柔性结构变形的控制与仿真
直线二级柔性倒立摆的滑模变结构控制仿真研究
【 Ｋ ｅ ｙ Ｗ Ｏ ｒ ｄ ｓ 】 Ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｎ ｖ ｅ ｔ ｒ ｅ ｄ ｐ ｅ ｎ ｄ ｕ ｌ ｕ ｍ ； Ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ Ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ０ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ； ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ０ ｎ
◇ 职业教育◇
科技 困向导
２ ０ １ ３ 年第０ ３ 期
直线＿ ▲ 级柔性倒立摆的滑模变结构控制仿真研究
姜 峰
（ 泰州职业技术学院
江苏
泰州
２ ２ ５ ３ ０ ０ ）
【 摘 要】 针 对直线二 级柔性倒 立摆 的稳定控 制问题 ， 提 出采用滑模 变结构控制方 法设 计控制 器， 通过 对二级摆 的系统分析 、 建模 ， 利用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ搭建仿 真控 制程序 测试控制 器的有 效性 。 经过仿真研 究发现使 用滑模 变结构控制方法可 以有效地 实现倒立摆 的稳定控制 ． 也 为进 一 步进行摆 的实物实验提供 了理论 支持
０ ． 引 言 直线柔性连接倒立摆 系统不 同于刚性摆 的结构 ． 它是在原倒立摆 的基础上引入 了新 的 自由振荡环节 ： 弹簧 。由于闭环 系统的响应频率 受到弹簧振荡频率 的限制 ， 增加 了对控制器设计 的限制及平衡控制和 起摆控制难度 目前 出现 的针对柔性连接倒立摆的有效控制方法主要 是： 利用线性 二次型 最优控 制策 略（ Ｌ Ｑ Ｙ ） 设 计 状态反馈 控 制器 、 利用
柔性机器人控制技术研究
柔性机器人控制技术研究随着人工智能的不断发展，机器人的应用越来越广泛。
其中，柔性机器人作为一种高度灵活的机器人类型，其应用前景十分广阔。
本文将介绍柔性机器人的概念及其优势，分析柔性机器人控制技术的发展现状和关键技术，探讨柔性机器人控制技术的未来发展趋势。
一、柔性机器人概述柔性机器人是指一种机器人类型，其外形呈现柔性结构，拥有高度柔性的机械臂和接近于人体肌肉的驱动装置，可模仿人体的各种动作，实现高度精细的任务。
相对于传统机器人，柔性机器人有以下优势：1. 高度灵活，可适应复杂环境下的工作任务。
2. 机械臂柔软，安全性高，可避免工人在工作中受到伤害。
3. 驱动方式多样，可根据实际需求选择不同的驱动方式。
4. 可与人类进行协作工作，利用人机一体的方式实现高效生产。
由此可见，柔性机器人作为一种高度灵活的机器人类型，其应用前景十分广泛。
二、柔性机器人控制技术发展现状柔性机器人控制技术是实现柔性机器人高效工作的关键。
当前，随着机器人技术的快速发展，柔性机器人控制技术也在不断完善，主要包括以下几个方面：1. 传感技术：通过传感技术获取环境信息，实现工作状态的精准掌控。
2. 运动规划技术：通过运动规划技术，实现机器人的高效移动和操作。
3. 变形控制技术：利用变形控制技术，实现机器人的变形控制和运动调节。
4. 学习算法技术：利用学习算法技术，提高机器人的智能化水平，实现自主化运作。
尽管柔性机器人控制技术已取得了长足进展，但当前仍存在一些技术难题，例如，机器人的运动精度不够高、复杂环境下的控制问题等等。
因此，在柔性机器人控制技术的研发中，有必要不断探索和突破技术瓶颈，进一步提升机器人的控制能力。
三、柔性机器人控制技术的关键技术柔性机器人控制技术的关键技术主要包括以下几个方面：1. 机器人建模与仿真技术：机器人建模与仿真技术是实现机器人控制的前提，通过建模和仿真技术，实现机器人的高效控制和精准运动。
2. 运动规划技术：机器人的运动规划技术是实现机器人高效工作的关键之一，通过运动规划技术，实现机器人的合理移动和操作。
柔性机构及其应用研究进展
柔性机构及其应用研究进展柔性机构是指能够在复杂环境中实现运动和变形的机构，具有结构简单、轻量化、柔顺性强等特点。
近年来，随着机器人技术的发展和应用需求的增加，对于柔性机构的研究也得到了广泛关注。
本文将从柔性机构的定义、分类以及应用领域等方面进行综述，以期全面了解柔性机构及其研究进展。
首先，柔性机构的定义可以从其名称中得出，它由柔性材料制成，具有一定的形变能力。
相对于传统的刚性机构，柔性机构在应对非结构化环境和复杂任务时具有更好的适应性和灵活性。
同时，柔性机构在能耗、重量和成本等方面也具有优势。
根据柔性机构的结构特点和应用需求，可以将其分为传统柔性机构、细微柔性机构和软体机器人三类。
传统柔性机构主要由弹簧、杆件和接头组成，通过调整杆件的长度和弹性特性实现变形。
常见的传统柔性机构包括箭头型弹性机械手和曲线传动杆件等。
这些机构广泛应用于航天器、机器人和工业自动化等领域。
细微柔性机构主要由微制造技术制成，具有尺寸小、精度高等特点。
这种机构常用于微操作、生物医学和微纳加工等领域。
例如，微型夹持器和微力传感器等。
软体机器人是一类柔性机构，其由柔性材料制成，可通过空气或液体等外界介质实现变形和运动。
软体机器人通常具有高度柔顺和变形能力，能够适应复杂环境并与人类进行互动。
它在医疗、教育和娱乐等领域具有广泛的应用前景。
柔性机构的研究进展主要集中在以下几个方面：第一，材料研究。
柔性机构的性能主要依赖于所采用的柔性材料。
因此，研究人员积极探索新型柔性材料，以提高柔性机构的变形能力和机械性能。
同时，针对特定应用需求，还开展了具有特殊功能的柔性材料的研究，如电致变形材料和自修复材料等。
第二，设计与仿真。
为了更好地设计柔性机构和预测其性能，研究人员将仿生学、优化算法和计算机辅助设计等方法应用于柔性机构的设计与仿真。
这些方法不仅能够提高柔性机构的设计效率，还能够优化柔性机构的性能。
第三，控制与感知。
柔性机构的控制和感知是实现其运动和变形的关键。
柔性制造系统的建模与仿真研究
柔性制造系统的建模与仿真研究柔性制造系统（FMS）是一种能够适应不同生产需求的灵活生产系统。
在当前快速变化的市场环境下，柔性制造系统的建模与仿真研究具有重要意义。
本文将介绍柔性制造系统的概念和特点，探讨建模与仿真的方法，并讨论柔性制造系统建模与仿真研究的应用和未来发展趋势。
柔性制造系统是一种多功能生产系统，能够适应不同产品的生产需求。
其特点包括高度灵活性、自适应性和多功能性。
柔性制造系统可以根据生产任务的不同，通过调整设备、工艺和流程来完成各种生产任务。
这种灵活性使得柔性制造系统成为当前企业提高生产效率和应对市场变化的重要工具。
在柔性制造系统的研究中，建模与仿真是一种重要的方法。
建模是指将实际系统抽象为数学或逻辑模型的过程，而仿真是指通过计算机模拟实际系统的运行过程，并进行性能评估。
建模与仿真能够帮助研究人员分析生产系统的结构和运行规律，评估不同策略的性能，优化系统的设计和运行参数。
在柔性制造系统的建模过程中，需要考虑多个因素，例如设备、工艺、流程和资源等。
首先，需要对柔性制造系统的结构进行建模。
这包括对设备和工作站的建模，描述其类型、数量、功能和连接关系。
其次，需要对生产流程进行建模，包括物料流和信息流。
这可以通过流程图、Petri网和时序图等方法进行描述。
此外，还可以考虑资源分配和调度问题，以优化生产效率和资源利用率。
在柔性制造系统的仿真过程中，需要考虑不同层次的仿真模型。
首先，可以采用离散事件仿真方法，对柔性制造系统进行整体仿真。
这可以帮助研究人员了解系统的整体性能和效果。
其次，可以采用物理仿真方法，对柔性制造系统的具体设备、工艺和流程进行仿真。
这可以帮助研究人员研究系统的局部性能，并优化系统的设计和运行参数。
柔性制造系统的建模与仿真研究在实际应用中具有重要意义。
首先，建模与仿真可以帮助企业优化生产系统的设计和运行参数，提高生产效率和产品质量。
其次，建模与仿真可以用于系统的规划和决策，帮助企业预测市场需求和优化资源分配。
柔性机构优缺点与关键技术介绍
快速发展阶段
21世纪初至今，随着材料科学、制造技术和信息技术的 不断发展，柔性机构在各个领域得到广泛应用和发展。
未来展望
未来柔性机构将朝着更高精度、更轻量化、更高能量密度 的方向发展，同时将与信息技术、智能材料等领域深度融 合，开拓更广泛的应用前景。
能够实现大范围、高精度的运动和形 变。
03
轻量化
主要由柔性材料构成，重量较轻。
适应性强
能够适应复杂环境和条件。
05
04
能量密度高
能够存储和释放大量能量。
柔性机构的应用领域
01
02
03
04
机器人
柔性机器人能够实现复杂运动 和形变，适用于医疗、救援、
深海探测等领域。
航空航天
柔性机构能够减轻重量，提高 结构效率，适用于飞机和卫星
柔性机构优缺点与关键技术介 绍
目录
CONTENTS
• 柔性机构概述 • 柔性机构的优点 • 柔性机构的缺点 • 关键技术介绍 • 柔性机构的应用案例
01
CHAPTER
柔性机构概述
定义与特点
定义
柔性机构是指由柔性材料或柔性元件 构成的机构，具有变形能力，能够实 现复杂运动和形变。
01
02
变形能力强
详细描述
由于其材料的弹性和结构的可变性，柔性机构能够在承受外部载荷时有效地吸收 和分散能量，减少对机构的损伤。这种高效能量吸收能力使得柔性机构在冲击和 振动环境下具有较高的稳定性和可靠性。
易于制造和生产
总结词
柔性机构采用先进的制造技术和工艺，易于实现大规模生产和制造。
详细描述
ADAMS柔性体运动仿真分析及运用
ADAMS柔性体运动仿真分析及运用摘要：ADAMS（Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为。
本文介绍了ADAMS软件及其在柔性体运动仿真分析中的应用，包括柔性体建模、刚-柔耦合系统模拟、柔性体动力学分析和柔性体控制策略等方面。
1.引言ADAMS是一种用于机械系统运动仿真分析的软件工具，由美国MSC Software公司开发。
它可以模拟复杂的运动和多体动力学行为，广泛应用于机械系统设计、优化和性能评估等领域。
柔性体是一种具有形变和弯曲等特性的物质，出现在很多工程和机械系统中。
ADAMS软件能够对柔性体运动进行仿真分析，帮助工程师更好地理解和预测柔性体系统的运动行为。
2.ADAMS柔性体建模在ADAMS中，柔性体可以通过素材法（Material Subsystem）进行建模。
素材法是一种基于连续介质力学的方法，将物体划分为多个微小单元，并根据其材料性质和力学行为进行建模。
通过调整单元的尺寸和连接方式，可以模拟各种不同的柔性体结构和形变行为。
3.刚-柔耦合系统模拟在实际工程中，往往存在着刚体和柔性体相互作用的情况，这就需要进行刚-柔耦合的系统模拟。
ADAMS可以通过使用接触、连接和约束等功能来实现刚-柔耦合系统的建模。
例如，在汽车悬挂系统中，车轮和车身之间存在接触和连接关系，同时车身又是一个柔性体，这就需要通过ADAMS进行刚-柔耦合系统模拟。
4.柔性体动力学分析ADAMS可以对柔性体系统进行动力学分析，包括振动分析、形变分析和动态响应分析等。
通过设置初始条件和加载条件，可以对柔性体系统的运动行为进行模拟和分析。
例如，在机械臂系统中，可以通过ADAMS对机械臂的振动和形变进行分析，进而优化机械臂的结构设计和控制策略。
5.柔性体控制策略在柔性体系统中，控制策略对于保持系统的稳定性和精确性起着重要作用。
折叠式柔性结构振动主动控制仿真实验系统
成 部 分 。初 步 实验 结 果表 明 ， 系统 工作 稳 定 可 靠 ， 动控 制 效 果 明显 。 振
关键 词 ： 叠式 柔 性结 构 ； 验 系统 ； 动 主 动 控制 ； Ｓ 折 实 振 Ｄ Ｐ 中 图分 类 号 ： ５ ５ ＴＢ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
李传 兵
博 士
李 传 兵 余 淼 张 玉 麟 陈 伟 民 黄 尚廉
摘 要 ： 了 对 复 杂 柔 性 结 构 的 振 动 主 动 控 制 进 行 实 验 研 究 ， 对 折 叠 式 为 针
航 天 柔性 结 构 的 特 点 和 运行 环 境 ， 计 并 建 立 了基 于单 轴 气浮 机 动 台的 折 设
激 发 柔性 体 的振 动 ； 能 模 拟 折 叠 式 柔 性 结 构 及 ③ 其 展 开 过程 ； 能 对 柔性 结 构 的振 动 进 行 主动 控 ④
参考文献 ：
７６（ ４）： ２１ １ ｌ ～ ３２
［ ］ Ｈ ｍｍｅ ． ｅ ｇｎｅｉｇＷ ｏｋ： ｏ ’ Ａｕｏ ｔ １ ａ ｒＭ Ｒｅｎ ｉｅ ｒ ｒ Ｄ ｎｔ ｔｍａｅ ｎ
的 展 开 等 因 素 都 可 使 这 类 结 构 产 生 大 幅 度 的 振 动 ， 时这 类 结构 本 身 阻尼 小 ， 同 又运 行 于 几乎 无 外
阻 的太 空 环境 中 ， 果 不采 取振 动 控制 措 施 ， 种 如 这 振 动就 会 持续 很 长 时 间 。这 不 仅影 响 航 天器 的工
叠式 柔 性 结构 振 动 主 动控 制 的仿 真 实验 系统 。 实验 系统 不但 能 够模 拟 柔性
航 天 结 构 的 运 行 环 境 ， 能 对 由 于 航 天 飞 行 器 的 机 动 和 折 叠 结 构 的 展 开 而 还 引 起 的 振 动 进 行 模 拟 。讨 论 了 该 实验 系 统 的 设 计 方 案 ， 绍 了 系统 的 各 个 组 介
柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计
柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计摘要：柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计是目前研究的热点之一。
本文首先介绍了柔性空间可展开天线的发展背景和应用领域，然后详细阐述了柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计的原理和方法。
此外，本文还介绍了柔性空间可展开天线的性能评估和验证方法，并对其未来发展方向进行了展望。
关键词：柔性空间，可展开天线，结构设计，控制集成，性能评估一、引言柔性空间可展开天线是一种能够在卫星和航空航天器上广泛应用的天线系统。
它具有结构灵活、体积轻巧、重力效应小等优点，可以应用于通信、导航、遥感等方面。
近年来，随着卫星和航天航空器的快速发展，对柔性空间可展开天线的需求也越来越大。
因此，研究柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计，对于提高天线性能和降低系统成本具有重要意义。
二、柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计原理1.结构设计原理柔性空间可展开天线的结构设计原理是通过柔性材料和支撑结构的协同作用，实现天线在展开和收起过程中的自由度控制。
常见的结构设计方法包括层合结构设计、支撑机构设计和变形控制设计。
层合结构设计主要是通过调整材料的厚度和组织结构来实现天线的展开和收起；支撑机构设计主要是通过设计支撑杆和支撑环等结构来实现天线的平稳展开；变形控制设计主要是通过控制材料的形变和曲率来实现天线的定向调节。
2.控制集成原理柔性空间可展开天线的控制集成设计原理是通过传感器和控制器的协同作用，实现天线在展开和收起过程中的精确控制。
传感器可以采集天线的形变、应力和温度等参数，通过控制器进行信号处理和反馈控制，实现天线的定向和稳定。
常见的控制集成方法包括自适应控制、模糊控制和神经网络控制等。
三、柔性空间可展开天线的性能评估和验证方法柔性空间可展开天线的性能评估和验证是评价其设计效果和工作性能的重要手段。
常见的性能评估方法包括天线增益、波束偏转角和频率带宽等。
柔性遥操作机器人系统的滑模变结构控制
外 学 者 的广 泛 关 注 。在 过 去 二Байду номын сангаас十 多 年 中 ， 内 、 学 者 对 柔 国 外
ｌ 引 言
遥操作机器人是指在人的操纵 下能在人 难以接近 （ 距离 遥远 、 对人有害或操作有 难度 ） 的环境 中完 成 比较复杂 的精 细操作的一种远距离操 作 系统 。遥 操作 机器人 系统 主要
ＷＡ Ｇ Ｃ ｕ ｊ ｇ Ｚ Ｎ ｉｇ— ｕ Ｎ ｈ ｎ— ｉ ， Ｅ Ｇ Ｑ ｎ ｊｎ ｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｌ ｔ ｎｃａ ｄ Ｉ ｏｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｊａ ｇｕ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅ ａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｆｒ ａｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｉ ｓ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｃｏ ｎ ｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｏ
中圈 分 类 号 ： Ｐ４ Ｔ ２２ 文 献标 识码 ： Ａ
Ｓｌ ｎｇ —Ｍ ｏ ｅ Ｃｏ ｔ ｏｌ ｒｆ ｒ ａ Ｆｌｘｂｌ ｉ ｄｉ — ｄ ｎ ｒ ｌ ｏ ｅ ｉ ｅ ｅ Ｔｅｅ— ｍ ａ ｉ ｕｌｔｏ ｂ ｔＳｙ ｔｍ ｌ — ｎ ｐ ａ ｉ ｎ Ｒｏ ｏ ｓｅ
柔性铰链微动平台设计
柔性铰链微动平台设计概述柔性铰链微动平台是一种具有高灵活性和精确控制能力的微型机械系统，在多个领域中发挥着重要作用。
本文将介绍柔性铰链微动平台设计的综述，包括其工作原理、设计要求、设计流程和应用案例等。
工作原理柔性铰链微动平台是基于柔性铰链机构设计的微型机械平台。
柔性铰链机构由一系列具有可弯曲性能的连接件组成，通过这些连接件的柔性变形，实现平台的微动控制。
具体来说，柔性铰链微动平台的工作原理如下：1.柔性铰链机构的变形: 通过施加力或扭矩，柔性铰链机构的连接件发生变形，从而改变平台的位置和姿态。
这种柔性变形具有较大的位移范围和高精度的响应能力。
2.控制系统的反馈: 在柔性铰链微动平台上安装传感器，监测平台的位置和姿态。
这些传感器将实时反馈到控制系统中，以便根据需求调整施加在柔性铰链机构上的力或扭矩。
3.控制策略的实施: 根据控制系统的反馈信息和预设的控制策略，控制系统通过执行合适的控制算法，实现对柔性铰链机构的控制。
这样，就实现了平台的精确位移和姿态控制。
设计要求设计柔性铰链微动平台时，应满足以下要求：1.柔性性能: 连接件应具有足够的柔性，能够实现平台的精确位移和姿态控制。
同时，连接件的变形应具有稳定的特性，以保证平台的可靠性和重复性。
2.结构刚度: 平台的柔性铰链机构需具备一定的结构刚度，以保证在外力作用下的稳定性和抗扭性能。
同时，在高精度控制要求下，结构刚度也可减小位移误差。
3.传感器选择: 选择合适的传感器用于监测平台的位置和姿态。
传感器应具有高精度、高灵敏度和快速反应的特点，以确保系统控制的准确性和稳定性。
4.控制系统设计: 设计合适的控制系统，能够接收传感器反馈信息，并根据预设的控制策略实现对柔性铰链机构的控制。
控制系统应具有高精度、高稳定性和高响应性能。
5.应用场景适应: 根据具体的应用需求，设计柔性铰链微动平台时应考虑适应不同环境和工况的要求，例如温度、湿度和尺寸约束等。
设计流程设计柔性铰链微动平台的流程一般包括以下几个步骤：1. 确定需求和应用场景在设计柔性铰链微动平台之前，首先需要明确需求和应用场景。
3—RPS柔性并联定位机构运动学分析与仿真
3—RPS柔性并联定位机构运动学分析与仿真作者：孟彩茹等来源：《科技创新与应用》2014年第04期摘要：对具有空间三自由度的3-RPS柔性并联定位机构进行了运动学分析及仿真。
首先，以3-RPS并联机构为基础，将机构中的运动副用柔性铰链代替，研制了一台具有三自由度的精密定位机构；其次采用“伪刚体模型”方法将该精密定位工作台等效为伪刚体模型，利用齐次坐标变换方法和矢量闭环方法构建其逆运动学模型；最后，利用软件RecurDyn进行仿真分析，测量出其位移与速度随时间的变化曲线进行验证。
结果表明所建立的机构理论模型合理，且机构具有良好的运动学性能。
关键词：柔性并联机构；伪刚体模型；运动学引言随着纳米技术的兴起与迅猛发展，具有高分辨率和高精度的超精密定位机构在近代科学的研究领域以及尖端工业生产中都扮演着越来越重要的角色，它的各项技术指标已经成为各国高新技术发展水平的重要标志[1]。
运动学分析是机械系统分析中的首要问题。
并联机构的运动学分析主要包括求解机构的输入与输出构件之间的位置、速度以及加速度的关系[2]。
全柔性机构的首要目标就是精确实现所需的运动，因此对其运动学的研究在机构学领域占有重要的地位[3]。
1 机构描述如图1所示为3-RPS空间三自由度柔性并联定位机构的仿真模型。
该机构的定平台与动平台通过三条完全相同的RPS支链相连。
压电陶瓷驱动器位于三个平行板式柔性铰链中，通过平行板式柔性铰链的变形来带动与之相连的杆件进行运动，从而达到驱动整个柔性并联机构实现空间运动的目的。
2 建立伪刚体模型及分析普渡大学的Her I为了体系化的研究柔性机构问题，提出了“伪刚体模型”的概念，该方法是将柔性杆与柔性运动副等效简化为相应的刚性杆、刚性运动副所组成的纯刚性模型，再利用刚性体结构学及运动学对机构进行分析和综合[4]。
2.1 机构自由度计算2.2 运动学逆解分析用封闭向量表示，如图3所示2.3 速度分析3 基于RecurDyn的运动学仿真3.1 基于ANSYS创建*.rfi文件在ANSYS软件中基于CMS生成RFI文件包括如下四步：（1）在ANSYS中建立有限元模型：用SOLIDWORKS软件建立柔性铰链实体模型，将其导入ANSYS里，选择求解精度较高的Solid45单元，它是一种高阶单元，适于各种较复杂的实体模型。
ANSYS与ADAMS联合柔性仿真详细步骤
ANSYS与ADAMS联合柔性仿真详细步骤下面是ANSYS与ADAMS联合柔性仿真的详细步骤：第一步：建立ANSYS模型1.根据系统的实际情况，使用ANSYS软件建立结构有限元模型。
在建立模型时，需要考虑结构的几何形状、材料特性、边界条件等。
2.对模型进行网格划分，确保模型的几何形状能够被分割成小单元。
划分网格时，需要根据模型的复杂程度和计算资源的限制进行权衡。
3.为模型定义材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
这些参数可以根据实际的材料测试数据或者经验值进行定义。
第二步：进行结构有限元分析1.定义加载条件，包括施加在模型上的力、力矩、温度等。
这些加载条件可以来自实际的工作环境或者通过其他仿真方法得到。
2.进行结构有限元分析，求解模型的应力、应变、位移等机械响应。
ANSYS提供了许多求解器，可以根据具体的问题选择合适的求解器。
3.对分析结果进行后处理，包括查看位移、应变云图、应力云图等。
这些结果可以用于评估模型的性能以及设计的合理性。
第三步：导出ANSYS模型至ADAMS1.将ANSYS的分析结果导出至ADAMS软件。
可以选择导出位移、应变等关键结果，并将其作为ADAMS仿真模型的输入。
2.导出过程中需要注意单位的一致性，确保ANSYS模型的尺度与ADAMS模型相匹配，以便于后续的关联分析。
第四步：建立ADAMS模型1.在ADAMS中建立多体动力学模型。
根据系统的实际情况，可以使用ADAMS软件提供的部件库，选择合适的刚体、活动副等进行建模。
2.在模型中引入柔性部件，即ANSYS导出的有限元结果，并与刚体连接起来。
确保柔性部件的位置、方向、刚度等参数与ANSYS模型相匹配。
第五步：进行多体动力学分析1.定义加载条件，包括施加在模型上的力、力矩、速度等。
根据实际的工作环境，可以模拟不同的工况进行分析。
2.进行多体动力学分析，求解模型的运动学和动力学响应。
ADAMS提供了各种求解器和控制算法，可以根据具体的问题选择合适的求解方法。
机械结构的设计优化与仿真分析
机械结构的设计优化与仿真分析机械结构的设计是以提升产品性能和降低成本为目标的关键环节之一。
随着科技的不断发展，设计师们面临着越来越多的挑战和机遇。
本文将探讨机械结构设计分类、优化方法、以及仿真分析在设计中的应用。
机械结构设计可以分为几个主要的分类，包括刚性结构、柔性结构和可变形结构。
刚性结构是能够保持自身形状和尺寸不变的结构，适用于需要高强度和精确位置控制的应用。
柔性结构则相对灵活，具有较好的柔性和适应性，适用于需要动态调整和变形的场景。
可变形结构则兼具了刚性结构和柔性结构的特点，能够根据应用需要主动改变自身形状和尺寸。
在机械结构设计中，优化方法是提高设计效率和降低成本的关键。
优化方法可以分为两类，即基于经验的传统优化和基于算法的智能优化。
传统优化方法主要基于设计经验和规则的总结，依靠设计师的经验和直觉进行设计调整，缺乏科学性和精确性。
而智能优化方法则通过使用计算机算法和数学模型来寻找最优解，具有高效性和精确性。
通过运用智能优化算法，设计师能够更快速地找到最佳解决方案，节省时间和成本。
仿真分析是机械结构设计中不可或缺的一环。
它通过使用计算机模型，模拟结构在实际工作条件下的性能和行为。
通过仿真分析，设计师能够在产品实际制造之前，预先预测和评估不同设计方案的性能和可行性。
在仿真过程中，设计师可以修改和优化设计参数，以达到最佳的性能指标。
仿真分析还可以帮助设计师发现和解决潜在的问题和风险，确保产品在市场上的可靠性和可持续发展。
随着计算机技术的迅猛发展，机械结构设计的仿真分析也变得更加先进和精确。
现在的仿真软件能够模拟各种复杂的工况和物理特性，如结构的应力分布、振动响应、耐久性等。
同时，仿真软件还可以与其他设计软件进行无缝集成，实现数据的传递和共享。
这使得设计师能够更好地利用仿真分析结果来指导设计优化，提高产品的性能和可靠性。
总之，机械结构的设计优化与仿真分析是现代机械工程中至关重要的一环。
通过选择适当的设计分类、运用优化方法和借助仿真分析工具，设计师们可以提升产品的性能和质量，降低成本和风险。
基于智能材料的机械结构柔性变形设计与优化
基于智能材料的机械结构柔性变形设计与优化智能材料在现代工程设计中发挥着越来越重要的作用。
其独特的性能特点使得智能材料成为机械结构柔性变形设计与优化的理想选择。
本文将探讨基于智能材料的机械结构柔性变形设计与优化的相关原理、方法以及在实际应用中的潜在优势。
一、智能材料概述智能材料是一类具有相应自感应、自诊断、自适应等功能的智能化材料。
常见的智能材料包括形状记忆合金、电致变色材料、电致变形材料等。
这些材料具有良好的机械性能，并能通过外界刺激产生可控的形变，从而实现机械结构的柔性变形。
二、基于智能材料的机械结构柔性变形设计方法1. 智能材料的选择与设计在机械结构的柔性变形设计中，首先需要选择适合的智能材料。
根据实际应用需求，选取具有良好机械性能和形变响应的智能材料，如形状记忆合金用于形状控制、电致变形材料用于外力响应等。
随后，根据机械结构的设计要求，对智能材料进行合理的设计，包括形状、尺寸、布局等方面的考虑。
2. 智能材料的力学建模与仿真智能材料的力学行为是机械结构柔性变形设计的关键。
通过对智能材料的力学行为进行建模，并进行仿真分析，可以预测智能材料在不同工作条件下的变形效应。
这有助于优化机械结构的设计方案，并为后续的工程应用提供参考。
3. 机械结构的优化设计基于智能材料的机械结构柔性变形设计还需要考虑结构的优化。
通过结构优化设计方法，可在满足机械性能要求的前提下，实现轻量化、高效率的设计。
常用的结构优化方法包括拓扑优化、形状优化、参数优化等。
这些方法可与智能材料的优化相结合，实现机械结构柔性变形设计与优化的任务。
三、基于智能材料的机械结构柔性变形设计与优化的优势1. 实现柔性变形基于智能材料的机械结构可以实现多种形式的柔性变形，如形状变化、结构扭转、平面转动等。
这使得机械结构在应对不同工作条件下具备适应性和灵活性。
2. 轻量化设计和节能优化智能材料的高回弹性、高力矩输出等性能特点，使得机械结构在达到相同工作效果的前提下，可以实现更轻量化的设计，降低能源的消耗。
柔性多体动力学模型建立与仿真分析
柔性多体动力学模型建立与仿真分析一、引言柔性多体动力学模型是描述机器人、航天器、汽车等复杂系统运动和变形的重要工具，它能够准确地模拟系统的非线性动力学行为。
在科学、工程和军事等领域，准确理解和预测系统的运动行为对于设计和优化系统至关重要。
本文将探讨柔性多体动力学模型的建立与仿真分析。
二、柔性多体动力学模型的基本原理柔性多体动力学模型是由刚体和柔性体组成的，刚体用于描述系统的几何形状和质量分布，而柔性体则用于描述系统的弹性变形。
在建立柔性多体动力学模型时，需要考虑以下几个方面。
1. 刚体动力学模型刚体动力学模型主要由刚体质量、质心位置、惯性矩阵和外力矩阵等参数组成。
通过牛顿-欧拉方程，可以求解刚体的运动学和动力学参数。
2. 柔性体动力学模型柔性体动力学模型主要由弹性变形方程、弹性势能和形变能等参数组成。
通过拉格朗日方程，可以求解柔性体的运动学和动力学方程。
3. 位形坐标描述在建立柔性多体动力学模型时，需要选择合适的位形坐标描述模式。
常用的位形坐标描述模式有欧拉角、四元数和拉格朗日点坐标等。
三、柔性多体动力学模型的建立1. 刚体建模在刚体建模中，需要确定刚体的质心位置、惯性矩阵和外力矩阵等参数。
通过对刚体进行转动惯量测量、质心定位和精确测力等实验，可以得到准确的参数值。
2. 柔性体建模柔性体建模是建立柔性多体动力学模型的关键步骤之一，通过选择合适的柔性体模型和参数，可以准确地描述系统的弹性变形。
常用的柔性体模型包括弯曲梁模型、剪切梁模型和薄板模型等。
通过有限元分析和实验测试，可以获取柔性体的弹性参数和模态特性。
3. 使用有限元方法建立模型有限元方法是建立柔性多体动力学模型的常用方法，它通过将柔性体划分为有限个单元，利用单元间的相对位移和应变关系，求解节点的位移和形变。
通过有限元方法建立的模型，能够在较高的精度下反应系统的运动和变形情况。
四、柔性多体动力学模型的仿真分析1. 动力学仿真通过动力学仿真，可以模拟柔性多体系统受到外力作用下的运动行为。
基于电磁作动器的柔性结构振动控制仿真及实验研究
Ｚ ＨＡＮＧ Ｄｉ ｎ ｇ， ＧＵＯ Ｑｉ ｎ—ｔ ａ ｏ， Ｊ Ｉ Ｎ Ｃｈ ａ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｎａ Ｎｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｎａ Ｎｉ ｇ ｎ ２ １ ０ ０ １ ６ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
磁 悬 浮技 术能 够 实现 无 接 触振 动 主 动控 制 的特 点 ， 在 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ中对整 个磁 悬 浮振 动控 制 系统
进行 了结构 悬 浮 、 正 弦 干扰 和 冲 击干 扰 等研 究 。研
ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １
基于 电磁作动 器的柔性结构振动控制仿真及 实验研 究
张 定， 郭勤 涛 ， 金 超武
（ 南京航 空航 天 大 学机 电学 院 ， 江苏 南京 ２ １ Ｏ Ｏ １ ６ ）
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｆｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｖｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
摘要 ： 针对 柔 性 结构 振 动 控 制 过 程 中的 结 构 动 力 学精 确 建 模 问题 ， 运 用 ＡＤ ＡＭＳ与 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ联 合 仿 真分 析 ， 建立 了系统 的机 电一体 化耦 合模 型 ， 利用
ANSYS和ADAMS柔性仿真详细步骤
ANSYS与ADAMS进行联合柔性仿真基本思路：在ANSYS进行.mnf文件输出，然后把输出的.mnf文件输入ADAMS，进行零件更换。
然后在ADAMS 进行加载约束，仿真，查看结果。
软件:ANSYS10,ADAMS 2007 R3具体步骤：一ANSYS输出.mnf柔性文件1.1 建立单元单元1：solid45 或者其他3D单元单元2：MASS21,此单元只用于连接点单元设置弹性模量，泊松比，密度3个参数1.2导入模型（.x_t）或者建立模型完成后，创建连接点，ANSYS要求必须是2或者2个以上的连接点创建连接点：如下图，在下面2个圆柱孔的中心，注意是圆柱体的中心，不是某个面得中心，创建2个keypoints。
具体方法，看个人而定。
1.3 划分单元对体用3D单元划分，我选用meshtool方法接下来设置real constants，这个参数设置，一定要到等到3D网格划分完后再设置对MASS21 进行设置。
然后对连接点，即keypoints进行单元划分：先设置keypoints 属性，如下然后划分单元，用meshtool, 对keypoints划分单元，结果如下如下图1.4建立刚性区域刚性区域都是节点=连接节点+刚柔接触的面上所有节点在ANSYS里面，这一步，连接点为主节点，刚柔接触面上的所有节点为从节点首先得按如下2个图片进行主节点和从节点节点组合。
（或者用循环语句也行）1.4.1建立主节点component选择1个主节点，即连接节点。
接下来Cname 命名就ponet就这样创建完毕。
按照此方法，对另外一个连接点，建立一个componet。
在这个例子里，命名为m2.1.4.2建立从节点componet首先选中2个圆柱面。
（对1个圆柱孔操作）然后选择这2个面上所有节点，操作如下：点击OK，就可以了。
接下来命名好，就完成从节点的componet按照上述方法，对另外一个连接点和圆柱面上的节点，建立2个componet1.4.3组装主节点和从节点component，形成1个ASSEMBL Y按照这个方法，对另外一对主节点和从节点component进行组装。
柔性空间机械臂的动力学仿真及控制
柔性空间机械臂的动力学仿真及控制宋云雪;胡文杰【摘要】This paper introduces the basic theory of flexible manipulator and method used to establish its model and creates the mo-dal neutal file of the space manipulator with ANSYS. And then, the file is imported to ADAMS to replace the rigid part of the flexible body and its dynamics simulation is comducted and the effect of its kinetic characteristics on manipulator is analyzed. The feedback control unit is created in simulink. The co-simulation of ADAMS and MATLAB is conducted to regulate the motion trajectory of the space manipulator. The reference and basis are provided for its optimal design.%介绍了柔性机械臂的基本理论及建模方法，利用有限元软件ANSYS创建机械臂的模态中性文件，并导入到多体系统动力学仿真软件ADAMS中，替换掉机械臂的相应刚性结构部分，进行运动学和动力学仿真，对比分析柔性体对机械臂末端执行器运动精度及动力学特性的影响，再进行ADAMS和MATLAB的联合仿真，在simulink中建立反馈控制方案，实现机械臂末端执行器运动轨迹的精确调控，为空间机械臂的优化设计提供参考和依据。
六面体柔性桁架多体结构动力学建模与仿真
来 ，柔性多体系统动力学发展迅猛，其理论建模方法 、计算机 数值仿真及工程应用都十分活跃 ，主要应用于航空航天 、机器 人 以及地 面车辆和机械等领域 ，例如人造卫星、大型空间站的
天线和太阳能帆板、机械臂 的动力学与控制 】】【嘲。 【【 ４ ２３ 】 】
六面 体柔性 桁架 是柔 性 多体桁架 结构 中的一个 常见 单 元 ，具有轻 质量 、小阻尼 、大柔度 的特 点，在 结点上大量 采 用 弹性平移铰 ，是一类 典型的柔性 多体结构 。通 过分析这 类 结构 的受力状 况 ，确 定振动参 数 ，掌握 其动力学 特性 ，以及 对 其实施控制 研究等得 到 的结果 ， 以推 广到 多单元 的空间 可 柔性 桁架结构 以及具 有类似 结构的其他 柔性结构 ， 例如 结点 上 大量采用 弹性旋转铰 的杆状 卫星天 线 。 本文采用 Ｋ ｅ方法 ，针对 六面体柔 性桁架 多体结构 模 ｎ ａ 型 ，进行 动力学建 模及计算 机数值 仿真 ，并将 计算机数值 仿 真 结果 、有 限元 分析结果 以及实验 分析结果进 行 比较 ，验 证 动力 学模型 的正确性 。 分析得 到的结果 可为下 一步完成空 间
１ 引言
柔性多体系统动力学 主要研究 由可变形物体 以及刚体组
成 的 系统 在 经 历 大 范 围 空 间 运 动 时 的 动 力 学 行 为 。近 二 十 年
柔性桁架结构实验模型的 振动主动控制研究提供依据。 ２ 六面 体柔 性桁 架结 构
六 面体柔性 桁架结 构如 图 １所 示 。整 个结构 由空心球 体 、弹簧 和空心杆 组成 ，一共 ８个节 点， １ ８根空心 杆 。空 心 球体和 空心杆 的材料均 为不锈钢 。 所有节 点均为弹 性平移 铰 ，节 点 内部连接情 况如 图 ２所示 பைடு நூலகம்空心杆 外径 １ ｍｍ，壁 ０ 厚 ０５ ．ｍｍ，长度 ４ ０ ｍ。 由于结构 轻柔 ，且节点 内部有弹 ０ｒ ａ 簧 的作用 ， 因此 整个系统 是一个完全 柔性且 带有一 定间隙 的
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柔性结构变形的控制与仿真
柔性结构在现代工程领域中扮演着重要角色。
它具有外形可变、响应快速、轻量化等特点，广泛应用于机器人、汽车、航空航天等领域。
本文将探讨柔性结构变形的控制与仿真。
一、柔性结构的控制方法
柔性结构的变形控制方法多种多样，其中常见的控制方法有传统方法和新兴方法。
传统方法中，常用的是基于模型的控制方法。
该方法将柔性结构建模为一阶和二阶模型，利用控制理论中的PID控制、状态反馈、自适应控制等方法，实现对结构变形的控制。
这种方法具有成熟的理论基础和较好的控制效果，但对模型的精确性要求较高，且对外界干扰敏感。
新兴的方法中，涌现了许多创新的控制技术。
其中，模糊控制和神经网络控制是较为常见的方法之一。
模糊控制通过建立模糊规则库和模糊推理机制，对柔性结构进行控制。
神经网络控制则通过训练神经网络模型，实现对柔性结构变形的精确控制。
这些方法能够更好地适应复杂多变的环境，提高控制精度和鲁棒性。
此外，进化算法、自适应控制等方法也得到了广泛应用，有效提升了柔性结构变形的控制能力。
二、柔性结构的仿真技术
柔性结构的仿真技术在设计、研发和实施中起到了重要作用。
它可以预测结构的变形和性能，优化设计方案，减少试错成本。
在柔性结构仿真技术中，常用的方法有有限元法、多体动力学和计算流体力学。
有限元法是一种常见而有效的仿真方法。
它将柔性结构离散为有限个单元，通
过求解单元边界上的节点位移和形变，预测整个结构的变形和应力分布。
优点是可以较为准确地模拟柔性结构的变形，适用于复杂结构和复杂环境。
多体动力学方法则是通过建立多个刚体模型和连接它们的约束关系，来仿真柔
性结构的变形和动力学行为。
这种方法适用于仿真结构间的非线性和接触问题，能够较好地模拟实际情况。
计算流体力学方法主要用于流体-结构相互作用的仿真，它通过求解流体方程
和结构方程的耦合问题，来模拟柔性结构在流体作用下的变形和响应。
这种方法适用于模拟液体、气体等流体对柔性结构的影响。
三、柔性结构的应用
柔性结构在各个领域都有广泛的应用。
在机器人领域，柔性结构的应用可以提
高机器人的适应性和安全性，使机器人可以更好地适应复杂环境和任务。
在汽车领域，柔性结构的应用可以减轻车身重量，提高燃油经济性和碰撞安全性。
同时，柔性结构还可以改善悬挂系统的性能，提高车辆的乘坐舒适性和稳定性。
在航空航天领域，柔性结构可用于飞机的机翼、机身等部件，能够提高飞机的
操纵性和飞行效率。
柔性结构还可以应用于卫星的太阳帆、折叠式结构等，可降低卫星的重量和成本。
总结
柔性结构变形的控制与仿真是一个涉及理论和实践的综合性问题。
控制方法和
仿真技术的不断更新与创新，为柔性结构的设计与应用提供了更多的可能性。
在未来，随着技术的不断发展，柔性结构将在更多领域发挥作用，并为工程领域带来更多的创新与突破。