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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 刘冲 陆志国 颜世玉 于清文
根据动力学方程,利用Matlab/Simulink建立了欠驱动两杆机械臂Pendubot的仿真模型和控制器。控制器包括摆起控制器、平衡控制器和切换控制器。摆起控制器采用部分反馈线性化方法,平衡控制器采用线性二次型调节器(LQR)。首先进行Pendubot系统的摆起控制,然后当接近竖直向上的位置时,将控制器转换为平衡控制器。该仿真实验有利于培养学生的实际动手能力、独立思考能力和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 刘冲 陆志国 颜世玉 于清文
将典型的两自由度欠驱动机械系统"旋转激励的平移振荡器"(TORA)作为一个基准系统进行了仿真实验的开发。介绍了TORA系统的特点和动力学方程,采用Matlab/Simulink建立TORA系统的仿真实验平台,采用PD控制器进行控制,通过改变系统的参数分析各参数对系统的影响。该仿真模型能够加深学生对TORA系统的理解,有助于欠驱动系统的理论教学和实验教学。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 颜世玉 刘冲 陆志国 于清文
以二阶非线性系统为研究对象设计滑模面,采用滑模控制器分别进行平衡控制和轨迹跟踪控制。在滑模控制器的设计中,采用指数趋近律,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。在控制器中,采用饱和函数代替符号函数,对抖振现象进行抑制。采用Matlab/Simulink软件建立了滑模控制仿真实验系统,能够进行平衡控制和轨迹跟踪控制,并对实验结果进行了分析。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王新 王新庆 文岩 李世庆 王继荣
文章利用MATLAB图形用户界面功能,将机械臂的建模、运动学、动力学、运动控制算法和实时仿真集成到虚拟仿真软件中。并在机械臂仿真实现基础上,通过ROS网页交互功能连接真实机械臂,开发出机械臂远程控制实验平台。最后,通过UR3机械臂的远程控制验证了该实验平台的可行性。以虚拟仿真软件进行机械臂仿真,是对“机器人学”课程理论基础知识的具体运用,而通过网页的机械臂远程控制实验,则使机械臂仿真与实物实验结合起来,对“机器人学”课程教学改革起到促进作用。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邓晓燕 林灿光 施翔宇 吴泽荣 陈浩彬
利用Z-Y-Z欧拉旋转法对五自由度机械臂进行了正运动学分析和逆运动学的求解,以控制机械臂在关节空间和笛卡尔空间中的运动。为能够简便地验证运动学分析的结果和避免给实体机械臂发送不恰当的指令,以Qt Widgets为开发框架,利用OpenGL图形程序接口建立了五自由度机械臂三维仿真实验平台。该系统能较好地反映机械臂的运动,实时执行目标抓取,对机械臂运动学的研究和教学起到了促进作用。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
殷孝雎 周莉 孙志强 郑闯 李波
为了使机械臂适应智能制造业高灵活度的要求和不断变化的场景需求，该文设计了一套人机结合的实验装置。该装置使用双摄像头采集图像，嵌入式核心模块处理人体手臂动作图像，提取标识点，确认坐标值并将其输入运动数学模型。基于模糊控制理论驱动4个小型直流伺服电机，实现4自由度的机械臂随动功能。该装置可作为机器人工程和智能制造工程等专业的实验教学设施，有助于帮助学生深入理解控制理论，并提高学生的动手能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王倩男 何文辉 赵颖
针对“机械原理”课程的在线实验教学，文章以ROS平台为依托，设计了机械臂在线实验系统。该系统由Windows软件客户端、ROS主机和六自由度机械臂、实验台及实验装置构成。其中，客户端软件基于ROSBridge协议，用Python语言编写，实现了人机交互及发送障碍物信息和目标位置信息，ROS主机接受到信息后控制机械臂运动并避障，通过远程控制机械臂，结合视频监控和实验数据读取来完成实验。文章在实验室环境采用安诺机器人进行了综合测试，结果证明该系统的设计完全可行。
关键词：
ROS 机械臂 实验教学 在线实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王永华 钟欣见 李明
针对在训练移动机械臂时，近端策略优化算法的学习困难和易陷入局部最优问题，引入了6种可行的改进方法，包括优势值标准化、状态标准化、奖励缩放、策略熵、梯度裁剪和标准差限制，并且使用这些方法在数据采集和训练的各个阶段对近端策略优化算法的步骤进行了调整，完成了对算法稳定性和学习效率的优化，并针对每个改进点设计了相关的实验。实验结果表明，在训练移动机械臂夹取物体的任务上，6个改进方法对近端策略优化算法均有不同程度的提升。改进后的PPO算法使移动机械臂的奖励曲线获得很大改善，能够迅速收敛到理想的结果。
关键词：
近端策略优化 移动机械臂 深度强化学习
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
尹教建 尹超凡 孙上饶 曹丹平 王文军 王玉斗
为将原理抽象、系统复杂的分布式光纤声波传感（DAS）系统引入物理实验教学，基于MATLAB/Simulink软件开发了DAS系统仿真实验。首先设计直接探测式DAS系统结构，然后给出激光器数学模型、分布式光纤背向瑞利散射数学模型、扰动施加数学模型和光电探测器数学模型，最后搭建Simulink仿真实验平台。基于开发的仿真实验，仿真了不同参数下的DAS系统特性，结果表明，随着激光器线宽和频移率的增加，探测信号中的噪声强度近似线性增大，在系统中加入光放大器能够提高探测信号的信噪比，克服光电探测器的噪声干扰。该仿真实验操作简单、现象直观，可以使学生直观地接触光纤传感的前沿技术，更好地理解DAS系统的工作原理与动态特性，激发学生的实验兴趣，提高其编程能力和分析应用能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张圣 李震梅 李海涛 路通 柳娜
将虚拟实验仿真系统引入电路课程的教学中,利用Matlab/Simulink搭建脉冲电源硬件电路的数学模型,利用LabVIEW的MIT接口技术,将Simulink和LabVIEW无缝连接,实现联合仿真。仿真实验的结果与理论计算结果一致,排除了高电压、大电流实验存在的安全隐患问题。该虚拟仿真实验平台具有执行效率高、操作简单的特点,可帮助教师、学生和科研人员更好地理解复杂电路问题。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
石怀涛 李刚
针对欠驱动门式起重机控制系统,设计了一种欠驱动门式起重机控制系统仿真实验。基于Euler-Lagrange方程建立门式起重机动力学模型,分析了门式起重机的非线性特性;采用Lyapunov方法设计了基于能量耦合的控制律;使用Matlab/Simulink软件设计了仿真实验。仿真实验结果表明:所提控制律提升了门式起重机控制的准确性和鲁棒性。所设计的控制系统仿真实验将理论分析与专业实践相结合,有助于学生对非线性欠驱动控制方法相关课程的学习和科学研究工作。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李峥 李宗 王天杨 秦朝烨 卢文秀 褚福磊
机械故障诊断实验具有工程实践背景,对于培养学生的综合能力有着重要意义。为此基于MATLAB GUI设计开发了机械故障诊断实验系统,系统包含振动信号的时域、频谱、时频分析3大功能模块,借助案例分析有效地验证了系统的适用性。该实验系统的开发与应用有助于学生理解相关领域的原理与分析方法,切实提高了学生在机械故障诊断领域里的实践和应用能力,为学生今后开展相关研究奠定了理论与工程实践基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
武照云 李丽 朱红瑜 李广玉 刘保国
分析了机械原理与设计实验课程教学中存在的问题,以及虚拟仿真实验教学平台的功能需求、开发方案、技术路线与典型模块功能,开发了机械原理与设计虚拟仿真实验教学平台。该平台所设置的实验分为基础认知类实验、参数测试类实验、原理验证类实验与综合训练类实验。文中对有代表性的机械零件认知实验、凸轮机构运动参数测试实验、渐开线齿轮范成原理实验和减速器拆装实验给出进一步说明。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王龙庭 石永军 姜浩 徐兴平 盖永革 陆富荣
设计了一种基于计算机网络和大数据的工程机械虚拟仿真实验教学平台。该平台的硬件部分由仿真虚拟上位机、信号控制模块、信号驱动模块、仿真机械运动平台、信号感应模块和LED显示模块等部分构成;软件部分涵盖系统时域数据信号的分析及频域特征的研究。该平台可以实现用户操作、场景虚拟及场景选择等多种实验教学功能,并且采用了功能性更强的UGNX虚拟仿真技术,以提高虚拟教学平台的功能性和数据共享性。该平台的功能性表现优于传统实验教学平台,数据处理的响应值变动更小、效率更高。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
曾红 张德强 黄海龙 高奇
针对传统实验教学中存在的突出问题,结合信息化教学和虚拟现实手段,提出虚拟仿真实验中心建设的必要性、阐述机械工程虚拟仿真资源的建设内容、创建虚拟仿真实验和教学平台、制定严格的平台管理体系,通过仿真平台的运行,获得了良好的实验教学效果。
关键词：
机械工程 虚拟仿真 信息化平台
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