使用 Modelica 语言对柔性结构振动控制进行建模与仿真

使用 Modelica 语言对柔性结构振动控制进行建模与仿真

一、应用Modelica语言对柔性结构振动控制建模与仿真(论文文献综述)

平思亮[1](2021)在《车载作业机器人的动力学建模与控制技术》文中进行了进一步梳理现代林业作业任务正面向机械化、智能化,对野外作业机器人能够适应多变的、复杂的野外环境以及各种气候环境提出了更高的要求。安装在行驶车辆上方的作业机器人由于受到野外复杂地形的影响,容易造成作业对象识别丢失、目标特征提取困难,因此保证作业机器人的操作精准性和稳定性已成为车载作业机器人智能化的重要课题。本文以车载作业机器人为研究对象,深入研究了系统的动力学建模与控制技术,主要围绕以下四个方面进行研究:(1)首先介绍了车载作业机器人的总体设计方案,分为承载车辆系统和作业机器人操作平台系统两大模块,详细描述了系统组成及功能、工作原理以及设计要求及参数。全地形车辆提供速度控制、轨迹跟踪和所需导航功能的高级控制体系结构;二自由度的作业机器人旋转关节构型为回转-俯仰,通过PID闭环控制,操作灵活。(2)然后基于拉格朗日法建立了作业机器人数学模型,对作业机器人各关节进行了动力学分析,得到受控对象转矩对关节运动的影响规律;对作业机器人进行正、逆运动学分析,得到作业机器人末端位置姿态和各关节位置之间的关系,为作业机器人伺服控制系统中的PID控制方法提供了理论依据。此外研究了陀螺操纵平台惯性稳定性与空间定位转换特性,设计了陀螺操纵平台的非惯性位置控制方式下的切换控制策略和惯性速率控制模式下的主从控制结构,总结出目标转换规律。整体为下一步作业机器人仿真提供理论基础。(3)其次建立了全地形车的转向系统的数学模型,通过对以速率为受控对象的转向控制和对目的地距离与剩余时间的速度控制,实现了全地形车的定位寻踪。建立了全地形车的悬挂系统数学模型,在系统中对弹簧质量速度和非弹簧质量速度的差值实施PID控制,得到了悬挂系统振动控制规律。为下一步车载作业机器人的目标识别定位和振动控制提供理论依据。(4)最后在OpenModelica软件中进行车载作业机器人系统建模和仿真两方面工作。对于建模方面开发了二自由度(方位角和俯仰角)机电一体化的模型库,快速的建立作业机器人动力学模型;组装了完整的车辆系统,将车辆行驶的数字化等级路面与行驶系统振动模型结合,构建了在各级路面和档位下车辆系统的动态随机载荷时间历程以及道路载荷谱,为后续车载作业机器人控制系统Stewart试验台试验与控制算法开发提供试验和仿真输入数据;开发了Stewart并联振动平台仿真模型,根据Stewart平台选择的陀螺仪传感器进行建模与仿真研究,目的是基于Modeilca语言建立陀螺仪的模型,通过陀螺平台测量车载作业机器人运动控制过程的姿态;进行了行驶系统数字化路谱仿真、Stewart平台系统仿真以及作业机器人系统模型仿真,获得作业机器人载在Stewart平台振动干扰下的控制响应曲线,在误差范围内控制方法响应效果较好,对位置跟踪精度较好。总体上二自由度机械臂实现的俯仰角和方位角更能够快速收敛稳定,两者都能够快速逼近理论轨迹曲线并做出合理的机械臂运动时角度偏差补偿,控制效果较优;案例验证表明采用modelica仿真的方位角和俯仰角响应变化趋势与案例中利用matlab仿真结果的变化趋势一致,与matlab/adams联合控制仿真研究相比,基于modelica部件的模型库研究,将控制系统与机械系统集成于一个软件中,为炮塔系统动力学与控制系统的研究带来较大便利。因此,modelica可以用于车载作业机器人的系统建模和PID控制策略仿真模拟。

韩枫[2](2020)在《水下平台与潜器协同作业过程仿真研究》文中指出以深海吊装系统动力学特性为研究对象,应用多领域建模语言Modelica,在MWorks平台内创建水下平台、缆索及被吊对象的运动模型,完成了三者的耦合及统一求解,以水下缆索的动态运动为研究重点,对深海起吊工况下水下平台与被吊对象的协同作业过程进行了仿真研究。首先划分深海吊装系统运动模型整体仿真框架,基于Modelica语言特性定义各运动模块建立及仿真流程,给出了模块间互联接口。对于水下平台与被吊对象,先基于水下航行器运动建模理论,划分仿真框架并着重提出一种通用的、面向对象的水下航行器运动建模方法。再给出基于该语言陈述式特性撰写仿真代码的具体流程,利用非因果特性实现求解,最后根据海试试验测得的水动力系数建立水下平台运动模型,仿真结果体现出建模方法正确性、快捷性。应用欧拉方法实现缆索稳态求解,仿真结果表明稳态建模具备较高精度。重点探究了水下缆索的动态运动,采用有限差分法与牛顿迭代法数值求解,针对控制方程中偏导项与非偏导项耦合问题,重新构建差分格式,在求解过程中增加了误差控制环,仿真结果与海试试验的对比验证了求解方法可满足工程需求。简要分析缆索收放过程变缆长问题,给出状态变量插值方法,对应用Modelica语言实现变缆长仿真的难点进行说明,基于该语言框图方式撰写仿真代码。对均衡系统及被吊对象吸附力进行建模,以深海吊装系统整体仿真为重点,分别取被吊对象为无动力重物及作业潜器,将已建立的作业平台、缆索及被吊对象的运动模型进行耦合,对三者协同作业中空间缆形及张力变化、水下平台与被吊潜器的速度及姿态角变化过程均作了详细的分析。本文的工作填补了水下缆接多体系统动力学特性研究领域的空白,可为深海吊装任务的顺利实施提供参考,亦可用于操作人员的培训流程中,具备一定的工程应用价值。

梁承元[3](2019)在《基于动力学的超精密运动平台集成设计方法及其实现技术研究》文中研究表明随着超精密运动平台运动精度需求向着纳米级甚至亚纳米级不断发展,动力学特性已成为决定系统运动精度的关键因素。要减少产品开发的迭代次数,缩短开发周期,降低研制风险,就必须从系统层面出发,在超精密运动平台方案设计、子系统和组件设计到系统详细设计的各个阶段,确保平台具有良好的动力学特性和精度性能。然而,构建能正确描述关键组件动力学行为和耦合作用的超精密运动平台系统详细方案模型,并全面评估系统方案的动力学特性、精度性能及其影响规律,对设计者的专业知识和操作经验提出了极高的要求。总结和封装关键组件和系统方案的建模和分析方法,并在设计过程中集成、重用,是降低超精密运动平台详细方案设计难度、提高设计效率的关键。本文依托国家重大科技计划项目,针对国家重大工程需求,从设计方法和软件实现两方面入手,研究支持超精密运动平台详细方案建模和分析过程的集成设计方法,设计其关键模块与机制,抽象超精密运动平台关键组件的等效建模方法,封装成组件模型模板库,开发实现集成设计软件系统,为超精密运动平台产品的研发和创新提供有力的工具支撑。针对超精密运动平台详细方案设计流程的特点和功能需求,提出了基于动力学的超精密运动平台集成设计方法。该方法将建模和分析知识分别封装为组件模板、仿真和后处理工具。在每个设计阶段,通过调用组件模板,生成以动力学参数作为主要参数的模块化关键组件等效模型,用于快速组装系统方案模型;通过仿真和后处理工具对系统方案进行全面分析,确保其具有满意的动态性能,从而以模型中的系统和组件的动力学参数值作为后续设计活动的重要设计目标或约束条件。针对集成设计方法软件实现的关键问题,设计了高度抽象的模型原语,将各种类型的组件模型和不同拓扑的系统模型统一表达为模型原语类对象的组合;基于模型原语和模板库,设计了统一的模型实例化、编辑和转换方法,通过将与具体组件类型相关的操作算法信息存储于模板库中,并在模型实例化、编辑和转换过程中实时调取、编译、执行,使能采用同一种算法支持不同系统模型的建模和转换操作;还提出了模板封装方法,仅通过编辑模板库数据文件,不需要修改程序模块,即可实现对新类型组件模型的支持扩展。在此基础上,开发了集成设计软件的原型系统。根据集成设计方法中对建模方法的规范化要求,针对典型结构构型、隔振装置及其核心元件、气浮支承、测量装置等关键组件,抽象了模块化、参数化的等效动力学建模方法,封装了相应的模板和设计工具。所封装的关键组件模板具有较高的通用性,能适用于不同具体组件设计实例的建模;使用模板创建的组件模型拥有数据接口,可通过接口间的相互连接,实现系统方案模型的快速组装。使用集成设计软件原型系统,针对H型超精密运动平台结构方案,构建了机械与测量一体化的系统动态精度模型,全面分析了驱动力作用点位置、气浮支承布局、气浮支承非线性刚度特性、运动平面误差和基础振动等结构和动力学设计因素对系统动态误差的影响规律。并在某型封装光刻机及其工件台的工程研发过程中,对超精密运动平台集成设计软件原型系统进行应用测试。结果证明,该软件系统能有效减轻建模分析的工作量,提高设计效率,缩短设计周期,是复杂机电系统设计分析的有效手段。

李博[4](2014)在《并联机器人数字化设计平台关键技术研究》文中进行了进一步梳理机器人产业对并联机器人的需求不断向着高速、高精和智能化方向发展,但是并联机器人研发普遍存在流程不清晰、开发周期长、成本高等问题。为此,本文以国家863重点项目“基于CAD/CAE技术融合的工业机器人设计开发平台”和国家自然基金重点项目“少自由度并联机构创新与系统集成设计”为依托,围绕并联机器人正向设计过程对分析功能和流程管理的需求,提出独具特色的软件开发框架,集成多种CAD/CAE软件和工具,并综合运用多种软件开发技术开发出并联机器人数字化设计平台。所开发的平台覆盖了并联机器人设计过程中的概念设计、结构设计、部件选型、综合性能预估、设计校核等重要环节,初步实现了设计流程和设计数据的集成化管理。本文的主要研究内容和特色如下:对CAESAM等工程设计管理软件和SysML等相关数字化设计技术进行了分析总结,在此基础上结合并联机器人设计流程特点,拟定了数字化设计平台总体框架和界面设计要素。基于最新.Net框架、插件化组件、动态语言运行库?(DLR)?等先进软件技术开发软件平台框架,完成主程序与Excel、MATLAB、SolidWorks、SAMCEF、等软件的功能接口,实现了多种分析工具和后处理工具的集成。提出主要基于Modelica文本定义和Excel宏文件的数据交换和管理方法,建立了以SolidWorks、Modelica和Samcef等软件为代表的“CAD系统—MBS系统—CAE系统”参数化集成框架,实现了多个设计阶段的“模型—数据—视图”的一致化管理。开发了并联机器人集成设计过程中的支撑数据库。基于Modelica多体系统库和柔性体库开发了典型并联机器人的机械系统动力学模型库,解决了现有文献中并联机器人Modelica模型精度不高的问题。系统研究了自抗扰控制算法与传统控制算法的集成方式;初步分析了自抗扰控制算法、输入整形算法、PDF-I/II算法、回路整形算法等对机器人运动轨迹精度和抑振控制效果的影响,总结了用于指导各种算法综合应用的定性规则,开发了常见机器人控制算法模型库。基于上述技术构建了RoboDev机器人数字化设计平台。通过实例验证了集成方法及数据库模型的正确性。

陈改平[5](2014)在《基于模型库的超精密减振系统设计软件的开发》文中研究表明超精密减振系统是精密制造、测量装备纳米级精度生成的必要保障,为了满足超精密减振系统快速设计的需求,必须对现有的设计经验及数据等进行积累及重用,因此需要开发超精密减振系统专用的设计软件,通过模型重用实现设计、建模及仿真过程的自动化。本文对超精密减振系统的需求进行了分析,通过主被动相结合的减振方式实现其隔振‐定位的复合要求。对空气弹簧等典型被动隔振部件及音圈电机等主动元件进行了动力学特性分析及数学建模;同时,对其控制系统进行了详细分析,通过相对位移反馈实现垂向及水平向的位置控制,通过绝对速度反馈实现振动控制。本文通过模型重用机制实现减振系统的快速设计,对减振系统模型的可重用性及其实现方法进行了讨论,选定面向对象及陈述式建模语言Modelica建立典型元件、控制算法及隔振单元的仿真模型,最终组建超精密减振系统模型库,作为快速建模及仿真的基础。基于C++Builder设计了相应的软件平台,运用面向对象的方法对模型库进行抽象并封装,并以友好的交互形式展现给用户。用户通过的简单操作便可完成减振系统构型的设计、隔振单元的优化设计以及基本模型的修改及替换。软件平台通过命令流脚本在Mworks平台下自动建立减振系统动力学模型,提高设计效率。最终,通过软件操作实现某减振系统实例的自动化设计,验证了基于软件进行减振系统设计的有效性,并通过仿真试验对比分析,验证了其模型的准确性。本文所设计的超精密减振系统模型库具有开放的接口,软件平台使用的过程也是对该平台进行扩展和完善的过程,为后续工作提供了有力的保障。

张骏[6](2012)在《空间太阳能电站动力学与控制的柔性一体化仿真平台》文中提出仿真系统广泛应用在航天、工业、测控等众多领域。随着科技的进步,仿真系统的复杂度不断提升、规模在不断加大、涉及领域也在不断增多。而大多数的仿真系统都是某一领域专用的仿真软件,无法实现多领域建模、仿真等功能,也不能和多个仿真系统进行数据共享。这就导致了模型的重复开发,造成了时间和资金等资源上的浪费。因此,构建既能复用、装配、定制模型,又能满足不同领域仿真需求的柔性一体化仿真平台成为了如今仿真领域的热点问题。通过对多领域一体化仿真的理论和方法系统调查研究后,本文设计建立了空间太阳能电站的动力学与控制模型,并使用自主调配式的模型复用技术及基于接口规范的模型集成方式,设计实现了能够提高模型复用率、与其他仿真系统数据共享的柔性一体化仿真平台。平台以能与COM组件无缝集成的C#作为编程语言,在模型管理上,采用组件装配技术、Modelica文本建模技术以及图像建模技术,实现仿真模型不同方式的建立,并创建模型库对所创建的模型进行集中存储;在流程管理上,使用连接器对仿真流程进行设置,以达到数据在指定接口之间的传递;在意外中断处理上,通过保存过程数据及记录断点位置,使平台再次启动时仿真任务能够从中断位置继续执行。此外,平台还集成了Modelica的仿真模型以及其他的仿真系统,以满足不同领域建模仿真的需求。本文最后在柔性一体化仿真平台上,对空间太阳能电站的动力学与控制模型进行仿真并得出结果,从而验证了柔性一体化平台的功能可用性与完整性。

张曦[7](2012)在《机械学科虚拟实验构件多领域统一建模与组装平台研究》文中提出机械学科实验教学是机械专业教学重要的教学内容,是使学生在学好基本理论和基本技能的同时,培养学生创新精神和动手能力,提高学生综合素质的重要途径。传统的实物实验教学已经不能满足当前实验教学的需求,为缓解实验器材不足、设备老化等问题,同时还为培养学生的创新能力,机械学科虚拟实验的研究为该问题的解决提供的途径。机械学科实验不单单局限于纯机械领域,相当一部分实验体现了多个领域知识的综合应用。目前广泛使用的虚拟试验建模方法存在建模速度慢,模型局限性强,往往针对特定实验或者特定领域。多领域统一建模方法的研究将有利于虚拟实验平台的推广应用。本文在深入分析多领域统一建模方法以及机械学科虚拟实验现状与不足的基础上,进行了以下研究:首先,通过分析Modelica统一建模语言的特点及其使用方法的基础上,对机械学科实验进行了归纳,建立了机械学科虚拟实验构件模型并形成构件库,同时分析了构件三维模型与Modelica逻辑模型的内在联系,提出了机械学科实验构件的完整模型表达。其次,通过研究Modelica逻辑模型的特点,提出了利用XML语言统一存储Modelica逻辑模型和三维可视化模型部分信息的数据结构并制定了相应的数据结构规范,提出通过遍历Modelica库并利用Modelica平坦模型获取Modelica模型信息的方法。此外,通过分析场景XML模型结构,提出了将场景XML模型转换成可求解的Modelica模型的方法。为虚拟实验平台、Modelica逻辑模型和三维可视化模型三个独立模块搭建了信息传递的桥梁。再次,通过分析plt结果文件的特点,提出了储存虚拟实验场景求解结果的XML数据格式。通过分析OSG矩阵转换的特点,提出了XML结果数据与场景中构件之间的映射方法,解决了虚拟实验平台的最后一个技术问题。最后,在上述方法与技术研究的基础上,开发了一套机械学科虚拟实验构件多领域统一建模与组装平台,并应用于机械学科虚拟实验中,通过应用示范,验证了本文所述方法的正确性与有效性。

孙文军,阎慧,高永明,尹航[8](2011)在《基于MapleSim的六自由度柔性机械臂动力学仿真》文中研究表明柔性机械臂是一个复杂的机电一体化系统,涉及到多个物理领域。传统柔性结构建模一直存在建模复杂、模型不易扩展、运行速度慢等缺点,而且难以实现多领域建模,忽略了不同物理领域相互作用给整体系统所造成的影响。为了提高建模效率和仿真准确度,采用MapleSim多领域建模仿真平台,建立了六自由度柔性机械臂模型,包括柔性臂杆、关节、伺服驱动系统、传感器等。基于模型,从多领域的角度研究了柔性机械臂的动力学特性。该方法建模工作量小,所建模型易修改。仿真结果表明了该方法的有效性。

李明[9](2011)在《Modelica集成到COSIM平台的相关技术研究》文中研究指明复杂产品的集成化开发具有多学科协同的特点,需要在设计阶段综合考虑多学科协同问题,进行系统层面的性能优化。由于复杂产品的仿真对象是一个由多领域系统构成的耦合模型,传统的单学科仿真技术难以满足复杂产品设计分析的要求,因而多学科协同仿真技术成为近年来该领域的热点研究问题。本文围绕复杂产品虚拟样机的多学科建模问题,基于Modelica语言的模型表述技术,系统研究了复杂产品多学科协同仿真的建模方法和实现技术。论文取得的主要成果如下:首先,研究了Modelica语言的概况,分析了语言的语法结构,介绍了语言基本的类结构、组件连接机制,给出了语言的语法定义;再此基础上,提出了基于Modelica语言支撑平台的实现框架,建立了基本模型库。其次,研究了基于Modelica语言的过程式建模与陈述式建模方法,对比二者的区别,提出了基于Modelica的模型映射机制概念,并基于语言转换的基本思想,给出了将Modelica语言转换为C++代码的映射规则。第三,分析了影响复杂产品协同仿真算法性能的相关因素,研究了基于Modelica的协同仿真算法库,从连续、离散的角度将基本算法分为插值与拟合、积分、迭代三个部分进行协同仿真求解算法的构建,并实现了算法库的调用。最后,结合单摆运动与电机模型验证了Modelica语言的转换机制,实现基本求解算法库的调用,验证了基于Modelica语言的建模、编辑、优化、算法求解等过程。

贺剑辉[10](2008)在《基于Modelica面向对象语言的汽轮机系统建模与仿真》文中指出汽轮机的建模与仿真研究,对于深刻理解汽轮机系统的工作原理及动态特性,优化火力发电机组设计、制造和运行具有重要意义,也是火电机组发展的热点话题之一。本文分析了目前火力发电机组建模中存在的问题,总结了国内外汽轮机系统建模的发展现状,将Dymola/modelica应用到火力发电系统的建模中,这种语言是一种面向对象技术,以方程为描述对象的基础,建立的模型符合人们认识客观世界的规律,模块和模块之间的连接是和实际系统相同的物理连接。本文构建了汽轮机系统的模型库,并使用所构建的模型库搭建了汽轮机系统的仿真模型,对汽轮机在不同蒸汽参数下的仿真结果进行分析,表明了Modelica语言应用于火电厂建模的可行性。

二、应用Modelica语言对柔性结构振动控制建模与仿真(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、应用Modelica语言对柔性结构振动控制建模与仿真(论文提纲范文)

(1)车载作业机器人的动力学建模与控制技术(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 作业机器人
        1.2.2 动力学建模技术
        1.2.3 控制技术
    1.3 论文内容及章节安排
    1.4 本章小结
2 车载作业机器人总体方案设计
    2.1 承载车辆系统总体方案设计
        2.1.1 承载车辆系统组成及功能
        2.1.2 承载车辆系统工作原理及坐标系
        2.1.3 承载车辆系统设计要求及参数
    2.2 作业机器人操作平台系统总体方案设计
        2.2.1 作业机器人操作平台系统组成及工作原理
        2.2.2 作业机器人设计要求及参数
    2.3 本章小结
3 作业机器人动力学建模与分析
    3.1 作业机器人系统建模及分析
        3.1.1 系统建模
        3.1.2 拉格朗日运动方程
        3.1.3 速度关系
        3.1.4 扭矩关系
    3.2 作业机器人系统运动学分析
        3.2.1 D-H坐标系建立
        3.2.2 正运动学分析
        3.2.3 逆运动学分析
    3.3 作业机器人姿态
        3.3.1 姿态概述
        3.3.2 偏航旋转矩阵
        3.3.3 仰俯旋转矩阵
        3.3.4 翻滚旋转矩阵
    3.4 陀螺操纵平台惯性稳定性
        3.4.1 陀螺平台建模
        3.4.2 陀螺平台控制
    3.5 作业机器人操作平台空间定位技术研究
        3.5.1 作业机器人操作平台结构坐标系
        3.5.2 作业机器人操作平台与运动目标坐标转换
        3.5.3 作业机器人操作平台与光电球坐标转换
    3.6 作业机器人空间轨迹规划
        3.6.1 三次多项式插值
        3.6.2 关节空间轨迹规划
    3.7 本章小结
4 车载转向和悬挂系统的动力学分析与控制
    4.1 .带有前轮转向的轮式车辆运动模型与控制
        4.1.1 数学模型
        4.1.2 转向控制
        4.1.3 速度控制
        4.1.4 转向和速度的计算控制
        4.1.5 基于非线性模型的转向控制
    4.2 轮式车辆的悬挂系统影响
        4.2.1 悬挂系统数学模型
        4.2.2 悬挂系统控制
    4.3 本章小结
5 基于OpenModelica的建模及控制仿真分析
    5.1 作业机器人系统模型
        5.1.1 作业机器人结构组成
        5.1.2 作业机器人主要部件及参数
    5.2 车辆系统动力学模型库构架
        5.2.1 车辆系统模型
        5.2.2 数字化等级路面模型
    5.3 Stewart并联机构动感模拟平台模型库
    5.4 陀螺平台模型库
    5.5 系统模型的PID控制策略仿真
        5.5.1 行驶系统数字化路谱仿真
        5.5.2 Stewart平台系统仿真
        5.5.3 作业机器人系统模型仿真
    5.6 案例验证分析
        5.6.1 案例介绍分析
        5.6.2 基于案例的建模与仿真
        5.6.3 仿真分析与验证
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的研究成果
致谢

(2)水下平台与潜器协同作业过程仿真研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景、对象及意义
    1.2 水下航行器运动建模方法综述
        1.2.1 运动建模理论发展历程
        1.2.2 航行器水动力系数获取
        1.2.3 航行器运动建模实现
    1.3 水下缆索运动建模理论综述
        1.3.1 水下缆索运动建模问题描述
        1.3.2 水下缆索稳态运动研究
        1.3.3 水下缆索动态问题研究
    1.4 海洋工程水下吊装系统综述
    1.5 Modelica工程应用
    1.6 本文主要研究内容与章节规划
第二章 深海吊装系统运动模型仿真框架
    2.1 Modelica语言建模
        2.1.1 Modelica语言特性
        2.1.3 Modelica建模与仿真流程
        2.1.4 应用标准库简化深海吊装系统运动建模
    2.2 深海吊装系统运动模型总体仿真架构
        2.2.1 水下平台及被吊对象运动建模仿真流程
        2.2.2 水下缆索动态运动建模仿真流程
        2.2.3 深海吊装系统运动模型总体功能框架
    2.3 本章小结
第三章 面向对象的水下航行器运动建模方法
    3.1 水下航行器通用仿真框架
    3.2 运动学坐标系规定
    3.3 动力学模型
        3.3.1 刚体动力模型
        3.3.2 流体动力模型
        3.3.3 静力模型
        3.3.4 推进器推力模型
    3.4 水下航行器通用仿真模型建立
        3.4.1 航行器面向对象仿真架构
        3.4.2 基于陈述式特性撰写仿真代码
    3.5 水下航行器仿真模型验证
    3.6 本章小结
第四章 水下缆索稳态与动态运动建模
    4.1 引言
    4.2 缆索连续模型的动力学分析
        4.2.1 缆索微元受力分析
        4.2.2 缆索动力学平衡方程
        4.2.3 缆索运动学辅助方程
        4.2.4 缆索运动偏微分方程组
    4.3 缆索稳态分析与数值求解
        4.3.1 缆索稳态模型简化
        4.3.2 欧拉方法求解缆索稳态模型
        4.3.3 缆索稳态仿真验证
    4.4 缆索动态问题数值求解
        4.4.1 运动控制方程的矩阵形式
        4.4.2 差分格式的重新构造
        4.4.3 牛顿迭代法求解差分方程
        4.4.4 缆索动态仿真验证
        4.4.5 动态仿真中变缆长问题
        4.4.6 应用Modelica语言建立缆索运动模型
    4.5 本章小结
第五章 水下平台与潜器协同作业仿真研究
    5.1 引言
    5.2 深海吊装系统作业流程
    5.3 被吊对象吸附力模型
    5.4 均衡系统模型
    5.5 水下平台吊装系统运动仿真
        5.5.1 深海吊装系统完整仿真框架
        5.5.2 吊装系统作业过程仿真
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间学术成果

(3)基于动力学的超精密运动平台集成设计方法及其实现技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题来源、背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文章节安排
2 支持超精密运动平台详细方案设计活动的集成设计方法
    2.1 引言
    2.2 超精密运动平台详细方案设计活动分析
    2.3 超精密运动平台集成设计方法的功能需求分析
    2.4 基于动力学的超精密运动平台集成设计框架
    2.5 使用集成设计框架的超精密运动平台详细方案设计流程
    2.6 本章小结
3 集成设计软件实现的关键技术与原型系统开发
    3.1 引言
    3.2 集成设计软件总体架构
    3.3 基于模型原语和模板库的模型统一表达、编辑和转换机制
    3.4 模型模板的封装方法
    3.5 集成设计软件原型系统开发
    3.6 本章小结
4 超精密运动平台关键组件等效建模方法抽象与模板封装
    4.1 引言
    4.2 关键组件等效建模方法抽象流程和模板库结构
    4.3 典型结构构型方案模块化动力学建模方法与结构构型设计工具
    4.4 气浮支承参数化等效动力学建模方法与模板库
    4.5 考虑结构振动影响的干涉仪测量系统模型与模板库
    4.6 隔振装置及其核心元件等效动力学建模方法与模板库
    4.7 本章小结
5 超精密运动平台集成设计软件的应用验证
    5.1 引言
    5.2 光刻机与工件台结构
    5.3 超精密运动平台动态精度影响因素分析
    5.4 工件台机械系统动力学建模与运动控制方案设计仿真
    5.5 集成设计软件在工件台现场测试数据分析中的应用
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 作者在攻读博士学位期间取得的学术成果

(4)并联机器人数字化设计平台关键技术研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
字母注释表
第一章 绪论
    1.1 课题概述
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
        1.1.3 课题来源
    1.2 数字化设计平台研究现状
        1.2.1 复杂机电产品数字化设计平台研究现状
        1.2.1.1 国外研究现状
        1.2.1.2 国内研究现状
        1.2.2 并联机器人数字化设计平台研究现状
        1.2.2.1 国外研究现状
        1.2.2.2 国内研究现状
        1.2.3 现有并联机器人数字化设计平台存在的问题
    1.3 数字化设计平台关键技术的研究现状及对策分析
        1.3.1 数字化设计平台关键技术的总体分析
        1.3.2 CAD-CAE集成技术现状研究
        1.3.3 CAD-MBS集成技术发展现状
        1.3.4 数字化设计平台所需大型程序框架技术发展现状
        1.3.5 数字化设计平台的总体技术路线
    1.4 本文主要研究内容及结构体系
        1.4.1 数字化设计平台命名
        1.4.2 论文研究内容及体系结构
第二章 RoboDev平台的软件框架和界面要素设计
    2.1 引言
    2.2 RoboDev平台所需大型软件框架的选择
        2.2.1 基于Excel VSTO技术的早期程序框架方案
        2.2.2 基于Prism-Ribbon技术的新方案
    2.3 机器人数字化设计流程的功能需求分析
    2.4 机器人数字化设计平台的核心概念分析
        2.4.1 数据定义
        2.4.1.1 几何及拓扑信息数据
        2.4.1.2 一般工程属性信息数据
        2.4.1.3 在空间中分布的工程属性信息数据
        2.4.2 分析任务与分析模板
        2.4.2.1 自动编码分析
        2.4.2.2 MBS分析
        2.4.2.3 CAE分析
        2.4.2.4 校核分析
        2.4.3 参数化建模与设计优化
        2.4.3.1 参数化建模
        2.4.3.2 设计需求建模
        2.4.3.3 多学科优化与多目标优化
        2.4.4 后处理及可视化
        2.4.5 数据管理与版本管理
        2.4.5.1 数据管理
        2.4.5.2 版本管理
    2.5 数字化设计平台的界面要素设计
        2.5.1 Ribbon风格的设计导航菜单
        2.5.2 Project Explorer树
        2.5.2.1 Document一级子树
        2.5.2.2 Meta Model一级子树
        2.5.2.3 Data_Mapping一级子树
        2.5.2.4 Tasks一级子树
        2.5.2.5 Selected_Model一级子树
        2.5.3 Configuration Manager树
        2.5.3.1 基本概念与工作原理
        2.5.3.2 Internal Configuration一级子树
        2.5.3.3 Localized Configuration一级子树
        2.5.4 用户工作区面板
    2.6 本章小结
第三章 RoboDev系统集成关键技术
    3.1 引言
    3.2 设计表-CAD集成技术
    3.3 CAD-MBS集成技术
        3.3.1 Modelica多体系统建模仿真技术简介
        3.3.2 Solid Works-Modelica模型映射机制
        3.3.2.1 自定义Body Shape模型
        3.3.2.2 基于Excel与Solid Works API的参数映射
    3.4 CAD-CAE集成技术
        3.4.1 SAMCEF软件介绍
        3.4.2 Solid Works与SAMCEF集成技术
    3.5 设计表集成技术
    3.6 本章小结
第四章 支撑数据库开发
    4.1 引言
    4.2 典型并联机器人的多体动力学模型库
        4.2.1 Delta机器人简介
        4.2.2 Delta机器人多刚体动力学模型
        4.2.3 Delta机器人刚柔耦合动力学模型
    4.3 控制算法模型库开发
        4.3.1 控制算法模型库开发简介
        4.3.2 PID控制算法
        4.3.3 自抗扰控制算法
        4.3.4 PDF及PDFF-I/II算法
        4.3.5 输入整形算法
        4.3.6 主要组合算法
        4.3.7 各类控制算法特点比较与综合应用
    4.4 数据库集成关键技术
    4.5 本章小结
第五章 平台关键技术运行实例
    5.1 引言
    5.2 CAD-MBS集成运行实例
    5.3 数据库集成运行实例
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与技术展望
    6.1 全文总结
    6.2 技术展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
附录
    附录A
    附录B
    附录C
致谢

(5)基于模型库的超精密减振系统设计软件的开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题来源
    1.2 课题背景及意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
2 超精密减振系统核心部件特性分析及建模
    2.1 引言
    2.2 隔振系统动力学特性分析
    2.3 元部件特性分析
    2.4 控制系统分析
    2.5 小结
3 基于 Modelica 模型库的设计
    3.1 引言
    3.2 Modelica/Mworks 仿真平台
    3.3 基本模型的构建
    3.4 组合模型的构建
    3.5 小结
4 超精密减振系统设计软件开发及验证
    4.1 引言
    4.2 减振系统设计软件功能规划
    4.3 功能模块实现
    4.4 数据结构设计
    4.5 减振系统设计软件实例验证
    4.6 小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间所取得的学术成果

(6)空间太阳能电站动力学与控制的柔性一体化仿真平台(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题概述
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 空间太阳能电站
        1.2.2 多领域建模仿真技术
    1.3 研究内容
第2章 空间太阳能电站动力学与控制模型
    2.1 坐标系定义
        2.1.1 当地轨道坐标系( O_r–x_ry_rz_r)
        2.1.2 站本体坐标系( O_b–x_by_bz_b)
        2.1.3 附件坐标系( O_a -ξηζ )
    2.2 空间太阳能电站高精度轨道动力学模型
        2.2.1 大气力摄动
        2.2.2 太阳辐射压摄动
        2.2.3 地球反照辐射压摄动
        2.2.4 经验修正摄动模型
        2.2.5 由位置速度矢量计算轨道根数
        2.2.6 由轨道根数计算位置矢量和速度矢量
    2.3 空间太阳能电站姿态动力学模型
    2.4 空间太阳能电站控制模型
    2.5 本章小结
第3章 平台主要模块的设计与实现
    3.1 主要技术研究与应用
        3.1.1 自主调配式模型复用
        3.1.2 基于接口规范的模块集成
    3.2 模型管理的设计与实现
        3.2.1 模型管理的功能分析与实现
        3.2.2 模型建立的实现
    3.3 流程管理的设计与实现
        3.3.1 流程信息管理
        3.3.2 状态管理
        3.3.3 流程中断的管理
        3.3.4 流程版本的管理
    3.4 本章小结
第4章 柔性一体化仿真平台功能测试
    4.1 平台数据库设计
        4.1.1 数据库架构
        4.1.2 设计原则
        4.1.3 数据库设计
        4.1.4 对象/关系数据库映射
    4.2 功能测试
        4.2.1 测试用例
        4.2.2 模型接口
        4.2.3 测试结果
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢

(7)机械学科虚拟实验构件多领域统一建模与组装平台研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究应用现状
        1.2.1 虚拟实验构件建模研究现状
        1.2.2 虚拟实验平台研究与应用现状
        1.2.3 研究现状总结与目前存在的问题
    1.3 课题研究意义及内容
        1.3.1 论文的项目背景和目的
        1.3.2 论文的研究意义
        1.3.3 论文的研究内容以及关系
    1.4 论文的章节安排
第二章 基于构件的机械学科虚拟实验统一建模
    2.1 引言
    2.2 基于构件的多领域统一建模方法
        2.2.1 类的概念
        2.2.2 构件的一般结构
    2.3 机械学科实验构件逻辑建模
        2.3.1 实验分类与构件归纳
        2.3.2 基于 Modelica 语言的实验构件建模
    2.4 机械学科实验构件逻辑模型验证
    2.5 机械学科实验构件三维几何建模
    2.6 机械学科实验构件的完整模型表达
    2.7 本章小结
第三章 虚拟实验构件模型及场景模型的数据映射技术
    3.1 引言
    3.2 构件 XML 模型描述
        3.2.1 XML 语言
        3.2.2 构件 XML 模型结构
    3.3 构件 Modelica 模型转换 XML 模型方法
        3.3.1 Modelica 平坦模型
        3.3.2 模型转换流程
    3.4 三维虚拟场景 XML 转换场景 Modelica 方法
        3.4.1 三维虚拟场景的 XML 描述模型
        3.4.2 三维虚拟实验场景模型的转换
    3.5 本章小结
第四章 实验仿真求解结果解析及可视化显示映射技术
    4.1 引言
    4.2 虚拟实验场景的仿真求解过程
    4.3 虚拟实验仿真求解结果解析
        4.3.1 虚拟实验仿真求解结果的 XML 描述
        4.3.2 虚拟实验仿真求解结果解析
    4.4 解析结果与三维实验构件模型映射
        4.4.1 运动结果映射
        4.4.2 显示属性参数结果映射
    4.5 本章小结
第五章 机械学科虚拟实验建模组装平台原型系统
    5.1 系统概述
        5.1.1 系统开发环境
    5.2 系统设计
        5.2.1 平台系统模块结构
        5.2.2 系统功能描述
        5.2.3 机械学科的实验构件库
    5.3 典型虚拟机械实验的应用
        5.3.1 实验的选择
        5.3.2 实验构件的连接
        5.3.3 实验构件的参数设置
        5.3.4 实验场景的设置
        5.3.5 实验结果仿真与曲线输出
    5.4 本章小节
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
附录 1 构件统计
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
攻读硕士学位期间参与的项目
上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

(8)基于MapleSim的六自由度柔性机械臂动力学仿真(论文提纲范文)

0 引 言
1 多领域建模技术
    1.1 非因果建模
    1.2 符号计算技术
2 建立机械臂模型
    2.1 柔性体的建模
    2.2 机械臂构型设计
3 伺服驱动系统
    3.1 永磁同步电机
        3.1.1 矢量控制原理
        3.1.2 建立电机模型
    3.2 传动机构
4 仿真研究
5 结束语

(9)Modelica集成到COSIM平台的相关技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景、目的与意义
    1.2 复杂产品协同仿真技术发展概况
    1.3 多学科协同仿真的建模研究现状
    1.4 COSIM平台
    1.5 Modelica语言建模特点
    1.6 基于Modelica语言的协同仿真建模研究现状
2 Modelica语言的概述
    2.1 多学科协同仿真建模方法
    2.2 Modelica的类
    2.3 组件连接机制
    2.4 Modelica的语法分析
    2.5 Modelica模型库
    2.6 基于Modelica语言的仿真平台实现框架
    2.7 本章小结
3 基于Modelica语言的模型映射机制研究
    3.1 本章研究思想
    3.2 过程式建模与陈述式建模
    3.3 语言转换
    3.4 本章小结
4 基于Modelica语言的基本求解算法研究
    4.1 基于Modelica语言的算法性能研究
        4.1.1 仿真精度分析
        4.1.2 仿真速度分析
        4.1.3 仿真稳定性分析
    4.2 插值与拟合
    4.3 积分算法
    4.4 迭代
        4.4.1 龙格-库塔法
        4.4.2 阿当姆斯预报校正法
    4.5 变步长算法
    4.6 算法库的调用
    4.7 本章小结
5 基于Modelica语言的建模仿真运行实例
    5.1 系统实现
    5.2 运行实例
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 未来工作展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢

(10)基于Modelica面向对象语言的汽轮机系统建模与仿真(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 火电站汽轮机发展现状分析
        1.2.2 目前建模与仿真中存在的问题
    1.3 课题提出及论文的主要工作和创新点
        1.3.1 课题提出和论文主要工作
        1.3.2 本文的创新点
第二章 面向对象建模语言Modelica的研究
    2.1 Modelica 语言的发展
    2.2 Modelica 语言的特性
        2.2.1 Modelica 的面向对象的方法OOM
        2.2.2 Modelica 语言的数据类型、运算符与方程
        2.2.3 Modelica 语言的两种机制
        2.2.4 Modelica 基本特性
        2.2.5 非因果建模
        2.2.6 其他高级特性
        2.2.7 Modelica 混合建模
        2.2.8 Modelica 标准库
    2.3 本章小结
第三章 汽轮机系统的数学模型
    3.1 基于Dymola/Modelica 面向对象的热力系统的数学模型分析
    3.2 汽轮机本体流量与功率计算
        3.2.1 级组内压力与流量的关系
        3.2.2 高压缸和中压缸进汽量计算
        3.2.3 级组热力性质分析和计算
        3.2.4 转子模型分析
    3.3 除氧器数学模型
    3.4 给水回热加热系统数学模型
    3.5 本章小结
第四章 基于Dymola/Modelica的汽轮机系统建模与仿真
    4.1 Dymola 软件介绍
    4.2 构建Dymola/modelica 中汽轮机系统的模型库
        4.2.1 主蒸汽模型
        4.2.2 阀门模型
        4.2.3 汽轮机本体模型
        4.2.4 给水回热加热系统数学模型
        4.2.5 除氧器模型
        4.2.6 Dymola 中汽轮机系统模型库
    4.3 汽轮机系统的仿真计算和分析
        4.3.1 主蒸汽压力为恒定值时的仿真与分析
        4.3.2 主蒸汽压力为变值时的仿真与分析
    4.4 小结
第五章 结论
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文和参加科研情况

四、应用Modelica语言对柔性结构振动控制建模与仿真(论文参考文献)

  • [1]车载作业机器人的动力学建模与控制技术[D]. 平思亮. 中北大学, 2021(09)
  • [2]水下平台与潜器协同作业过程仿真研究[D]. 韩枫. 中国舰船研究院, 2020(02)
  • [3]基于动力学的超精密运动平台集成设计方法及其实现技术研究[D]. 梁承元. 华中科技大学, 2019(01)
  • [4]并联机器人数字化设计平台关键技术研究[D]. 李博. 天津大学, 2014(03)
  • [5]基于模型库的超精密减振系统设计软件的开发[D]. 陈改平. 华中科技大学, 2014(04)
  • [6]空间太阳能电站动力学与控制的柔性一体化仿真平台[D]. 张骏. 哈尔滨工业大学, 2012(06)
  • [7]机械学科虚拟实验构件多领域统一建模与组装平台研究[D]. 张曦. 上海交通大学, 2012(07)
  • [8]基于MapleSim的六自由度柔性机械臂动力学仿真[J]. 孙文军,阎慧,高永明,尹航. 计算机技术与发展, 2011(10)
  • [9]Modelica集成到COSIM平台的相关技术研究[D]. 李明. 北京林业大学, 2011(12)
  • [10]基于Modelica面向对象语言的汽轮机系统建模与仿真[D]. 贺剑辉. 华北电力大学(北京), 2008(02)

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使用 Modelica 语言对柔性结构振动控制进行建模与仿真
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