针对水下抛石基床整平需求,设计一套基于挖掘机三自由度液压机械臂的自动整平系统。对臂架机械结构进行适应性改造,通过试验计算其作业负载,结合有限元法验证改造结构的可靠性。基于D-H法和几何法搭建臂架正、逆运动学模型,将铲尖轨迹运动转换为臂架各构件的协同控制。设计基于PID控制的臂架电液比例位置控制系统,通过AMESim验证了臂架驱动控制系统方案的可行性。结合北斗定位技术,搭建臂架自动整平系统架构,提出适用于工程应用场景的定位、整平作业流程。最后,通过工程试验和应用对自动整平系统进行了验证。试验和应用结果表明采用三自由度液压机械臂的基床整平效率更高、成本更低,整平精度也满足施工要求。

针对3-RRRU并联机器人控制精度问题,基于空间矢量法建立运动学正解模型以及误差模型,详细分析了机器人各结构误差源对控制精度的影响。仿真结果表明驱动角度误差分布在0.001°~0.01°时,第一支链的驱动角误差对被控终端的精度影响最大为84.2um;连杆加工误差在0.01mm^0.1mm变化时,靠近动平台的被动杆为0.1mm时对被控终端精度影响最大,其最大误差值为137.2um;静、动平台的外接圆半径加工误差为0.1mm时,机器人终端最大误差为568.4um。因此,对于线性连杆加工误差和角度误差源,连杆加工误差对多支链、多连杆机器人精度的影响高于角度误差,且静、动平台的加工误差对机器人的终端控制精度影响最大,为后续机器人结构的最优化设计提供了理论依据。

为了实现复杂环境下的农用车辆路径跟踪控制，提出了基于单神经元自适应PID的路径跟踪控制方法。首先，建立了农用车辆运动学模型和电动助力转向系统模型，为后续的控制算法的设计打下模型基础。其次，设计了单神经元自适应PID控制策略，为了消除频繁控制引起的振荡，根据实际转角控制精度的要求，设置合理死区作为转角跟踪误差，利用带监督的赫步学习规则对神经元进行训练，在Matlab/Simulink环境下构建控制模型。试验和仿真结果表明，基于SNAPID的农用车辆路径跟踪控制精度较高，在直线行驶工况下，最大偏差在3.2cm以内，平均偏差在0.92cm以内;在曲线行驶工况下，最大偏差在4.3cm以内，平均偏差在1.03cm以内。

凸轮型线的设计在配气机构设计中至关重要,而型线的设计主要在于工作段的设计。利用AVL EXCITE Timing Drive建立柴油机配气机构单阀系运动学模型,并在模型的基础上进行多项动力加速度凸轮型线的设计。设计单因素试验,分析了函数中各个参数对接触应力、跃度、润滑系数的影响规律。然后设计正交试验,获得满足动力学要求的参数组合,通过极差分析,得出了各参数对接触应力、跃度、润滑系数的影响显著性。研究结果表明各参数对接触应力的影响显著性顺序为c4>p>n>m;对跃度的影响显著性顺序为n>p>m>c4;对润滑系数的影响显著性顺序为c4>p>n>m。

针对机器人不同运动学的建模方法,以KUKA机器人KR16-2为模型,分别采用Craig和Spong的D-H方法(全称Denavit-Hartenberg方法),建立D-H坐标系,建立机器人运动学模型,求解正逆运动学方程,并利用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对机器人正逆运动学进行示教验证。通过两种D-H方法比较验证了机器人运动学模型的正确性与合理性,同时,在末端三关节轴线相交于一点的六自由度工业机器人中,两种不同D-H方法除了在模型建立上不同外,其最终正逆运动学求解一致。

为分析五轴精雕机能否实现正确运动,使用机器人D-H法构建五轴精雕机的运动学模型。利用运动学模型求解运动学方程的正逆解,并采用蒙特卡洛法进行工作空间分析,验证运动学模型的正确性;基于ADAMS验证整机模型的正确性并建立运动学和动力学方程,以此进行运动学和动力学仿真分析。得到了机床设计极限时进给驱动力的大小,Z轴为7500 N左右,其余轴均为10000 N左右。为控制系统的设计、滚珠丝杠和电动机的选型提供参考。

建立了一种两自由度并联机构的运动学模型，给出了机构的雅克比矩阵，基于Kane方程推导了该并联机构的动力学模型。结合机构的工程应用实例，采用Matlab编程对动力学模型进行了实际计算，并绘制了机构所需驱动力的变化曲线，将该结果与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了所建动力学模型的正确性。同时还给出了该机构在不同运动速度下各驱动力分量的变化情况，结果显示在高速运动时其动力学特性显著增强。

文章对五轴机床控制系统在开启或者关闭RPCP功能模式下，基于UG的后置处理器的实现及双转台五轴机床的运动学模型进行了研究。在分析了RPCP的功能特点后，以牧野V33-5XB五轴立式加工中心后置处理器的开发为例，阐述了G43.4代码的设置流程及RPCP与非RPCP模式下“机床”参数项的不同设置，由此论证RPCP功能对后置处理器构建的影响。最后在分析双转台五轴机床的坐标系平移与旋转变换关系图的基础上，提出线性变换矩阵及逆矩阵的运动学模型，并推导出两旋转轴运动及三轴直线轴运动的坐标公式。

非对称4自由度3SPS＋PS并联机构中,4条支链在联接动静平台四个角点,以该机构为研究对象,建立了机构模型与运动学模型,并得到运动雅克比矩阵。根据运动雅克比矩阵与力雅克比矩阵的对偶关系,得到机构的力雅克比矩阵。给定动平台的负载及位置,建立受力模型,分析当负载在作用点0°~360°变化时,四个移动副的受力情况。采用MATLAB软件画出其受力图。运动学模型的建立以及分析结果对该平台样机的控制以及强度校核有指导意义。

根据双活塞液压自由活塞发动机样机活塞组件动力学模型,推导出活塞组件的自激振动方程;运用相轨迹法研究了活塞组件系统的稳定性;采用傅里叶展开法推导出活塞组件稳态运动的一阶解析解,以及活塞组件的幅频特性;提出液压自由活塞发动机稳定运行的必要条件,和通过负载特性确定活塞组件稳态工作频率的方法.