机构的运动学研究 |
2.1 并联机构构型设计 |
2.2 自由度及奇异性分析 |
2.3 运动学正解模型 |
2.3.1 位移正解 |
2.3.2 速度正解 |
2.3.3 加速度正解 |
2.3.4 算例验证 |
2.4 耦合特性分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 六维加速度的解耦算法研究 |
3.1 六维加速度传感器结构设计 |
3.2 位形空间内建立的解耦算法 |
3.2.1 基于牛顿-欧拉方程的动力学模型 |
3.2.2 动力学方程的求解算法 |
3.2.3 算例验证 |
3.3 相空间内建立的解耦算法 |
3.3.1 基于哈密顿约束正则方程的动力学模型 |
3.3.2 动力学方程的求解算法 |
3.3.3 算例验证 |
3.4 两类解耦算法的对比研究 |
3.4.1 算法定性对比 |
3.4.2 精度及效率定量对比 |
3.4.3 数值稳定性定量对比 |
3.4.4 算法的选取原则 |
3.5 本章小结 |
第四章 六维加速度传感器的性能建模及结构优化 |
4.1 性能指标及结构参数拟定 |
4.2 基频模型 |
4.2.1 无阻尼自由振动微分方程 |
4.2.2 振型方程的求解算法 |
4.2.3 算例验证 |
4.3 灵敏度模型 |
4.3.1 灵敏度的数学模型 |
4.3.2 超静定问题的求解 |
4.3.3 算例验证 |
4.4 误差传递模型 |
4.4.1 区间分析法简介 |
4.4.2 位姿误差区间宽度 |
4.4.3 速度、加速度误差区间宽度 |
4.5 结构优化 |
4.5.1 单性能指标优化 |
4.5.2 综合性能指标优化 |
4.5.3 应用实例 |
4.6 本章小结 |
第五章 六维加速度传感器的参数辨识及试验研究 |
5.1 六维加速度传感器实物样机 |
5.2 参数辨识模型 |
5.2.1 待辨识解耦参数拟定 |
5.2.2 基于“四步法”的参数辨识算法 |
5.3 试验平台实物样机 |
5.4 辨识试验与结果 |
5.4.1 虚拟仪器设计 |
5.4.2 试验过程及辨识结果 |
5.4.3 算例验证 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要工作与创新点 |
6.2 不足及展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、一体化结构六维加速度传感器设计(论文参考文献)
- [1]并联式六维加速度传感器的动力学研究[D]. 王林康. 南京林业大学, 2021
- [2]一种十二维力-加速度传感器的设计及仿真研究[D]. 吴志伟. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]分流式并联三分支六维力传感器及其性能研究[D]. 王永立. 燕山大学, 2019(06)
- [4]基于遗传算法的六维加速度传感器参数优化[D]. 卢志鹏. 北京林业大学, 2019(04)
- [5]基于六维并联机构的空间光学载荷微振动环境模拟及指向稳定技术研究[D]. 王晓明. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2019(08)
- [6]预紧式并联六维加速度传感器研究[D]. 王艳. 南京航空航天大学, 2018(02)
- [7]六维加速度传感器的研究现状及发展趋势[J]. 尤晶晶,李成刚,左飞尧,何斌辉,吴洪涛,涂桥安. 振动与冲击, 2015(11)
- [8]并联式六维加速度传感器数学建模及精度特性研究[D]. 夏玉辉. 南京航空航天大学, 2014(01)
- [9]六维加速度传感器的性能建模及结构优化[J]. 尤晶晶,李成刚,吴洪涛. 南京航空航天大学学报, 2013(03)
- [10]基于冗余并联机构的压电式六维加速度传感器研究[D]. 尤晶晶. 南京航空航天大学, 2013(03)