尺度综合

摘要： 移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、军事侦察、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.兼具良好的机动性及越障性是移动机器人快速适应非结构化复杂环境的首要性能指标,结合轮式行进机构强机动性与腿式行进机构优越障性的变形轮腿式移动机器人受到普遍青睐.然而,现有变形轮腿式移动机器人在设计与优化方面仍存在变形形式过于复杂、设计方法缺乏理论依据等不足.针对上述问题,提出一种结构紧凑、操作简便的新型轮腿变换结构,借助电磁离合器分离运动的原理,通过改变轮-腿变形动力输入促使轮与腿相对运动,以曲柄滑块机构触发轮-腿结构径向扩展,完成由轮式变形为腿式的过程.定义变形过程中曲柄滑块机构的压力角为机动性指标、变形前后结构的展开比为越障性指标,进而开展变形结构的尺度综合,优化结果表明新型变形轮腿式移动机器人的展开比为1.92,可越过高度为150 mm的障碍物.基于优化后的尺度参数,建立变形轮腿式移动机器人越障过程的动力学模型,确定驱动电机参数,设计并制造物理样机.最终开展软件仿真与实验研究,仿真结果与理论分析结果一致,表明优化设计方法与动力学建模方法的有效性,实验结果证明所设计的变形轮腿式机器人具有较强的机动性与越障性.

摘要： 提综臂是多臂机上实现凸轮开口运动的关键核心部件。为满足多臂机提综臂的自动化加工需求,设计了一种新型辅助旋铆并联机器人,以实现在提综臂旋铆加工过程中对零部件的高速、高精度抓取和摆放,显著提升生产效率和保证加工质量。首先,介绍了新型辅助旋铆并联机器人机构的拓扑结构特征,并结合旋量理论及修正的G-K(Grübler-Kutzbach)公式分析了其自由度类型及数量。然后,构建了该机器人机构的位置闭环矢量方程,推导了其位置正、逆解的解析表达式,进而通过求导法建立了速度和加速度映射模型。接着,为有效评价机器人机构的运动传递性能,基于运动雅可比矩阵条件数的全域均值及波动量,定义了全域综合性能指标;同时,结合虎克铰的空间结构特点,全面考虑杆件干涉以及机构的传动性能和结构紧凑性,综合得到各类转角和杆长的约束条件,进而建立了该机器人的尺度综合模型。在此基础上,借助粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法进行优化求解,得到了机器人的最优尺度参数,并据此建立了机器人的三维虚拟样机模型。最后,针对多臂机提综臂辅助旋铆作业的工程需求,借助多体仿真软件开展机器人虚拟仿真验证。结果表明,优化后的辅助旋铆并联机器人的综合性能优异,满足工程应用需求。研究结果为多臂机提综臂的自动化加工提供了一种有效的解决方案,并为辅助旋铆机器人的实体样机制造及实验研究奠定了理论基础。

摘要： 随着运动任务要求的多样化和复杂化,传统并联机器人设计方法的不透明性和动平台的不变性,导致设计结果会出现偏差且柔性化程度较低。因此提出一种基于五杆支链性能优化和配置的并联机器人设计方法。首先利用解析和几何法结合,完成五杆机构运动分析和奇异性分析,根据相关性能评价指标完成支链五杆的尺度综合。之后,提出平面几何投影法将要求工作空间投影到支链五杆的最佳工作区,综合考虑工作空间及运动性能的需求,实现了并联机器人的设计和配置,提高了设计透明度。

摘要： 针对Delta并联机构设计中存在的问题,研究Delta并联机构动力学模型、运动学模型等,并探讨一种求解Delta并联机器人尺度综合问题的设计方法。通过对Delta机器人的主要尺寸参数与6项性能指标进行试验设计,将性能指标合并为3个优化目标函数。在iSIGHT软件平台上运用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),在特定轨迹下对3-DOF Delta并联机构进行尺度综合;对比两种优化策略下目标函数的Pareto图。结果表明:减少目标函数后的优化策略收敛性好、计算费用低,且有更多可行性解。

摘要： 针对球面并联机构应用于机器人仿生领域时出现的耦合度高、控制不便、灵活性不足等问题,提出了一种具有半解耦特性的新型3分支球面并联机构。基于螺旋理论对机构进行了自由度分析,通过矢量法求解了机构运动学正反解并分析了机构的解耦特性。该机构具有绕X轴、Y轴、Z轴转动的3个自由度,其中,绕Z轴的转动仅由1个分支控制,其余两分支共同控制机构做绕X轴、Y轴的运动。基于微分变换法得到雅可比矩阵并讨论了奇异位形。以奇异位形和杆件干涉为约束条件,采用边界搜索法确定了机构的工作空间。基于机构的解耦特性提出了一种具有解耦系数的全域均值灵巧度,以工作空间和全域均值灵巧度为优化目标,采用粒子群优化算法(PSO)对机构结构参数进行了尺度综合。机构优化后,工作空间增大且在该空间内运动性能良好。研究为球面并联机构的样机设计和其他半解耦机构的尺度综合提供了理论依据。

摘要： 针对目前外骨骼膝关节与人体膝关节旋转轴线不重合,人机之间存在“寄生力”的问题,提出一种混联外骨骼膝关节和一种基于李代数的运动学规划算法。利用运动学模型建立驱动器和人体运动之间的映射,对人体运动进行感知,构建关节位形空间。介绍了一种基于螺旋理论的参数选择方法,结合粒子群优化算法,以工作空间面积和全局传递指标为优化目标,优化了膝关节外骨骼的尺度。仿真和实验结果表明:膝关节外骨骼的工作空间覆盖了膝关节运动范围,支链传递效率均大于0.7;外骨骼可以精确根据人体运动调整自身运动轴线,消除人机之间的“寄生力”。

摘要： 结合一种五坐标混联工作台的开发,对其少自由度并联机构部分进行了深入的研究。给出了该并联机构的运动学位置正、逆解,求解了雅可比矩阵,分析了工作空间,基于任务空间探讨了该并联机构主要结构参数之间的相互关系,采用雅可比矩阵条件数的倒数的全域均值作为该并联机构灵巧度评价指标,对其进行灵巧性分析,给出了混联工作台开发实例并进行了设计计算,为混联运动平台的设计开发奠定了理论基础。

摘要： 首先介绍了肘杆机构夹紧气缸在汽车焊装夹具行业的应用,对比拉杆式夹紧气缸说明了此气缸的特点。随后说明了肘杆机构夹紧气缸的结构组成及其工作原理。给出了肘杆机构的参数化机构模型。基于此模型进行了机构的位置分析和静力分析。在此基础上讨论了肘杆机构的设计变量的计算方法,主要包括气缸行程与夹臂打开角度的关系式,以及夹臂输出力矩的计算公式的推导。最后通过算例说明了参数化机构模型中设计变量,以及肘杆机构的尺度综合的方法。

摘要： 基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化目标,选择天牛群优化算法优化得到满足给定的工作空间且使实际工作空间最小的设计结构参数最优解。结果表明:机构具有符号式的位置正解,且工作空间形状规则,呈对称分布、边界光滑。

摘要： 以三移动一转动4-PRP_aR并联机构为研究对象,采用进化多目标算法求解机构尺度综合问题。应用约束旋量理论分析机构自由度,给出了机构位置逆解解析表达式,为机构性能分析奠定基础。建立机构运动和力传递性能评价指标,给出了规则有效传递工作空间(Regular effective transmission workspace,RETW)及其平均传递指标的定义。以最大化RETW半径及平均传递指标为目标,建立机构尺度参数多目标优化设计模型,并应用快速精英多目标遗传算法和差分进化算法相结合的方法求解该问题。给出了机构尺度参数多目标优化设计实例。结果表明,模型和算法可行有效,可为物理样机研制和实际应用提供理论基础。

摘要： 2004年,意大利学者提出负半径滚子推杆盘形凸轮机构新构型,初步发现其优越性,并在印刷模切机中应用.但对可能构型、尺度综合和性能评价等关键科学问题,皆未展开系统研究探索,成为影响制约该类新构型工程推广应用的瓶颈和关键.本项目旨在研究从构型综合、性能评价到尺度综合的完整理论体系,为选型、评价和综合提供理论依据和方法指导.

摘要： 对于空间连杆机构的尺度综合问题,国内外学者已进行了大量的工作.由于该问题的复杂性,至今仍缺乏一种适用于各种类型空间连杆机构尺度综合的理论和方法.数值图谱法作为图谱法的一个分支,在连杆机构尺度综合问题的求解中有其独特的优势.但将数值图谱法应用于求解空间连杆机构尺度综合问题的理论研究还比较薄弱.本项目旨在研究为空间连杆机构建立输出特征数值图谱的方法,利用数值图谱实现空间机构的尺度综合.提出了一维傅里叶级数和二维傅里叶级数组合成三维傅里叶级数的几何约束条件，从而建立了适用于机构学的三维傅里叶级数表达式，并给出了该表达式在连杆机构学中的几何意义。通过快速傅里叶变换和归一化处理来提取空间连杆机构的输出特征，解决了空间连杆机构输出(包括函数输出、轨迹输出和刚体导引输出)特征参数化描述的难题，为常用空间连杆机构建立了输出特征数值图谱。给出了平面连杆机构和空间连杆机构输出的统一数学描述和数值图谱法涉及到基本概念的定义，建立了由平面机构到空间机构在形式和内容统一的连杆机构尺度综合理论。

摘要： 连杆机构尺度综合问题是机构学研究的重点和难点。本文介绍了利用图谱法解决连杆机构尺度综合问题的基本方法与思路,综述了曲线图谱法和数值图谱法的研究现状,并分别讨论了两种图谱法的存在的问题和发展趋势。

摘要： 本文针对Delta机器人提出了一种最优尺度综合方法.首先对机构进行运动学分析得到局部灵活度的性能评价指标,其次将局部性能评价指标综合为全域性能指标,并将尺度综合问题归结为一类参数优化问题.上述方法对这类高速轻型并联机器人以及其它并联机构的运动学设计理论有一定指导意义.

摘要： 简要分析了Ｄｅｌｐｈｉ语言用于机构尺度ＣＡＤ的优点；探讨了用Ｄｅｌｐｈｉ实现平面四连杆机构尺度综合的界面设计，程度代码编制、绘图及屏幕动画等问题及应注意事项。进出的结论不但对于实际编制平面四连杆机构尺度综合软件是有用的，而县对于其它更复杂机构的尺度综合软件的编制变有参考价值。

摘要： 成型鼓是子午线轮胎成型装备的核心传动部件,是一种可实现轴向与径向伸缩运动的空间机构.机构处于最大伸展与最小收缩两种状态时分别用于轮胎成型与卸胎.本项目面向子午线轮胎成型装备的自主创新需求,以轴向与径向伸缩式成型鼓为对象,研究这类结构紧凑、大伸缩比、高刚度伸缩机构的构型遴选与尺度综合方法,以期为子午线轮胎成型鼓的构型创新与产品研发提供理论依据和方法指导.

摘要： 研究了给纸机递纸吸嘴机构实现轨迹的优化设计问题.通过理论分析,建立了连杆上给定点的实际轨迹与给定轨迹偏差最小为目标函数的优化设计数学模型,并根据实例探讨了求解方法,有一定的实用价值.

摘要： 研究一种混联式并联机床结构尺寸参数优化设计方法.在给定工作空间的基础上,对平行约束机构进行了尺寸参数优化设计.以驱动杆受力、速度和机床总体结构尺寸三个方面达到综合最小为设计目标对并联机构结构尺寸参数进行优化设计.采用线形加权统一目标函数法建立了机床优化设计的数学模型,构造加权因子的迭代算法保证各分目标函数值均匀收敛.以雅可比矩阵条件数作为评价指标选取最优设计变量,从而保证优化机构在可达工作空间内具有良好的运动传递性能.最后,计算给出了该并联机构的优化设计变量,验证了该方法的有效性和正确性。

摘要： 研究一种混联式并联机床结构尺寸参数优化设计方法.在给定工作空间的基础上,对平行约束机构进行了尺寸参数优化设计.以驱动杆受力、速度和机床总体结构尺寸三个方面达到综合最小为设计目标对并联机构结构尺寸参数进行优化设计.采用线形加权统一目标函数法建立了机床优化设计的数学模型,构造加权因子的迭代算法保证各分目标函数值均匀收敛.以雅可比矩阵条件数作为评价指标选取最优设计变量,从而保证优化机构在可达工作空间内具有良好的运动传递性能.最后,计算给出了该并联机构的优化设计变量,验证了该方法的有效性和正确性。

摘要： 研究一种混联式并联机床结构尺寸参数优化设计方法.在给定工作空间的基础上,对平行约束机构进行了尺寸参数优化设计.以驱动杆受力、速度和机床总体结构尺寸三个方面达到综合最小为设计目标对并联机构结构尺寸参数进行优化设计.采用线形加权统一目标函数法建立了机床优化设计的数学模型,构造加权因子的迭代算法保证各分目标函数值均匀收敛.以雅可比矩阵条件数作为评价指标选取最优设计变量,从而保证优化机构在可达工作空间内具有良好的运动传递性能.最后,计算给出了该并联机构的优化设计变量,验证了该方法的有效性和正确性。

摘要： 本发明属于综合能源系统领域，提供了一种考虑综合需求响应的综合能源系统多尺度调度方法及系统。该方法包括日前调度阶段：以配电网运行成本最小为优化目标，得到慢动态设备在次日的状态以及慢响应速度综合需求响应的动作值；日内调度阶段：以配电网运行成本最小为优化目标，基于慢响应速度综合需求响应的动作值，得到输配电网间的交换功率和中响应速度综合需求响应动作值；实时调度阶段：以输电网和配电网接口处功率波动最小为优化目标，基于中响应速度综合需求响应动作值，调整燃气轮机出力值、静止无功补偿装置出力值、储能和可再生能源的出力值。本发明实现了综合能源系统中各类综合需求响应在种类和时间上的协调，充分挖掘用户侧的响应能力。

摘要： 本发明涉及一种基于奇异摄动理论的综合能源系统多时间尺度降阶方法，包括获取复杂综合能源系统线性模型；根据复杂综合能源系统线性模型，获取系统状态矩阵；对系统状态矩阵采用特征值分解法，再根据时间尺度划分原则，划分系统模态所属时间尺度；根据已获得的系统模态，获取状态变量以及对应的模态参与因子，并确定状态变量所处时间尺度；再分别获取相应的模态组，组合形成三模态动态方程；根据三模态动态方程，统一时间尺度，得到系统耦合方程；基于奇异摄动理论，对系统耦合方程中除相关模态组外的其他时间尺度上的模态降阶，得到系统降阶方程；根据系统降阶方程，分析系统多时间尺度上的动态过程，采用龙格库塔方法进行仿真。

摘要： 本发明公开了一种考虑多尺度需求响应的跨区域综合能源系统优化运行方法及系统，首先针对需求侧负荷的响应时间建立多尺度需求响应，包括邀约需求响应和实时需求响应，其中邀约分为日前24小时邀约响应和日内4小时邀约响应，实时则采取日内15分钟实时响应；其次考虑电、热、冷、气不同负荷特性，考虑不同时间尺度下的响应比例不同，建立多尺度变比例负荷需求响应模型。最后，建立跨区域能源服务端发布需求响应消息，负荷聚合端申请参与需求响应，调整用能的时间和方式的运行模型，跨区域能源服务端利用优化后的负荷曲线调整系统内部的各机组出力和系统间的功率交互。本发明可以有效提高各区域综合能源系统的利润和负荷聚合端的综合效益。

摘要： 本发明属于电子信息技术，具体涉及一种综合能源集群多时间尺度优化调控方法。本发明针对现有技术不足，综合考虑综合能源集群中的能量生产、转换、存储及消费单元，提出一种多时间尺度优化调控策略，包括日前优化调度、日内滚动优化、实时反馈校正三个环节，以应对不同能流之间在响应时间上的差异性与源荷不确定性对系统优化调度的不利影响。

摘要： 本发明涉及能源系统技术领域，尤其涉及一种综合能源系统多时间尺度调度方法，其特征在于：首先构建分布式能量单元、碳捕集系统和电转气设备的模型及其约束条件；其次以运行费用最小和碳排放成本最小为目标，考虑日前调度和日内滚动调度，建立综合能源系统多目标优化调度模型；最后，获取综合能源系统的运行参数，在约束条件下，利用算法求解综合能源系统优化调度模型的最优解，以最优解为调度方案，对综合能源系统进行多能互补的调度。本发明考虑经济性和低碳性，使综合能源系统的优化调度更加合理可靠。

摘要： 本发明公布了一种计及实时仿真的综合能源系统混合时间尺度协同运行方法，考虑了高比例新能源渗透下电力系统与天然气系统在动态过程与调度周期的差异性，即电力系统调度分为日前运行与实时运行，而天然气系统则仅包括日前调度决策。本发明计及了电力系统与天然气系统日前调度的协同，同时计及了实时运行中采用天然气系统仿真定量分析新能源波动的影响,实现了有限信息交互下的综合能源系统混合时间尺度协同。本发明有效保护了电力系统与天然气系统运行的信息隐私，有望为高比例新能源渗透的综合能源系统协同运行分析提供理论基础。

摘要： 本发明公开了一种流域尺度的旱地作物施用农药水生态综合风险评估方法，包括以下步骤：暴露场景与暴露模拟平台的整合、农药品清单筛选、农药暴露风险评估、效应评估、风险表征、农药品种筛选方法等。该评估方法具体通过收集试验场景内的作物、土壤等多项参数，并应用PRAESS暴露模拟平台进行旱地作物—地表水模型的构建，并选择场景内种植的不同作物上登记使用常用农药进行水生态综合风险评估，预测这些农药在作物上使用后对水生生物的风险，应用综合生态风险指数，筛选得到流域重点关注农药品种清单，对流域内重点关注的农药品种在不同作物上使用后对水生生物的影响具有指导性的建议，可进一步开展实际监测，明确这些农药在使用后对地表水的污染风险。

摘要： 本发明公开了一种综合能源多尺度硬件在环仿真设备，包括:外机壳以及分隔板，所述分隔板安装于所述外机壳的内侧，所述外机壳的内侧安装于在环仿真结构、温度调节结构以及空气净化结构；本发明的有益效果是，通过空气净化结构对电器运行过程中周围空气中的水分以及灰尘进行回收，同时结构简单，不容易出现灰尘对设备造成损坏的现象，同时通过温度调节结构进行密封状态下的冷却降温，避免了灰尘进入到设备内。

摘要： 本发明公开了一种综合能源系统多时间尺度优化调度方法，包括：基于日前风电出力、光伏出力、负荷预测值，以运营调度模块日运行收益最大和负荷模块用能成本最小为目标，建立日前优化模型，调整售电价格和需求响应补贴价格，确定日前调度计划；基于日前调度计划，以能源转换设备和储能设备出力调整成本最小为目标，建立日内优化模型，确定日内调度计划；基于日内调度计划，以储能设备出力调整成本最小为目标，建立实时优化模型，确定实时调度计划；以及利用粒子群优化算法求解日前、日内、实时优化模型的最优解，确定综合能源系统的调度计划。本方案基于运营商与用户之间的主从博弈行为，通过多时间尺度不断优化调整各设备出力，能够在提高能源消纳的同时提升系统运行经济效益。

摘要： 本发明属于水文水资源技术领域，公开了一种多尺度综合干旱指数计算方法：收集流域内的月降雨量、气温、径流量以及土壤湿度数据；计算月、季、年尺度下的标准降雨蒸散发指数SPEI、标准径流指数SRI以及标准土壤湿度指数SSMI；计算月、季、年尺度下SPEI序列边缘分布函数、SRI序列边缘分布函数以及SSMI序列边缘分布函数；构建月、季、年尺度下的标准降雨蒸散发指数SPEI、标准径流指数SRI以及标准土壤湿度指数SSMI的联合分布函数；计算月、季、年尺度下的综合干旱指数SPERSI；设定判定干旱指数的阈值，将综合干旱指数SPERSI与阈值进行比较，判定是否发生干旱，并判定干旱的等级。本发明解决了不能全面、准确地识别干旱的问题。