一、基于混合方法的柔性材料建模的研究与实现（论文文献综述）
刘林鹏[1]（2021）在《基于蝎子体表感受器的仿生柔性应变传感元件制备及其性能研究》文中进行了进一步梳理传感器作为信息获取与转换的媒介,在工业生产与科技进步中发挥着举足轻重的作用。其中,柔性应变传感器已经成为未来智能器件发展的主要前沿研究方向之一,在电子皮肤、人体运动或健康监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景。目前,虽然围绕柔性应变传感器的灵敏度、稳定性等基本传感性能方面已经开展了大量研究,但仍然面临着在微弱应变下灵敏度低、稳定性不足等局限。此外,一方面由于传感器的使用工况多样复杂,在湿润或水环境背景下,柔性应变传感器极易遇水失效;另一方面因受限于柔性应变传感器架构中功能材料或结构的机-电各向异性特征,传感器只在单轴或双轴方向上传感而无法全方向感知。因此,具备优异防水功能的柔性应变传感器能够扩展传感器在水环境中的应用范围,具备全向感知的传感器则能够拾取环境中各方向上的机械量信号,进一步覆盖并提取环境中的多源信息。所以寻找合适的方法构建低应变下具有超高灵敏度、多功能防水以及全向感知能力的柔性应变传感器,是实现微弱机械量信号检测、扩宽传感器应用领域以及全方位无差别感知的一大难点与挑战。在自然界中,蝎子在长达四亿三千万年的进化史中,昼伏夜出习性使其逐渐以体表的振动感知器官代替了大部分动物用来与环境信息进行交互作用的视觉感官。蝎子体表的这种感知能力敏锐到可以探测到距其50 cm远处地表几厘米下穴居昆虫钻洞所产生的扰动,对掉落在跗骨处5 cm范围内一粒沙的运动也十分敏感。此外,由于蝎子生存环境中物种多样,各种生物在运动过程中所产生的振动信号相对于蝎子所在的位置是不尽相同,方向各异的。但蝎子对这些从任意方向上传来的振动信号都具备感知能力,能够很快地拾取这些信号并加以区分辨别,并进一步精准定位振动源。因此,蝎子的这种超敏、全向感知能力为设计相应的仿生柔性传感元件提供了天然的模板。本文选取了成年彼得异蝎（Heterometrus petersii）作为研究对象。综合采用超景深三维显微镜、扫描电镜等多种观测手段,表征了蝎子步足上的缝感受器基本形态结构,确定了缝感受器在八足上的器官高度一致性。通过生物行为学实验,发现了单个缝感受器对振动信号具有超敏、全向的感知能力,即对来自任意方向上的振动激励都有快速且准确的行为响应（orientation response）。通过对缝感受器所在部位（跗骨节-跖骨节）展开了受力分析,观察了缝感受器缝单元在振动激励下的微观变形响应,分析了缝感受器形貌与外力方向之间的关系,提出了缝感受器缝单元的曲状形貌和扇形阵列分布是实现超敏、全向感知功能的先决条件。基于受力分析下得到的缝感受器边界条件,建立了相应的数值分析模型,揭示了缝感受器对振动信号的超敏与全向感知原理。基于缝感受器的超敏感知机理,以缝单元为仿生结构设计模板,通过有限元分析比较了几种常见的具有不同截面形状的沟槽微纳结构在相同外力条件下的应变与位移响应结果。考虑到压阻式应变传感元件的工作原理和实际加工工艺条件,优化并选择了具有V型截面的沟槽作为生物缝单元的基础仿生结构。融合了有机溶剂诱导法和结构转移法,制备了基于直线型平行阵列沟槽的仿生超敏柔性应变传感元件。结合自然界中广为人知的荷叶表面超疏水效应,以组合仿生的策略构建了基于直线型平行阵列沟槽的仿生柔性超疏水应变传感元件。该传感元件不但可以作为一种可穿戴柔性电子应用到人体运动监测领域中,也可以作为一种多功能电子在水环境下正常使用,有望在水下机器、潜行员身上装备,提供实时运动状态监测功能。进一步,基于缝感受器的全向感知机理,设计并制备了一种曲状沟槽环形阵列分布结构的仿生超敏、全向感知柔性传感应变元件,在低应变下灵敏度系数高达18000,且能够拾取不同方向上的激励,区分不同的输入信号,充分表明了这种仿生结构对不同方向上的外力激励都具备感知能力。综上所述,本论文借鉴仿生学思想与方法,以蝎子体表的优异感知功能为研究模本,揭示了蝎子超敏、全向感知能力的作用机制,并以此为基础,设计并制备了三种仿生柔性应变传感元件,阐述了蝎子缝感受器缝单元形貌、阵列分布样式与仿生传感元件性能与功能之间的联系。同时,利用自然界中荷叶效应,扩展了仿生传感元件向更严苛的水下环境应用。在超敏、全向感知性能与超疏水功能的基础上,未来有望在空气或水中对任意方位、微弱强度信号源实现无差别感知、识别与精准定位。
张壮[2]（2021）在《温度-应力双场耦合作用下沥青路面黏弹性力学响应多尺度分析》文中进行了进一步梳理沥青混合料是一种典型的颗粒填充复合材料。在工程实践中,为了简化路面分析与设计程序,通常将其视作均质材料,并采用基于唯象理论的宏观力学方法对其进行分析。该方法在给定简单条件下可以有效地预测沥青路面的整体力学行为,但无法充分考虑沥青混合料的非均质性及其细观结构特征对路面整体力学、热学性能的影响。因此,在解释沥青混合料微细观损伤演化机理方面存在明显不足。针对此问题,本研究建立了一种考虑温度-应力双场耦合作用的沥青路面三维多尺度黏弹性力学响应模拟方法,该方法能客观、合理地反映沥青路面在轮载和外部环境耦合作用下的力学响应分布特征。本文的具体研究工作概括如下:（1）为了准确地表征沥青混合料的三维细观结构形貌特征,从而为沥青路面力学响应多尺度分析方法的建立奠定良好的模型基础,本研究通过X-ray CT扫描、图像处理和三维重构等技术手段建立了沥青混合料三维细观结构有限元模型。为了比较三维细观模型和二维细观模型在模拟沥青混合料整体热学、力学性能方面的能力,本研究介绍了两种二维细观结构的建模方法,即图像处理法和随机骨料法。将以上三种方法建立的细观尺度模型作为宏观沥青路面的代表性体积单元（Representative Volume Element,RVE）,对沥青混合料在不同温度和加载频率下的复数模量进行了预测,并将预测结果与试验数据进行了对比分析。分析结果表明,与二维细观RVE相比,三维模型的动态模量和相位角预测结果更接近试验值,从而证明了三维细观模型在模拟沥青混合料黏弹性力学行为方面的优越性。（2）考虑到沥青路面结构内部周期性变化的温度场和温度应力对沥青路面结构力学响应分布的显着影响,建立了一种考虑温度-应力双场同步耦合作用的沥青路面力学响应模拟方法。首先,基于传热学原理和实测气象数据,建立了沥青路面温度场分析模型,模拟了不同气象条件下路面结构内部的温度分布特征。在此基础上,通过顺序耦合法建立了沥青路面温度应力分析模型,并利用该模型分析了半刚性和柔性基层路面结构内部温度应力随时间和深度的变化规律。最终,通过有限元重启动分析建立了考虑环境荷载与轮载耦合作用的沥青路面力学响应分析模型。结果表明,建立的模型可以有效地模拟全温域及多种因素同步耦合作用下沥青路面的力学响应分布特征。（3）为了弥补基于唯象理论的单一宏观尺度分析模型的不足,充分考虑混合料细观结构特征对路面力学响应与损伤演化的影响,本研究将上述考虑温度-应力双场同步耦合作用的沥青路面力学响应模拟方法与多尺度分析方法相结合,建立了一种考虑温度-应力双场耦合作用的沥青路面三维多尺度力学响应有限元模拟方法。该方法同时考虑了由细观模型参数到宏观模型参数的升尺度联系机制和温度、力学响应从宏观尺度向细观尺度传递的降尺度联系机制,从而可将细观-宏观两个尺度间的力学行为有效地联系起来。结果表明,本文建立的沥青路面三维多尺度力学响应模拟方法可以客观、准确地反映交通荷载和环境因素耦合作用下沥青混合料在宏观和细观两个尺度上的力学响应分布特征。本文的研究成果可为进一步深入研究沥青路面在服役条件下的损伤演化机理提供有效途径。
武继达[3]（2020）在《振动弛张筛动力学特性与关键部件研究》文中进行了进一步梳理煤炭分选可以有效脱除原煤中的矸石和硫磷元素,是节能减排、实现煤炭清洁利用的重要手段。随着我国煤炭工业战略西移,干法选煤对于西北干旱半干旱富煤、缺水矿区的重要性日趋明显。振动式弛张筛是一种用于干法选煤的关键设备,被广泛用于潮湿细粒原煤的脱粉作业,其工作性能和稳定性直接影响整个洗选系统的正常运行。由于振动弛张筛结构的复杂性和特殊性,在实际运行中存在振幅稳定性差、筛面参数难以确定、弹性元件易损伤、发热等问题,而传统的静态设计方法已无法满足振动弛张筛的动态设计要求。基于此,本文综合采用理论建模、仿真分析与试验测试相结合的方法,研究了柔性体筛面的挠度分布、材料参数反演、复杂激励下的运动形态,从动力学角度分析了筛体的模态特性和运动稳健性影响因素,基于混合阻尼模型和结构-热力学联合仿真,分析了剪切橡胶弹簧的频-幅变特性和温度场分布,所得结论为振动弛张筛的动力学设计与关键部件优化提供了理论依据。主要研究工作如下:基于应变能理论和拉格朗日泛函变分方法,建立了一种两端固支约束条件下的筛面超静定压杆模型,并利用摄动法获得了描述筛面挠度与筛面长度及预压缩量之间关系的隐式方程,数值分析了筛面长度和预压缩量对筛面整体挠曲线形态和中点最大挠度的影响规律,利用回归分析法建立了计算筛面中点最大挠度的回归方程。筛面挠度的现场测试结果表明,所提出的超静定压杆模型具有较高的计算精度。利用基于梯度的单目标优化方法优化算法,结合筛面有限元模型和试验数据,提出了柔性筛面材料参数的优化反推方法,结合超静定压杆模型的计算结果,建立了水平挠曲-竖直振动复合激励下的柔性筛面运动学模型,利用响应面试验法,研究了各激励参数对筛面挠度、速度、加速度的交互影响机理,建立了筛面中点挠度、速度和加速度与激励参数间关系的近似数学模型,并利用模型机进行了有关测试试验,验证了模型的准确性。针对圆振动弛张筛平面耦合摆动及振幅衰减的问题,建立了平面耦合6自由度动力学模型,得到了系统各阶模态频率和振型分布规律。通过灵敏度分析,研究了结构参数对动态特性的影响规律,提出了增强系统稳定性的设计原则。基于弹性混合阻尼模型,对剪切橡胶弹簧的动态恢复力进行了参数识别,获得了振动频率和振幅对恢复力的影响规律,利用响应面法构建了弹性混合阻尼参数的幅频变模型。建立了包含非线性恢复力的多自由度动力学方程,提出了基于遗传算法和状态空间法联合的求解方法,并通过振动测试验证了模型的准确性。针对剪切橡胶弹簧易损问题,在测定橡胶剪切弹簧损耗曲线和激励荷载的基础上,利用有限元静力学-热力学耦合分析方法,得到了不同频率、振幅条件下的剪切橡胶弹簧应力和温度场分布规律,分析了橡胶弹簧的破坏路径和内部温升规律,所得仿真结果与实测结果具有良好的一致性。本论文有图108幅,表42个,参考文献158篇。
徐齐平[4]（2020）在《基于绝对节点坐标法的大变形软体结构动力学研究》文中研究说明软体机器人是一种由软材料制成的新型连续体仿生机器人,是大变形多气腔复杂软体结构,其研究日渐受到关注并已成为一个新的研究课题和热点。由于软体结构自身的材料非线性、运动过程中产生的几何非线性、气腔结构的复杂性以及在数值计算中可能出现的体积锁定等问题,使得其动力学研究面临诸多困难。另外,软体致动器和软体机器人这类软体结构在运动变形过程中相邻两气腔之间会发生多点接触,如何构建精确有效的力学模型并对整体构型和应力分布进行研究仍是个具有挑战性的难题。然而,基于小变形和线弹性理论的传统建模方法已无法描述非线性超弹性软体结构的动力学特性。因此,有必要对大变形软体结构建立准确的动力学模型,并对其大变形、大范围运动和动力学行为进行仿真分析及实验研究。这可为软体机器人的研究建立理论基础与支撑,不但具有深刻的理论指导意义,而且具有广阔的实际应用前景。已有工作的研究对象主要集中于线弹性材料的梁、板/壳等结构,然而对于超弹性不可压缩材料的梁、板/壳以及多气腔软体结构的建模方法研究鲜有涉及。本文基于绝对节点坐标法（ANCF）开展了非线性大变形超弹性软体结构的动力学建模与实验研究,主要研究内容和成果如下:1.针对不可压缩硅胶梁的建模,改进了ANCF低阶梁单元,解决了采用低阶梁单元引起的体积锁定问题。进一步发展了一种ANCF高阶梁单元,提出将该梁单元与非线性材料模型相结合,对大变形硅胶梁进行了动力学建模、仿真分析及实验研究。高阶梁单元既能够避免体积锁定,又能够描述硅胶梁的大变形和大范围运动。通过静力学、动力学分析算例和物理实验验证了该动力学模型的可行性和准确性。2.在上述梁单元模型的基础上,针对不可压缩硅胶板的建模,改进了ANCF低阶板单元,消除了采用低阶板单元导致的刚化效应问题。此外,还发展了一种ANCF高阶板单元,并将该板单元与非线性本构模型相结合,对超弹性硅胶板进行了动力学建模与分析及实验研究。高阶板单元不但能够消除刚化效应,而且还能够反映硅胶板的构型和应变变化,数值仿真和实验结果表明了该动力学模型的有效性和精度。3.针对结构更为复杂的多气腔气动软体致动器相邻两气腔之间的多点接触问题,建立了一种更加准确的力学模型,解决了相邻两气腔之间的相互穿透问题。通过静力学实验研究发现:与传统的梁模型相比,该模型既可以提高模拟软体致动器弯曲变形的精度,又能够描述整体构型变化、应力分布规律和应力集中现象。4.将多点接触模型和摩擦模型有效结合,提出了多气腔气动软体机器人的动力学建模方法,建立了相应的动力学模型。对软体机器人的爬行过程进行了动力学仿真研究,成功模拟了其连续向前爬行运动,揭示出粘滞和滑移非线性动力学行为。结合运动控制方法和数字图像相关（DIC）测量技术,开展了相应的爬行实验研究,验证了该动力学模型的准确性。5.对气动软体机器人动力学方程的求解算法进行了研究。针对所建立的非线性动力学方程的计算难题,采用隐式算法求解建立的微分-代数混合方程,给出了详细的动力学求解过程。结合并行计算和稀疏矩阵技术,实现了动力学方程的数值求解,在保证求解精度的同时提高了计算效率。
李杨柳[5]（2020）在《低形变敏感度柔性微波滤波器的研究与设计》文中指出近年来,可穿戴通信设备已经渗透于经济发展和社会生活的各个方面,柔性电子技术得到无线通信技术领域的广泛关注。高性能稳定性的柔性微波滤波器研究成为可穿戴通信技术领域的热门研究方向之一。本文针对传统滤波器结构在弯曲、拉伸等形变状态下发生变化以及由此引起的滤波器性能恶化的问题进行研究,主要工作如下:（1）研究分析了耦合微带线的形变特性,从弯曲后电场分布、奇偶模特征阻抗、二次谐波等角度分析不同方向、曲率下的弯曲对滤波器性能影响的原因。通过刻蚀周期图案、加载开路枝节的方法来延长奇模的传输路径,平衡弯曲引起的相速差增大问题,抑制了弯曲引起的频率偏移。实测结果表明,优化后的两种柔性滤波器结构相较于传统滤波器可减少66%以上弯曲引起的中心频率偏移。（2）研究分析了基础发夹结构滤波器的弯曲后性能变化,从弯曲引起发夹谐振单元间的耦合系数-间距曲线变化的角度进行柔性性能优化,总结发夹结构形变状态下的设计规律。基于此,设计了一款具有低形变敏感度的新型柔性发夹结构带通滤波器,仿真结果表明,该柔性滤波器结构相较于传统发夹结构可以有效减少90%以上弯曲引起的中心频率偏移。（3）研究分析了弯曲引起的缺陷地结构等效电路变化,通过缺陷地引入高频端衰减极点,可有效抑制微带贴片结构的弯曲引起的通带高频段频率偏移。基于此,设计了一款低形变敏感度的超宽带的新型柔性缺陷地结构液态金属滤波器,仿真结果表明该滤波器具有低形变敏感度特性。同时通过聚二甲基硅氧烷（PDMS,polydimethylsiloxane）材料和液态金属进行了滤波器的加工制作。本文所提出的几款滤波器具有结构简单、形变后性能稳定性特点,覆盖可穿戴设备应用的WiFi、蓝牙频段以及FCC委员会批准的超宽带技术频段,可以广泛的应用于射频/微波可穿戴通信设备。
陈宁[6]（2020）在《压电晶片驱动的新型柔性微动平台热-压电-力耦合分析与控制》文中进行了进一步梳理随着微机电系统和纳米科学技术的飞速发展,作为微纳米运动平台或系统主要组成部分的微智能驱动器、柔顺机构、超/高精度传感器以及高性能控制器,在行程、功能、精度、运动特性及智能化等方面都已得到了极大提升,从而成就了其在高端装备制造、生物医学、光学通讯、航空航天等高科技产业以及交叉学科前沿领域的战略性主导地位。然而,由于以往所采用叠堆型压电陶瓷驱动器或音圈电机与柔性机构构成的微纳米运动平台或系统,多存在整体结构尺寸大、加工及部件成本高、行程小、装配误差大等缺点,因而极大地限制了其在超/高精密加工、超分辨显微生物医学成像、微/纳米操作、空间光通讯、遥感与测量等更具苛刻精度、性能要求技术与装备领域的发展和应用。针对以上诸多限制,本文提出并设计了一种由压电（陶瓷）晶片驱动器驱动的三自由度一体化全柔性薄板型微动平台（简称三自由度柔性压电晶片微动平台）,以满足多学科多领域前沿科技对微纳机电系统提出的更小尺寸、更低成本、更大行程等要求。尤其,为传统柔顺微动平台、微/纳操作台以及快速转向反射镜等微纳米运动平台或系统在精密工程领域中的诸多应用限制场景,提供了可行有效的方案。并重点研究了压电晶片驱动器如何通过与能量（如电能和热能）之间的复杂、精准的耦合作用实现柔性压电微动平台优良静/动态特性的科学规律。具体主要研究内容如下:首先,同时考虑了电场和温度场变化引起的热-压电（参数）耦合对单/双层压电晶片驱动器外部弯曲特性的影响,以及微驱动器弯曲时横向变形对内部应力应变分布和中性面位置的影响,进而基于欧拉伯努利梁理论,分别建立了其在热/电载荷及热电载荷复合作用下的静力学挠度输出改进模型和热-压电耦合挠度输出改进模型,并进行了仿真和实验验证。此外,研究了结构尺寸变化对单/双层压电晶片驱动器输出特性的影响,并求得了单层压电晶片驱动器的等效惯性矩,确定了其最大端部挠度输出时的最优厚度比,从而为压电晶片驱动器的优化设计和分析提供了理论支持和依据。其次,提出了一种由压电晶片驱动器驱动且具有更小尺寸、更低成本、更大行程等优点的三自由度一体化全柔性薄板型微动平台,并基于柔度矩阵法,建立了包含其各组成单元结构尺寸及分布位置尺寸参数的热-压电-力耦合静力学输出模型。同时,采用2个四象限位置敏感探测器实现了该柔性压电晶片微动平台的三自由度位姿输出量检测,并分别进行了其在热/电载荷及热电载荷复合作用下的仿真和实验,验证了所建立的热-压电-力耦合静力学输出模型的有效性和准确性。此外,研究了结构尺寸变化对柔性压电晶片微动平台输出行程和固有频率的影响,并确定了该微动平台中心点在限制电压下的三自由度运动范围,从而为此类一体化全柔性薄板型微动平台的设计和优化提供了理论依据和指导。再次,分析了三自由度柔性压电晶片微动平台在微纳米运动过程中的内部热-压电-力耦合影响,确定了其内部各压电晶片驱动器等效形变量与微动平台位姿输出量之间的转换关系,并将该具有分布参数特点的柔性压电晶片微动平台等效为三自由度弹簧-质量-阻尼集中参数系统模型,进而基于拉格朗日第二类方程,建立了该三自由度柔性压电晶片微动平台在热电复合场下的热-压电-力耦合动力学模型。同样,通过仿真和实验验证了所建立动力学模型的有效性和准确性,从而为基于系统数学模型的反馈控制方法研究提供了可用的理论模型。最后,基于已建立的单层压电晶片驱动器热-压电耦合静力学挠度输出改进模型,求得了可将热载荷转化为等效电载荷的热-电转换系数,补偿了因温度变化引起的柔性压电微动平台内部各压电晶片驱动器挠度输出误差,并基于已建立的柔性压电晶片微动平台热-压电-力耦合动力学模型,引入了基于扩张状态观测器的滑模控制方法,最终实现了该三自由度柔性压电晶片微动平台在热电复合场下的高精密位姿解耦伺服控制。
高飞彪[7]（2020）在《基于双目视觉的双关节柔性机械臂振动控制研究》文中指出随着人工智能和材料科学技术的快速发展,以航空航天和智能制造为代表的工业领域广泛应用柔性材料,其中不乏柔性机械臂这类柔性结构,柔性结构在工业领域的广泛运用提高了工作效率和降低了使用成本。但是柔性结构因刚度低、结构阻尼小、低频模态密集,在受到外界激励时会产生长时间的颤振,容易因疲劳损伤等导致结构损坏,所以对这类柔性结构的振动控制至关重要。针对柔性结构的振动控制问题,本文以两关节柔性机械臂为研究对象,从结构动力学建模、双目视觉振动非接触式测量和智能控制算法三个方面进行研究。首先,对于系统的建模问题,利用切线坐标法描述柔性机械臂的变形,根据假设模态法和拉格朗日方程推导出系统动力学模型,分析了结构振动特性,为后续振动主动控制提供了理论基础。然后,搭建了双目视觉的双关节柔性机械臂振动位移测量实验平台,对双目相机进行标定实验;编写了基于LabVIEW的双目视觉测量程序,进行了四组柔性机械臂振动位移测量实验,双目视觉测量结果与压电片测量结果进行比较,实验表明两种测量结果的平均差异率为5.99%,验证了双目视觉振动测量系统的可行性与准确性。最后,简述了 PID控制和差分进化算法的原理。设计了基于差分进化算法优化的PID控制器,以PID控制参数为种群个体,振动控制误差为适应度,对控制器参数进行了优化,并与Ziegler-Nichols曲线响应法整定PID控制参数作比较,控制仿真结果验证了算法的优越性。搭建了基于双目视觉的柔性机械臂振动控制实验平台,以双目视觉的振动位移测量结果作为控制器输入,控制输出通过数据输出卡输出,经过功率放大器放大作用于压电作动片,实现振动主动控制。实验结果表明柔性机械臂的一阶模态振动响应的衰减率平均为37.38%,具有良好的振动控制效果。图[41]表[9]参[85]
王奕祺[8]（2020）在《订单波动制造环境下生产者行为仿真研究》文中提出随着消费者需求日趋多样化和定制化,制造业企业所面临的外部制造环境呈现出订单波动的特点。一方面,由于产品的品种增多、消费者的需求分散且波动,造成订单批量大小存在波动;另一方面,为了响应定制化需求,企业时常引入具有新工艺、新功能的产品订单,造成新产品引入水平存在波动。生产者作为制造系统中最具智慧和灵活性的因素,其行为的适应性能够有效应对波动环境、改善制造系统性能。因此,开展订单波动环境下的生产者行为仿真研究,从而优化与行为相关的资源配置、策略选择和参数设置,将有助于实现人、机、环境之间的最佳匹配。订单波动制造环境下的生产者行为仿真研究面临三个有待解决的关键问题:如何构建组织集成的制造系统仿真模型,如何从组织视角评价制造系统生产绩效,以及如何开展订单波动环境下生产者行为的优化仿真。针对当前研究在以上三个问题上存在的不足,本文所展开的主要研究内容如下:（1）基于离散事件和智能体混合建模的思想提出了制造系统组织集成仿真模型的构建方法,并从生产绩效和组织绩效两个维度定义了面向该模型的评价指标。基于构建原理和评价指标,利用AnyLogic软件实现了模型的构建,并给出了各个模块的实现方法。通过将所提出的建模与仿真方法应用于某机加零部件制造系统,验证了该方法用于开展订单波动环境下生产者行为研究的有效性,为后续研究奠定了基础。（2）引入了描述生产者学习和遗忘效应的行为模型,并实现了学习和遗忘行为在生产者智能体模型中的集成开发。定义了人员柔性水平指标,使得生产者的技能配置可以在柔性角度进行定量化评价。在考虑学习和遗忘行为的前提下,通过研究批量波动环境下人员柔性对系统性能的影响,优化了人员柔性的配置水平。（3）给出了合作生产过程的描述方法,并实现了生产者合作行为在生产者智能体模型中的集成开发。依据不同的合作程度提出四个基于规则的合作策略,并在新产品引入波动环境下开展各个策略的仿真对比研究,明确了合作行为的适用范围。为了进一步提升策略对系统性能的优化程度以及对环境的适应能力,提出了基于组织集成模型和模拟退火算法的适应性合作策略。通过对比实验证明了适应性策略的优越性和有效性。（4）对比了生产者在执行不同操作时发生失误行为的特点,梳理了不合格品在检验环节的处理流程,并实现了生产者的失误和检验行为在生产者智能体和机器智能体模型中的集成开发。在新产品引入波动环境下开展装载失误率和换线失误率对系统性能影响的仿真研究,给出了在两个操作失误率控制方面的管理建议。进一步针对换线失误的特点提出了两个检验策略,并将检验策略和检验率作为决策变量进行了制造系统单目标和双目标的仿真优化。
司亚[9]（2020）在《轻型工业机器人柔性关节迟滞特性分析与建模研究》文中进行了进一步梳理工业生产中,工业机器人的应用需求越来越广泛,对其运行速度,精度等要求也愈来愈高,柔性关节是决定工业机器人运动的定位精度的关键之一。谐波减速器作为轻型工业机器人柔性关节主要部件,其稳定精度也成为制约高精度机器人产业发展的关键。含有谐波减速器的柔性关节所表现出一种非平滑的强非线性迟滞特性,不可避免地影响传递精度。从信息补偿角度,建模补偿提高谐波减速器转换精度,建立柔性关节的迟滞模型成为首要条件。针对工业机器人含有谐波减速器的柔性关节,所表现出一种非光滑的强非线性的迟滞特性,本文提出了以下两种建模方法:（1）在线序列极限学习机迟滞混合模型对含有谐波减速器的柔性关节进行数据采集实验与分析,为了体现柔性关节迟滞的基本特性,构建了一个类迟滞算子,并与在线序列极限学习机（Online Sequential Extreme Learning Machine,OS-ELM）串联,设计了一种工业机器人柔性关节迟滞特性的在线序列极限学习机迟滞混合模型。混合模型中,为了提高建模精度,采用具有学习效率高、泛化能力强的在线序列极限学习机,能有效地回避使用梯度下降法对模型参数学习时所存在速度慢和局部最小值问题。（2）量子RBF神经网络混合结构迟滞模型柔性关节迟滞特性具有多值映射关系,不同的输入频率下,等值的输入有不同的输出,即输出存在不确定性,而量子比特具有状态记忆和纠缠相干态特性,一个量子比特可以表征两种不同的结果。所以,量子比特的输出不确定性与迟滞输出不确定性相对应。针对柔性关节的迟滞特性,提出了一种量子RBF神经网络混合结构迟滞模型,其由量子比特神经网络和完成非线性映射的量子比特神经网络串联构成。在混合结构迟滞模型中,采用一个量子RBF神经网络对谐波减速器迟滞建模,获得柔性关节所表现出的迟滞特性,之后串联第二个量子RBF神经网络,目的是实现非线性映射,提高所提出的迟滞模型的泛化能力。在所提出的模型学习中,引入深度神经网络中Adam优化算法,有效地提高了模型学习速度。本文主要是对含有谐波减速器的工业机器人柔性关节实验数据进行分析与建模,并以在不同状态条件下的实验数据对所提出的量子RBF神经网络混合结构迟滞模型和在线序列极限学习机迟滞混合模型,进行试验验证。量子RBF神经网络混合结构迟滞模型在预测误差效果优于在线序列极限学习机迟滞混合模型,但模型结构相对复杂。通过使用运算能力不同平台,两种模型都能有效地对迟滞特性进行建模。
张馨[10]（2020）在《刚柔混合线驱动仿生机械手的设计与分析》文中进行了进一步梳理随着机器人技术的不断发展,人们对机械手的要求也越来越高。一个性能优良的仿生手可广泛地应用于人体假肢、生活服务以及军事领域等各个方面。传统的刚性机械手不具有柔顺性,故而对控制精度的要求较高,且容易对抓取的物体造成损伤。而现在的大多数的软体手通常用气体来驱动,制作过程不便,且需要外部气动元件进行供气,受到了重量及空间的限制。因此,本文设计了一个新型的刚柔混合仿生手。该装置采用柔性关节和刚性指骨进行连接,制作过程简单,经济轻便,具有较好的柔顺性,能够抓取各种形状的物体。本文的具体研究内容为:设计了一种刚柔混合仿生手。通过研究仿生学机理,基于人手结构及抓握方式设计了刚柔混合仿生手。它包括五个手指,每个手指包括两段硅胶柔顺关节及三段刚性指骨,采用欠驱动腱绳传动作为其传动方式。同时设计了回弹系统并对驱动源进行了选型计算。最后在Solidworks中建立了三维模型。建立了仿生手的运动学模型。通过分段常曲率法建立了驱动空间-关节变量空间以及关节变量空间-任务空间的映射关系,并利用D-H方法求解了手指的末端坐标,且在MATLAB软件中进行了有关于运动学的仿真,得到了各手指指尖的运动空间,结果显示拇指与其余手指交互范围较大,验证了该装置抓取范围的合理性。建立了手指的力学模型,并分析了影响柔顺关节因素。基于Yeoh本构模型对柔顺关节进行了分析,通过ANSYS有限元分析及硅胶拉伸试验,对柔顺关节的截面形状及所用硅胶硬度进行了优化。最后通过ANSYS动力学仿真分析了柔顺关节的动态特征。完成了实物制作,并且基于Arduino控制板搭建了实验平台,对手指弯曲进行简单的控制。测出了仿生手的相关性能,并完成了对不同实物的抓取实验,结果显示仿生手有很好自适应能力,能完成对多种物体的抓取。最终,通过实验和理论分析,刚柔混合仿生手制作简单,且具有较好的自适应性,抓取日常生活物体具有较好的效果。
二、基于混合方法的柔性材料建模的研究与实现（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、基于混合方法的柔性材料建模的研究与实现（论文提纲范文）
（1）基于蝎子体表感受器的仿生柔性应变传感元件制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景与意义 |
| 1.2 柔性应变传感器工作原理及其性能参数 |
| 1.2.1 柔性应变传感器分类与工作原理 |
| 1.2.2 柔性电阻式应变传感器敏感机制 |
| 1.2.3 柔性应变传感器性能参数 |
| 1.3 以材料为主构建的柔性应变传感器研究现状 |
| 1.3.1 基于金属系功能材料的柔性应变传感器 |
| 1.3.2 基于碳系功能材料的柔性应变传感器 |
| 1.3.3 基于其它功能材料的柔性应变传感器 |
| 1.4 以结构为主构建的柔性应变传感器研究现状 |
| 1.4.1 基于表面结构的柔性应变传感器 |
| 1.4.2 基于内部结构的柔性应变传感器 |
| 1.4.3 基于织物结构的柔性应变传感器 |
| 1.4.4 基于仿生结构的柔性应变传感器 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 蝎子体表感受器超敏、全向感知机理与建模分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 生物原型的选取及其体表感受器分类 |
| 2.2.1 生物原型的选取 |
| 2.2.2 蝎子体表感受器的分类 |
| 2.3 蝎子体表缝感受器结构表征与形态分析 |
| 2.4 蝎子体表缝感受器超敏、全向感知机理分析与建模 |
| 2.4.1 蝎子缝感受器缝单元超敏感知机理 |
| 2.4.2 蝎子缝感受器缝阵列结构全向感知机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于直线型沟槽单元的仿生柔性应变传感元件 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于蝎子缝感受器缝单元单体结构设计、优化与有限元分析 |
| 3.3 基于V型沟槽结构的仿生柔性应变传感元件制备 |
| 3.4 仿生电阻式应变柔性传感元件性能表征及其应用探索 |
| 3.4.1 仿生电阻式应变柔性传感元件性能表征 |
| 3.4.2 仿生柔性传感元件应用探索 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于直线型沟槽的组合仿生功能性柔性应变传感元件 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超疏水纸基柔性应变传感元件组合仿生设计与制备 |
| 4.3 仿生超疏水柔性应变传感元件形貌表征与工作机理 |
| 4.3.1 仿生超疏水柔性应变传感元件形貌表征 |
| 4.3.2 仿生超疏水柔性应变传感元件工作机理 |
| 4.4 仿生超疏水纸基柔性应变传感元件的性能表征 |
| 4.4.1 传感性能表征 |
| 4.4.2 疏水性能表征 |
| 4.5 仿生超疏水纸基柔性应变传感元件应用探索 |
| 4.5.1 可穿戴应用探索 |
| 4.5.2 水环境下的应用探索 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于曲线型沟槽的仿生全向超敏柔性应变传感元件 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全向感知结构的设计与优化 |
| 5.2.1 两种沟槽结构单元的几何形态有限元分析 |
| 5.2.2 阵列分布形式优化有限元分析 |
| 5.2.3 曲状沟槽结构的设计与优化 |
| 5.3 全向感知超敏传感元件的制备及其形貌表征 |
| 5.3.1 全向感知超敏传感器的制备流程 |
| 5.3.2 全向感知超敏传感器的形貌表征 |
| 5.4 全向感知超敏传感元件的工作机理与性能表征 |
| 5.4.1 全向感知超敏传感元件的工作机理 |
| 5.4.2 全向感知超敏传感元件的基本性能参数表征及其测试方法 |
| 5.4.3 全向感知超敏传感元件的全向感知性能表征 |
| 5.4.4 全向感知超敏传感元件的振动波形识别与检测 |
| 5.5 全向性感知超敏传感元件的应用探索 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间获得的荣誉奖励 |
| 附录3 攻读博士学位期间主持/参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（2）温度-应力双场耦合作用下沥青路面黏弹性力学响应多尺度分析（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 基于唯象理论的沥青路面结构响应特性与损伤演化行为研究 |
| 1.2.2 沥青混合料细观结构建模研究 |
| 1.2.3 基于均匀化原理的有效参数预测研究 |
| 1.2.4 沥青路面力学响应多尺度分析方法研究 |
| 1.2.5 温度-应力双场耦合作用下沥青路面力学响应分析机制研究 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 沥青混合料三维细观结构模型构建 |
| 2.1 试件准备 |
| 2.1.1 沥青混合料级配 |
| 2.1.2 动态模量试件准备 |
| 2.1.3 CT扫描试件准备 |
| 2.2 沥青混合料X-ray CT断层扫描研究 |
| 2.2.1 X-ray CT扫描技术原理 |
| 2.2.2 X-ray CT设备与扫描参数 |
| 2.2.3 沥青混合料断层图像 |
| 2.3 数字图像处理研究 |
| 2.3.1 图像滤波 |
| 2.3.2 最大类间方差阈值分割 |
| 2.3.3 改进的最大类间方差阈值分割 |
| 2.3.4 基于标记符的分水岭分割 |
| 2.4 沥青混合料细观结构建模研究 |
| 2.4.1 三维模型可视化方法 |
| 2.4.2 三维细观结构重构与数值化方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 细观尺度模型建立及多尺度模型参数确定 |
| 3.1 细观尺度有限元模型 |
| 3.2 多尺度模型参数确定 |
| 3.2.1 细观尺度模型参数 |
| 3.2.2 宏观尺度模型参数 |
| 3.3 基于不同细观结构建模方法的沥青混合料黏弹特性预测 |
| 3.3.1 基于图像处理的二维建模方法 |
| 3.3.2 基于随机骨料生成算法二维建模方法 |
| 3.3.3 沥青混合料复数模量预测结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 温度-应力双场耦合作用下沥青路面宏观力学响应模拟 |
| 4.1 典型实测气象资料 |
| 4.2 路面温度场模拟相关热力学原理 |
| 4.3 路面温度场有限元模拟 |
| 4.3.1 宏观尺度有限元模型 |
| 4.3.2 路面温度场模拟结果分析 |
| 4.4 路面温度应力有限元模拟 |
| 4.4.1 温度应力有限元分析模型 |
| 4.4.2 温度应力理论 |
| 4.4.3 初始温度场 |
| 4.4.4 路面温度应力模拟结果分析 |
| 4.5 温度-应力双场耦合作用下宏观路面力学响应模拟 |
| 4.5.1 热-力耦合有限元模型 |
| 4.5.2 温度-应力双场耦合方法 |
| 4.5.3 不同工况下沥青路面宏观尺度力学响应分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 温度-应力双场耦合作用下沥青路面力学响应多尺度分析 |
| 5.1 多尺度耦合分析机制建立 |
| 5.2 温度荷载作用下沥青路面多尺度力学响应分析 |
| 5.3 不同工况下沥青路面多尺度力学响应分析 |
| 5.3.1 第一主应力分析 |
| 5.3.2 第一主应变分析 |
| 5.3.3 Mises应力分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文及参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（3）振动弛张筛动力学特性与关键部件研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 课题主要工作 |
| 2 弛张筛筛面建模理论及模型试验分析 |
| 2.1 近似几何模型 |
| 2.2 悬挂软线模型 |
| 2.3 压杆模型 |
| 2.4 筛面实际挠度测试 |
| 2.5 基于超静定压杆模型的筛面挠度分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 弛张筛筛面动力学特性及样机试验分析 |
| 3.1 基于有限元法的筛面材料力学参数识别 |
| 3.2 振动式弛张筛复合振动激励条件下的筛面柔性体模型 |
| 3.3 复合激励条件下的筛面样机试验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 振动弛张筛多自由度动力学建模、分析及样机试验分析 |
| 4.1 振动弛张筛多自由度刚体建模 |
| 4.2 基于小阻尼近似的线性动力学模型 |
| 4.3 圆振动弛张筛的振动试验测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 振动弛张筛剪切橡胶弹簧的动态模型辨识和温度场分析 |
| 5.1 基于弹性混合阻尼模型的弹簧参数辨识 |
| 5.2 基于遗传算法和状态空间法的联合求解 |
| 5.3 剪切橡胶弹簧的温度场分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于绝对节点坐标法的大变形软体结构动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 柔性多体系统动力学建模方法研究进展 |
| 1.2.1 绝对节点坐标法 |
| 1.2.2 混合坐标法 |
| 1.2.3 共旋坐标法 |
| 1.2.4 几何精确法 |
| 1.3 接触碰撞建模方法研究进展 |
| 1.3.1 恢复系数法 |
| 1.3.2 连续力模型 |
| 1.3.3 罚函数法 |
| 1.3.4 拉格朗日乘子法 |
| 1.4 摩擦模型 |
| 1.5 柔性多体系统动力学的实验研究概述 |
| 1.6 柔性多体系统动力学的计算方法研究进展 |
| 1.6.1 积分算法 |
| 1.6.2 稀疏矩阵技术和并行计算策略 |
| 1.7 柔性多体系统动力学存在的问题与挑战 |
| 1.8 本文主要研究内容与组织结构 |
| 1.9 本章小结 |
| 第二章 超弹性大变形硅胶梁的动力学研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于ANCF高阶梁单元的质量阵和外力阵 |
| 2.3 非线性本构模型的弹性力阵 |
| 2.3.1 Arruda-Boyce模型 |
| 2.3.2 Neo-Hookean模型 |
| 2.3.3 Gent模型 |
| 2.3.4 Yeoh模型 |
| 2.4 基于ANCF高阶梁单元的静力学和动力学方程 |
| 2.4.1 静平衡方程和计算方法 |
| 2.4.2 动力学方程和计算方法 |
| 2.5 硅胶梁的静力学仿真分析与实验验证 |
| 2.5.1 不同非线性模型的名义应力与拉伸比之间的关系 |
| 2.5.2 静力学仿真与实验研究 |
| 2.6 硅胶梁的动力学仿真分析与实验验证 |
| 2.6.1 硅胶梁的DIC测量技术 |
| 2.6.2 悬臂硅胶梁的动力学仿真和实验验证 |
| 2.6.3 单元收敛性分析 |
| 2.6.4 不可压缩常数的收敛性分析 |
| 2.6.5 阻尼效应 |
| 2.6.6 三种非线性本构模型的比较 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 非线性大变形硅胶板的动力学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于ANCF高阶板单元的质量阵和外力阵 |
| 3.3 基于ANCF高阶板单元的静力学与动力学方程 |
| 3.4 硅胶板的仿真分析与实验验证 |
| 3.4.1 静力学仿真与实验研究 |
| 3.4.2 动力学仿真与实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 气动软体致动器的准静态研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 气动软体致动器的准静态建模 |
| 4.2.1 非线性本构模型的单元弹性力阵及其导数阵 |
| 4.2.2 单元外力阵及其导数阵 |
| 4.2.3 单元接触力阵及其导数阵 |
| 4.2.4 静平衡方程和计算方法 |
| 4.3 气动软体致动器的准静态仿真分析和实验验证 |
| 4.3.1 两气腔软体致动器的仿真分析 |
| 4.3.2 四气腔软体致动器的仿真分析和实验验证 |
| 4.3.3 十气腔软体致动器的仿真分析和实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 气动软体机器人的动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 四气腔软体致动器的动力学建模和仿真分析 |
| 5.2.1 动力学模型 |
| 5.2.2 动力学仿真分析 |
| 5.3 四气腔软体爬行机器人的动力学建模、仿真分析与实验研究 |
| 5.3.1 摩擦模型 |
| 5.3.2 综合考虑多点接触和摩擦时的系统动力学方程和计算方法 |
| 5.3.3 软体爬行机器人的动力学仿真分析与实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目与获得的奖励 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（5）低形变敏感度柔性微波滤波器的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 柔性微波滤波器的研究现状 |
| 1.2.2 液态金属的柔性滤波器的研究现状 |
| 1.2.3 研究现状总结与归纳 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 基于刻蚀凹槽和加载开路枝节的平行耦合结构柔性微波滤波器设计与实现 |
| 2.1 柔性滤波器的设计及建模仿真方法探究 |
| 2.1.1 滤波器性能参数 |
| 2.1.2 形变程度参数讨论 |
| 2.2 基于平行耦合结构滤波器的低形变敏感性优化方法 |
| 2.2.1 耦合微带线弯曲性能分析 |
| 2.2.2 刻蚀周期方槽的平行耦合结构柔性带通滤波器 |
| 2.2.3 加载开路枝节的平行耦合结构柔性带通滤波器 |
| 2.2.4 实验验证与结果对比分析 |
| 2.3 新型液态金属发夹结构的柔性带通微波滤波器 |
| 2.3.1 发夹型谐振器弯曲性能分析 |
| 2.3.2 低形变敏感度的新型发夹谐振器结构设计 |
| 2.3.3 柔性仿真结果对比及实物加工 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于缺陷地结构柔性微波滤波器的优化与实现 |
| 3.1 基于缺陷地结构的超宽带柔性滤波器优化设计 |
| 3.1.1 哑铃型缺陷地弯曲谐振特性分析 |
| 3.1.2 加载缺陷地的平行耦合柔性带通滤波器 |
| 3.1.3 柔性仿真结果对比分析及实测验证 |
| 3.2 基于液态金属的新型缺陷地结构的超宽带柔性滤波器 |
| 3.2.1 新型缺陷地结构超宽带柔性滤波结构 |
| 3.2.2 低形变敏感度原因分析 |
| 3.2.3 液态金属加工实现与实测结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的成果目录 |
（6）压电晶片驱动的新型柔性微动平台热-压电-力耦合分析与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 压电材料及其特性 |
| 1.4 压电微驱动器及微动平台 |
| 1.4.1 压电微驱动器的分类 |
| 1.4.2 微动平台的分类 |
| 1.5 国内外研究现状 |
| 1.5.1 压电弯曲驱动器 |
| 1.5.2 微动平台 |
| 1.5.3 压电微动系统控制方法 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 压电晶片驱动器的设计与建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电材料的热压电本构方程及其参数耦合 |
| 2.3 电场和热电复合场下的压电晶片驱动器挠度方程 |
| 2.3.1 电载荷下压电晶片驱动器的静力学弯曲特性分析 |
| 2.3.2 热载荷下压电晶片驱动器的静力学弯曲特性分析 |
| 2.3.3 压电晶片驱动器的静力学挠度方程 |
| 2.4 压电晶片驱动器静力学模型仿真与实验 |
| 2.4.1 热电复合场检测系统搭建 |
| 2.4.2 电载荷下静力学改进模型的仿真与实验 |
| 2.4.3 热-压电耦合静力学改进模型的仿真与实验 |
| 2.5 外部力载荷下的单层压电晶片驱动器挠度方程 |
| 2.6 压电晶片驱动器的设计与优化 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 柔性压电微动平台的设计与静力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔性压电晶片微动平台设计、制备及其工作原理 |
| 3.3 柔性压电微动平台的静力学建模 |
| 3.3.1 柔性铰链及其柔度矩阵 |
| 3.3.2 等效柔度矩阵及坐标变换 |
| 3.3.3 热-压电-力耦合静力学模型 |
| 3.4 柔性压电微动平台热电复合场仿真及实验验证 |
| 3.4.1 检测系统原理与搭建 |
| 3.4.2 仿真分析及实验验证 |
| 3.5 结构尺寸变化对柔性压电微动平台输出行程和固有频率影响 |
| 3.5.1 结构尺寸变化对输出行程影响 |
| 3.5.2 结构尺寸变化对固有频率影响 |
| 3.6 输入电压受限时的柔性压电微动平台运动范围 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 柔性压电微动平台热-压电-力耦合动力学建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性压电微动平台的动力学建模 |
| 4.2.1 拉格朗日方程 |
| 4.2.2 内部各参数耦合关系 |
| 4.2.3 柔性压电晶片微动平台的动力学建模 |
| 4.3 温度变化对柔性压电微动平台等效刚度和固有频率影响 |
| 4.3.1 柔性压电晶片微动平台的固有频率 |
| 4.3.2 温度变化影响下的等效刚度和固有频率 |
| 4.4 柔性压电微动平台动力学模型的仿真和实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 柔性压电微动平台的位姿解耦伺服控制与验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于ESO的柔性压电微动平台滑模控制 |
| 5.2.1 变量转换矩阵和温度补偿 |
| 5.2.2 滑模控制的抖振 |
| 5.2.3 扩张状态观测器的结构设计 |
| 5.2.4 基于扩张状态观测器的滑模控制器设计 |
| 5.3 柔性压电微动平台位姿解耦伺服系统实验验证 |
| 5.3.1 位姿解耦伺服系统构建与参数设置 |
| 5.3.2 电场及热电复合场下的位姿解耦伺服控制实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果及奖励 |
| 附件 |
（7）基于双目视觉的双关节柔性机械臂振动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 柔性机械臂建模研究现状 |
| 1.3.2 振动测量研究现状 |
| 1.3.3 振动控制研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 双关节柔性机械臂动力学建模 |
| 2.1 双关节柔性机械臂系统 |
| 2.2 双关节柔性机械臂动力学建模 |
| 2.2.1 建模方法选取 |
| 2.2.2 单关节柔性机械臂建模 |
| 2.2.3 双关节柔性机械臂动力学建模 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于双目视觉的双关节柔性机械臂振动位移测量 |
| 3.1 双目视觉测量系统的硬件选型 |
| 3.2 双目视觉测量系统的标定 |
| 3.2.1 相机成像模型 |
| 3.2.2 双目视觉系统测量原理 |
| 3.2.3 双目相机标定原理 |
| 3.2.4 双目视觉测量系统标定实验 |
| 3.2.5 振动信息提取方法 |
| 3.3 双目视觉测量系统的图像处理程序 |
| 3.4 振动测量实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 双关节柔性机械臂振动控制实验 |
| 4.1 PID控制器 |
| 4.2 基于DE算法的PID控制器设计 |
| 4.2.1 DE算法思想 |
| 4.2.2 DE算法的基本步骤 |
| 4.2.3 DE算法参数研究与改进 |
| 4.2.4 基于DE算法优化的PID控制器 |
| 4.3 振动控制仿真 |
| 4.3.1 控制仿真系统设计 |
| 4.3.2 PID参数优化实验 |
| 4.4 振动主动控制实验 |
| 4.4.1 实验平台 |
| 4.4.2 振动主动控制方案 |
| 4.4.3 实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（8）订单波动制造环境下生产者行为仿真研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 创新点总结 |
| 2 相关研究文献综述 |
| 2.1 制造系统概述 |
| 2.1.1 制造系统的起源与发展 |
| 2.1.2 制造系统面临的订单波动环境 |
| 2.2 制造系统的建模与仿真研究综述 |
| 2.2.1 仿真模型与仿真分析方法概述 |
| 2.2.2 仿真建模在制造系统中的应用 |
| 2.2.3 制造系统组织集成建模与仿真 |
| 2.3 制造系统的生产者行为相关研究综述 |
| 2.3.1 学习和遗忘行为研究 |
| 2.3.2 合作行为研究 |
| 2.3.3 失误和检验行为研究 |
| 2.4 文献小结 |
| 3 制造系统组织集成仿真建模 |
| 3.1 制造系统组织集成仿真模型的构建原理 |
| 3.1.1 模型总体结构 |
| 3.1.2 人机协同生产过程描述 |
| 3.1.3 生产者智能体模型的构建原理 |
| 3.1.4 离散制造过程模型的构建原理 |
| 3.2 订单波动环境描述与评价指标定义 |
| 3.2.1 订单波动环境 |
| 3.2.2 评价指标 |
| 3.3 制造系统组织集成仿真模型的构建方法 |
| 3.3.1 建模与仿真工具的选择 |
| 3.3.2 模块设置 |
| 3.3.3 离散制造过程模型的构建方法 |
| 3.3.4 机器智能体模型的构建方法 |
| 3.3.5 生产者智能体模型的构建方法 |
| 3.3.6 管理者智能体模型的构建方法 |
| 3.4 制造系统组织集成仿真建模方法的应用 |
| 3.4.1 某机加零部件制造系统基本信息 |
| 3.4.2 制造系统组织集成仿真模型验证 |
| 3.4.3 订单波动制造环境下生产者行为的仿真分析过程 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 批量波动环境下的生产者学习和遗忘行为仿真分析 |
| 4.1 生产者学习和遗忘行为集成建模 |
| 4.1.1 学习和遗忘行为的描述方法 |
| 4.1.2 学习和遗忘行为的建模方法 |
| 4.2 人员柔性水平定义 |
| 4.3 批量波动环境下人员柔性水平对系统性能的影响分析 |
| 4.3.1 仿真实验设置 |
| 4.3.2 仿真结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 新产品引入波动环境下的生产者合作行为仿真分析 |
| 5.1 生产者合作行为集成建模 |
| 5.1.1 合作生产过程描述 |
| 5.1.2 换线操作研究现状 |
| 5.1.3 合作换线行为的建模原理和方法 |
| 5.2 新产品引入波动环境下基于规则的合作策略对系统性能的影响分析 |
| 5.2.1 仿真实验设置 |
| 5.2.2 仿真结果与讨论 |
| 5.3 适应性合作策略及其集成建模 |
| 5.3.1 适应性合作策略的提出 |
| 5.3.2 复杂适应系统理论 |
| 5.3.3 适应性合作策略的设计 |
| 5.3.4 适应性合作策略的建模方法 |
| 5.4 新产品引入波动环境下适应性合作策略对生产周期的优化分析 |
| 5.4.1 仿真实验设置 |
| 5.4.2 仿真结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 新产品引入波动环境下的生产者失误和检验行为仿真分析 |
| 6.1 生产者失误和检验行为集成建模 |
| 6.1.1 失误行为的描述方法 |
| 6.1.2 不合格品的检验处理流程 |
| 6.1.3 失误和检验行为的建模方法 |
| 6.2 新产品引入波动环境下失误率对系统性能的影响分析 |
| 6.2.1 仿真实验设置 |
| 6.2.2 仿真结果与讨论 |
| 6.3 新产品引入波动环境下检验策略和检验率对系统性能的优化分析 |
| 6.3.1 仿真实验设置 |
| 6.3.2 仿真结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）轻型工业机器人柔性关节迟滞特性分析与建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 课题的研究背景与意义 |
| §1.2 国内外研究现状和研究内容 |
| §1.2.1 国内外轻型工业机器人柔性关节的研究背景 |
| §1.2.2 迟滞特性建模的研究现状 |
| §1.3 论文的结构安排 |
| 第二章 轻型工业机器人柔性关节特性分析与建模研究 |
| §2.1 轻型工业机器人柔性关节的结构与工作原理 |
| §2.2 柔性关节的迟滞特性分析 |
| §2.3 柔性关节的迟滞建模方法 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 轻型工业机器人GP7的实验平台 |
| §3.1 GP7实验平台的整体结构 |
| §3.2 机器人人机交互原理 |
| §3.3 机器人网络通信方法 |
| §3.4 柔性关节的数据采集 |
| §3.5 本章小结 |
| 第四章 轻型工业机器人柔性关节迟滞特性的在线序列极限学习机混合建模 |
| §4.1 类迟滞算子的构建 |
| §4.2 在线序列极限学习机(OS-ELM) |
| §4.3 类迟滞算子与OS-ELM串联的迟滞混合模型 |
| §4.4 OS-ELM迟滞混合模型验证 |
| §4.5 本章小结 |
| 第五章 量子RBF神经网络混合结构的轻型工业机器人柔性关节迟滞建模 |
| §5.1 量子RBF神经网络(QRBFNN) |
| §5.2 量子RBF神经网络混合结构迟滞模型的构建 |
| §5.3 量子神经网络混合结构迟滞模型的实现 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| §6.1 两种建模实验结果比较分析 |
| §6.2 主要工作总结与结论 |
| §6.3 课题展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（10）刚柔混合线驱动仿生机械手的设计与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外机械手研究现状 |
| 1.2.1 腱传动机械手研究现状 |
| 1.2.2 连杆传动机械手研究现状 |
| 1.3 柔性仿生手研究现状 |
| 1.3.1 纤维增强型软体手 |
| 1.3.2 变刚度型软体手 |
| 1.3.3 气动网格型软体手 |
| 1.3.4 绳索驱动型软体手 |
| 1.4 仿生手的未来发展趋势 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 2 刚柔混合仿生手的仿生机理和结构设计 |
| 2.1 仿生手的仿生机理 |
| 2.2 仿生手的整体结构设计 |
| 2.2.1 仿生手的手指结构 |
| 2.2.2 仿生手的手掌结构 |
| 2.3 动力系统的设计 |
| 2.3.1 驱动舵机的选择 |
| 2.3.2 传动系统的设计 |
| 2.4 回弹系统的设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 刚柔混合仿生手的运动学建模及仿真 |
| 3.1 运动学建模概述 |
| 3.2 刚柔混合仿生手运动学分析 |
| 3.2.1 刚柔混合仿生手运动学建模 |
| 3.2.2 刚柔混合仿生手正运动学 |
| 3.3 刚柔混合仿生手运动空间 |
| 3.3.1 单手指运动空间分析 |
| 3.3.2 整体运动空间分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 刚柔混合仿生手力学分析及有限元仿真 |
| 4.1 刚柔混合仿生手力学模型概述 |
| 4.1.1 静力学模型概述 |
| 4.1.2 硅胶力学模型概述 |
| 4.2 刚柔混合仿生手有限元仿真 |
| 4.2.1 材料仿真参数的获取 |
| 4.2.2 有限元模型的建立 |
| 4.3 柔顺关节各因子对弯曲性能的影响 |
| 4.3.1 不同截面形状对柔顺关节弯曲性能的影响 |
| 4.3.2 不同硅胶硬度对柔顺关节弯曲性能的影响 |
| 4.4 柔顺关节的动力学仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 刚柔混合仿生手的实物制作与抓取实验 |
| 5.1 实物制作 |
| 5.1.1 材料的选择 |
| 5.1.2 模具灌注柔顺关节 |
| 5.1.3 实物的装配 |
| 5.2 试验平台的搭建 |
| 5.2.1 控制电路的搭建 |
| 5.2.2 控制面板的设置 |
| 5.3 刚柔混合仿生手的抓取实验 |
| 5.3.1 仿生手的性能分析 |
| 5.3.2 刚柔混合仿生手的抓取实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、基于混合方法的柔性材料建模的研究与实现（论文参考文献）
- [1]基于蝎子体表感受器的仿生柔性应变传感元件制备及其性能研究[D]. 刘林鹏. 吉林大学, 2021(01)
- [2]温度-应力双场耦合作用下沥青路面黏弹性力学响应多尺度分析[D]. 张壮. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]振动弛张筛动力学特性与关键部件研究[D]. 武继达. 中国矿业大学, 2020(07)
- [4]基于绝对节点坐标法的大变形软体结构动力学研究[D]. 徐齐平. 上海交通大学, 2020
- [5]低形变敏感度柔性微波滤波器的研究与设计[D]. 李杨柳. 北京邮电大学, 2020(05)
- [6]压电晶片驱动的新型柔性微动平台热-压电-力耦合分析与控制[D]. 陈宁. 山东大学, 2020(08)
- [7]基于双目视觉的双关节柔性机械臂振动控制研究[D]. 高飞彪. 安徽理工大学, 2020(04)
- [8]订单波动制造环境下生产者行为仿真研究[D]. 王奕祺. 北京科技大学, 2020(01)
- [9]轻型工业机器人柔性关节迟滞特性分析与建模研究[D]. 司亚. 桂林电子科技大学, 2020(04)
- [10]刚柔混合线驱动仿生机械手的设计与分析[D]. 张馨. 北京交通大学, 2020(03)