電液驅動3-UPS/S并聯穩定平臺的動力學參數辨識

郭 菲 李永泉 李玉昆 張 宇 張立杰

1.燕山大學河北省重型機械流體動力傳輸與控制實驗室，秦皇島，0660042.燕山大學先進鍛壓成形技術與科學教育部重點實驗室，秦皇島，0660043.燕山大學河北省并聯機器人與機電系統實驗室，秦皇島，066004

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電液驅動3-UPS/S并聯穩定平臺的動力學參數辨識

郭 菲1,2李永泉2,3李玉昆2,3張 宇1,2張立杰1,2

1.燕山大學河北省重型機械流體動力傳輸與控制實驗室，秦皇島，0660042.燕山大學先進鍛壓成形技術與科學教育部重點實驗室，秦皇島，0660043.燕山大學河北省并聯機器人與機電系統實驗室，秦皇島，066004

以電液驅動并聯穩定平臺為研究對象，對平臺慣性參數和驅動關節液壓缸摩擦參數進行了基于實驗的辨識研究。利用關鍵點旋量等效原則和虛功原理構建了平臺慣性參數辨識模型，以五次多項式改進的傅里葉級數構造了激勵軌跡，并進行了優化；基于液壓缸摩擦力模型，分離出模型中固有的摩擦參數，建立了摩擦參數辨識模型，并規劃了辨識軌跡。通過辨識實驗得到了慣性參數及摩擦參數的辨識結果，利用任意軌跡實驗對結果進行了驗證。

參數辨識；并聯機器人；激勵軌跡；動力學

0 引言

以并聯機器人為基礎結構的穩定平臺具有可承受重載、響應快、穩定精度高等優點，在測量跟蹤及現代武器裝備中有著越來越多的應用[1]。為了實現平臺高速、高精度的穩定跟蹤，多采取動力學控制方法[2]。動力學模型是研究動力學控制方法的基礎，模型的準確度直接影響了控制的精度，因此對動力學參數進行辨識是至關重要的。

基于實驗的辨識方法是近年應用較多的動力學參數辨識方法[2-5]。Díaz-Rodríguez等[6]對3-RPS和3-PRS并聯機器人進行了參數辨識，并提出了動力學參數的物理可行性原則來簡化待辨識參數，但是參數的物理可行性判別尚有待研究。Chen等[7]對六自由度電液驅動運動模擬器進行了參數辨識，在其關節空間和操作空間分別優化得到了激勵軌跡，提出并驗證了采用操作空間激勵軌跡可降低辨識的復雜度，但是在優化激勵軌跡時沒有考慮運動學邊界約束，故在實驗中易引起機器人的顫振，從而造成測量的不準確。吳軍[8]利用兩步辨識法對三自由度冗余并聯機床進行了參數辨識，并通過適當軌跡規劃來分離摩擦因數，進而單獨辨識出與慣性矩陣有關的動力學參數。黃田等[9]提出了分層遞階的動力學參數辨識方法，通過設計針對性的辨識軌跡，避免了摩擦的影響，得到了A3主軸頭慣性參數的辨識結果。從參數對動力學模型準確度的影響上來看，除慣性參數外，關節摩擦參數同樣不可忽視。因此，為獲得更加準確的機器人系統動力學模型，應對慣性參數及摩擦參數進行全面辨識。

本文以3-UPS/S并聯穩定平臺為研究對象。首先，建立各運動構件動力學模型及驅動關節摩擦模型分別關于慣性參數及摩擦參數的線性化形式，得到獨立的待辨識基本動力學參數。然后，設計不同辨識策略，優化慣性參數辨識的激勵軌跡[10-11]及摩擦參數辨識的軌跡。最后，搭建實驗平臺進行辨識及驗證，得到辨識結果并驗證了其可靠性。

1 動力學模型

如圖1所示，電液驅動3-UPS/S并聯型穩定平臺由動平臺、定平臺、3個UPS主動支鏈和中央立柱組成。主動支鏈中，液壓缸作為移動副(P)實現驅動運動，并通過虎克鉸(U)連接到定平臺，通過球鉸(S)連接到動平臺；中央立柱固定于定平臺，通過中央球鉸(S)連接到動平臺，受中央球鉸約束，動平臺具有3個轉動自由度，可完成俯仰、傾斜等姿態的調整。動平臺球鉸中心構成等邊三角形B1B2B3，定平臺虎克鉸中心構成等邊三角形A1A2A3，三角形外接圓半徑R1=380 mm，R2=510 mm，中央立柱高R3=1150 mm。

圖1 電液驅動3-UPS/S并聯穩定平臺樣機

1.1 運動學分析

構建慣性坐標系Ψ0、動坐標系Ψp及支鏈坐標系Ψi(i=1,2,3)，如圖2所示。其中，慣性坐標系Ψ0和動坐標系Ψp的坐標原點位于中央球鉸轉動中心O；z軸垂直于定平臺A1A2A3所在平面，x軸與ObA1平行；zp軸垂直于動平臺B1B2B3所在平面，xp軸指向球鉸轉動中心B1。支鏈坐標系Ψi原點位于虎克鉸轉動中心Ai，zi軸沿著分支伸縮方向，yi軸垂直于平面OAiBi。動平臺球鉸轉動中心Bi及定平臺虎克鉸轉動中心Ai在慣性系下的位置矢量分別為bi、ai，分支矢量li=bi-ai，分支單位方向矢量si=li/|li|。

圖2 電液驅動3-UPS/S并聯穩定平臺機構簡圖

采用T&T角[12]描述穩定平臺的姿態，動坐標系Ψp相對于慣性坐標系Ψ0的旋轉矩陣為

0pR=R(z，φ)R(y,θ)R(z,-φ)R(z,ψ)=

R(z,φ)R(y,θ)R(z,ψ-φ)

(1)

式中，φ為方位角；θ為傾斜角；ψ為扭轉角。

支鏈坐標系Ψi相對于慣性系Ψ0的旋轉矩陣由xi、yi和zi軸的方向余弦組成：

(2)

根據文獻[13]，得到穩定平臺驅動速度、支鏈角速度及支鏈與上平臺鉸鏈點速度：

(3)

式中，li為主動支鏈的長；ωp為動平臺角速度；J為逆向雅可比矩陣。

穩定平臺驅動加速度、支鏈角加速度及支鏈與上平臺鉸鏈點加速度分別為

(4)

利用數學恒等式[14]

a×(b×c)=(aTcE3-caT)b

(5)

式中，E3為一個3×3的單位矩陣。

可以得到支鏈下連桿Ai點的速度旋量：

(6)

同樣，得到支鏈上連桿Bi點的速度旋量：

(7)

式中，S(·)為反對稱矩陣。

動平臺O點的速度旋量為

(8)

1.2 動力學模型的線性化形式

考慮到穩定平臺3個主動支鏈具有相同的結構形式，將同一型號、同一規格的虎克鉸、球鉸、壓力傳感器及液壓缸作為主要部件，且其他零部件制造具有較好的一致性，故3個主動支鏈的動力學參數相同，因此任選其中一個支鏈進行分析。構建動力學模型時，利用文獻[9]、[15]的方法，對任選支鏈的上下連桿及動平臺的動力學模型進行線性化處理。

為了簡化辨識參數，利用下連桿在支鏈坐標系Ψi中相對于關鍵點Ai的慣性張量：

IA=diag(IAx，IAy，IAz)

(9)

此外，由于支鏈沒有繞zi軸的轉動，因此不需要對IAz進行辨識。得到支鏈下連桿動力學模型相對于慣性參數的線性化形式：

(10)

pd=[mdmdldc]TpA=[IAxIAy]T

同樣，支鏈上連桿動力學模型相對于慣性參數的線性化形式為

(11)

式中，mu為上連桿質量；luc為上連桿質心到對應支鏈關鍵點Bi的距離；pu、pB為上連桿動力學參數；IBx、IBy為上連桿在支鏈坐標系Ψi中相對于Bi點的慣性張量元素。

動平臺動力學模型相對于慣性參數的線性化形式為

(12)

1.3 摩擦模型的線性化形式

穩定平臺的被動關節為球鉸和虎克鉸，被動關節處的摩擦力相較驅動關節液壓缸處的摩擦力很小，因此忽略被動關節處的摩擦，僅考慮驅動關節液壓缸處的摩擦。液壓缸內存在兩種形式的摩擦力[16]：由流體本身黏性引起的黏性摩擦力；液壓缸活塞及活塞桿與液壓缸內壁的密封接觸引起的摩擦力。一般情況下，采用庫侖摩擦力和黏性摩擦力對其進行描述，則第i個支鏈的摩擦力模型可以表示為

(13)

式中，Fci、Fvi分別為第i個支鏈的庫侖摩擦力和黏性摩擦力。

黏性摩擦力與活塞桿運動速度呈線性關系：

(14)

式中，fvi為黏性摩擦因數。

庫侖摩擦力主要來自活塞密封和缸筒內壁之間的摩擦以及活塞桿密封和活塞桿表面的摩擦，與密封產生的徑向力成正比。本文中，液壓缸作為機器人的運動支鏈，在運動過程中，除了提供動平臺運動所需的軸向驅動力，還受到徑向約束力。液壓缸徑向受力如圖3所示，其中，Nti_1、Nti_2分別為活塞密封和活塞桿密封產生的徑向力；Nni為支鏈徑向約束力。庫侖摩擦力模型可表示為

Fci=Fti+Fni=μi(Nti+Nni)

(15)

式中，Fti為密封系統產生的摩擦力，與密封系統的材料、特性等有關，屬于液壓缸固有參數；Fni為支鏈約束力產生的摩擦力；μi為摩擦因數；Nti為密封系統對活塞和活塞桿產生的徑向力之和，Nti=Nti_1+Nti_2。

圖3 液壓缸徑向受力圖

由于平臺各支鏈液壓缸采用同一規格部件，因此各個液壓缸密封產生的摩擦力以及黏性摩擦因數相同，可分別用Ft、fv表示，那么液壓缸摩擦力模型為

(16)

將液壓缸摩擦力模型轉化為相對于摩擦參數的線性化形式：

(17)

選取pf=[Ftfv]T為摩擦參數，得到與機器人運動狀態無關的獨立的待辨識摩擦參數。

1.4 基本動力學參數

根據虛功原理，可以得到

(18)

F=[F1F2F3]TFf=[Ff1Ff2Ff3]T

式中，F、Ff分別為液壓缸輸出力和摩擦力。

將式(6)～式(12)代入式(18)，得到

JT(F-Ff)=JTFa=Φpm

(19)

式中，Fa為平臺驅動力矢量。

觀察矩陣Φ，由于支鏈上下連桿具有相同的角速度，因此將參數pA=[IAxIAy]T，pB=[IBxIBy]T進行組合，將組合后的IABx=IAx+IBx，IABy=IAy+IBy作為待辨識參數。此外，由于支鏈下連桿關鍵點速度及動平臺線速度為0，因此矩陣Φ中相應的列向量為0，這就造成了此列向量對應的參數無法辨識，同時也說明了這些參數對機器人的動力學模型無影響，應進行簡化，則可辨識的機器人慣性參數為

(20)

經過簡化，得到穩定平臺動力學模型相對于慣性參數的線性化形式：

Fa=F-Ff=Φbmpbm

(21)

式中，Φbm為簡化后的參數矩陣。

結合驅動關節摩擦參數pf，得到3-UPS/S并聯穩定平臺待辨識的基本動力學參數：

pb=[pbmpf]T

(22)

2 辨識策略

由于3-UPS/S并聯穩定平臺工作空間較小，對其慣性參數及驅動關節摩擦參數進行分開辨識，設計不同的辨識策略。

2.1 慣性參數辨識

在參數辨識實驗中，針對某一激勵軌跡，需要采集大量的數據點，則式(20)變為超定方程組

(23)

簡寫為

Λ=Θpbm

(24)

式中，[1]、[2]、…[n]表示在第1、2…,n個采樣點處測量；n為采樣點數目；Θ為3n×9維的觀測矩陣；Λ為實驗測得的驅動力。

采用加權最小二乘法[6,17]對測量數據進行擬合，得到辨識參數的估計值

(25)

2.2 激勵軌跡的優化

為避免復雜的正解計算，在穩定平臺的姿態工作空間中對激勵軌跡進行優化，這樣可以利用運動學逆解直接得到各構件的位置、速度和加速度。

首先，參數化激勵軌跡，一般采用有限的傅里葉級數進行參數化，但為了使軌跡運行初始和結束時刻平臺的速度、加速度為0，避免辨識實驗中出現顫振等現象而導致測量不精確，將五次多項式與傅里葉級數相結合[11]，得到參數化的激勵軌跡為

(26)

式中，t為時間；aik、bik為傅里葉級數的參數；N為諧波數；ωf為軌跡的基頻；Ami為五次多項式系數。

在姿態工作空間中優化激勵軌跡，因此

[x1(t)x2(t)x3(t)]T=[θ(t)φ(t)ψ(t)]T

對式(26)求導，可以直接得到激勵軌跡的速度和加速度表達式。

首先，給定如下激勵軌跡開始和結束階段運動學邊界：

(27)

將運動學邊界條件(式(27))代入式(26)，可以得到五次多項式系數：

然后，對激勵軌跡進行優化，將觀測矩陣條件數最小[8]作為優化準則，同時為了避免式(24)出現病態，對觀測矩陣進行均衡化處理，最終得到優化目標函數：

fun=min(cond(Θeq))

(28)

Θeq=QΘD

式中，Θ為h×r維的矩陣；(Θ)i:為矩陣Θ的第i行元素；(QΘ):j為矩陣QΘ的第j列元素。

同時，需滿足約束條件：

采用遺傳算法進行優化求解，得到參數aik、bik，代入式(26)，可獲得滿足要求的激勵軌跡。

最后，按照激勵軌跡進行實驗，采集數據，利用2.1節所述方法辨識出平臺的慣性參數。

2.3 摩擦參數辨識

(29)

根據式(17)，令動平臺分別以ωj1、ωj2(j1,j2=1,2,…,m;j1

(30)

對于整個運行軌跡s1，綜合平均3個液壓缸采樣點數據，得到黏性摩擦因數：

(31)

之后，將摩擦力模型改寫為關于Ft的線性化形式：

(32)

利用最小二乘法辨識密封系統摩擦力Ft，設計軌跡s2，采集傳感器信號，結合已辨識出的參數，式(32)改寫為

Λf=ΘfFt

(33)

式中，Λf為測量數據；Θf為觀測矩陣。

得到密封系統摩擦力Ft估計值，為

(34)

3 辨識實驗

3.1 辨識實驗平臺

本文選用NI cRIO-9068控制器，采用PID控制進行辨識實驗，如圖4所示。其中，液壓缸壓力傳感器型號為BD/SENSOR17.600G；液壓缸活塞桿連接的測力傳感器型號為LH-S05；測量動平臺姿態變化的雙軸同步測量傾角儀型號為AGS-XR13-S11-P215。

圖4 辨識實驗框圖

3.2 辨識軌跡

(1)慣性參數辨識激勵軌跡。在穩定平臺姿態工作空間進行激勵軌跡的優化，這樣可避免計算機器人的正解，僅采用逆解便可得到運動構件的位置、速度、加速度，提高了辨識的效率。考慮到本文研究的穩定平臺主要功能為水平姿態的調整，為了保證其具有較大的姿態工作空間，在平臺工作過程中扭轉角ψ基本維持恒定，其繞zp軸的慣性力對動力學模型影響較小，從簡化辨識過程考慮，不對平臺轉動慣量Ipz進行辨識。基于此，采用雙軸同步測量傾角儀，測量平臺傾斜角度θ及偏轉角度φ。令x1=θ,x2=φ，設置傅里葉級數基本頻率ωf=0.628 Hz，諧波數N=4，則周期tf=10 s。利用遺傳算法優化得機器人在ψ=30°時的激勵軌跡，如圖5所示。設置采樣頻率為每秒105次，將傳感器測量的數據進行濾波處理，根據式(25)辨識出機器人的慣性參數pbm。

(a)激勵軌跡

(b)激勵軌跡投影

(2)黏性摩擦因數辨識軌跡s1。給定機器人初始姿態θ=10°，φ=0°，ψ=30°，令其動平臺分別以角速度ω1=5°/s，10°/s，15°/s，20°/s繞z軸勻速轉動360°,即φ∈[0°，360°]。在此段軌跡s1上，每隔15°設置一個采樣點，共設置24個采樣點，采集液壓缸壓力傳感器及活塞桿處測力傳感器信號，濾波處理后根據2.3節所述方法，由液壓缸活塞直徑40 mm、活塞桿直徑25 mm，摩擦因數μ=0.02，辨識出黏性摩擦因數fv。

(3)密封系統摩擦力辨識軌跡s2。給定機器人初始姿態θ=10°，φ=0°，ψ=30°，令動平臺沿θ=20sin(πt/2)軌跡運動，采集傳感器信號，濾波處理后利用最小二乘法辨識出密封系統摩擦力Ft。

3.3 辨識結果及驗證

通過辨識實驗，得到電液驅動3-UPS/S并聯穩定平臺慣性參數及摩擦參數的辨識結果，如表1所示。

表1 參數辨識結果

對參數辨識結果進行驗證：給定任意軌跡，為保證測量數據的準確性，令平臺多次、重復運行這一軌跡，根據力傳感器和壓力傳感器測量值，進行數據處理，得到實測值與理論計算值對比，如圖6、圖7所示,圖中輸出力和驅動力的正值表示力方向為液壓缸推出方向，負值表示力方向為液壓缸縮回方向。其中，壓力傳感器測得的數據為液壓缸兩腔的壓力，根據兩腔有效作用面積，可計算得到液壓缸的輸出力，圖7中，被標記為“實測值”。

(a)第一分支驅動力

(b)第二分支動支力

(c)第三分支驅動力

(a)第一分支液壓缸輸出力

(b)第二分支液壓缸輸出力

(c)第三分支液壓缸輸出力

從圖6、圖7可以看出，依據本文的辨識結果計算得到的驅動力及液壓缸輸出力與傳感器實際測量值符合度較高，基本一致，驗證了辨識結果的可靠性及辨識策略的可行性。

5 結語

本文對基于3-UPS/S并聯機器人的電液驅動穩定平臺慣性參數及摩擦參數進行了全面辨識。建立了各運動構件動力學模型關于慣性參數的線性化形式，得到了待辨識的慣性參數；通過驅動關節摩擦力分析，建立了摩擦力模型關于摩擦參數的線性化形式，提取出了與平臺運動狀態無關的待辨識摩擦參數，保證了辨識結果的獨立性、合理性。在辨識慣性參數的激勵軌跡優化中，采取多項式結合傅里葉級數的方法，在平臺姿態工作空間得到了嚴格滿足運動學邊界條件的激勵軌跡，

保證了實驗中機器人的平穩運行，同時避免了并聯機器人復雜的正解計算，簡化了辨識過程。最后通過實驗得到了平臺的慣性參數及摩擦參數的辨識結果，并利用任意軌跡驗證了辨識結果合理性和可靠性。

[1] 程佳. 并聯4TPS-1PS型電動穩定跟蹤平臺的特性及控制研究[D]. 杭州: 浙江大學, 2008.

[2] Díaz-Rodríguez M, Valera A, Mata V, et al.Model-based Control of a 3-DOF Parallel Robot Based on Identified Relevant Parameters[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2013, 19(6): 737-1744.

[3] Abdellatif H, Heimann B. Experimental Identification of the Dynamics Model for 6DOF Parallel Manipulators[J]. Robotica, 2010, 28(2):359-368.

[4] Pàmies-Vilà R, Font-Llagunes J M, Lugrís U, et al.Parameter Identification Method for a Three-dimensional Foot-ground Contact Model[J]. Mechanism and Machine Theory, 2014, 75(5):107-116.

[5] Jin J, Gans N. ParameterIdentification for Industrial Robots with a Fast and Robust Trajectory Design Approach[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2015, 31:21-29.

[6] Díaz-Rodríguez M, Mata V, Valera A, et al. A Methodology for Dynamic Parameters Identification of 3-DOF Parallel Robots in Terms of Relevant Parameters[J]. Mechanism and Machine Theory, 2010, 45:1337-1356.

[7] Chen C T, Renn J C, Yan Z Y. Experimental Identification of Inertial and Friction Parameters for Electro-hydraulic Motion Simulators[J]. Mechatronics, 2011, 21(1):1-10.

[8] 吳軍. 四自由度冗余混聯機床的分析、辨識及控制[D]. 北京：清華大學, 2007.

[9] 黃田, 陳闖, 王輝. 一種新型并聯動力頭動力學參數辨識方法研究[J]. 機械工程學報, 2013, 49(19):31-39. Huang Tian, Chen Chuang, Wang Hui. Identification of Dynamic Parameters of a Novel 3-DOF Spindle Head[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49(19): 31-39.

[10] Park K J. Fourier-basedOptimal Excitation Trajectories for the Dynamic Identification of Robots[J]. Robotica, 2006, 24(1): 625-633.

[11] 吳文祥, 朱世強, 靳興來. 基于改進傅里葉級數的機器人動力學參數辨識[J]. 浙江大學學報(工學版)，2013，47(2):231-237.

Wu Wenxiang, Zhu Shiqiang, Jin Xinglai. Dynam-ic Identification for Robot Manipulators Based on Modified Fourier Series[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2013, 47(2):231-237.

[12] Bonev I A. A New Approach to Orientation Workspace Analysis of 6-DOF Parallel Manipulators[J]. Mechanism and Machine Theory, 2001, 36(1): 15-28.

[13] 李新友, 陳五一, 韓先國. 基于Kane方程的3UPS/S并聯機構動力學研究[J]. 機床與液壓, 2011, 39(13):1-5. Li Xinyou, Chen Wuyi, Han Xianguo. Dynamic Analysis of a 3UPS/S Parallel Mechanism Based on Kane Equations[J]. Machine Tool and Hydraulics, 2011, 39(13):1-5.

[14] 陳闖. 新型三坐標并聯動力頭的數控系統開發與研究[D]. 天津: 天津大學, 2013.

[15] Wu J, Wang J S, Wang L P, et al. Dynamic Formulation of Redundant and Nonredundant Parallel Manipulators for Dynamic Parameter Identification[J]. Mechatronics, 2009, 19(4):586-590.

[16] 劉靜, 甘屹, 潘雙夏. 基于虛擬樣機的挖掘機器人液壓缸內摩擦力確定方法研究[J]. 機械設計, 2008, 25(8):30-32. Liu Jing, Gan Yi, Pan Shuangxia. Research on the Friction of the Hydraulic Cylinder of the Digging Robot Based on the Virtual Prototype[J]. Journal of Machine Design, 2008, 25(08):30-32.

[17] Shang W, Cong S, Kong F. Identification of Dynamic and Friction Parameters of a Parallel Manipulator with Actuation Redundancy[J]. Mechatronics, 2010, 20(2):192-200.

(編輯 張 洋)

Identification of Dynamics Parameters for an Electro-hydraulic 3-UPS/S Parallel Stabilized Paltform

Guo Fei1,2Li Yongquan2,3Li Yukun2,3Zhang Yu1,2Zhang Lijie1,2

1.Hebei Provincial Key Laboratory of Heavy Machinery Fluid Power Transmission and Control，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei，066004 2.Key Laboratory of Advanced Forging & Stamping Technology and Science，Ministry of Education，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei，0660043.Parallel Robot and Mechatronic System Laboratory of Hebei Province,Yanshan University, Qinhuangdao，Hebei，066004

An electro-hydraulic parallel stabilized paltform was selected as the research object, and the inertia and friction parameters of the system were identified via the experiments. The identification model for the inertia parameters was obtained by screw equivalence principle and virtual work principle, and the exciting trajectory was designed by Fourier series which was modified by quintic polynomial and optimized. The intrinsic friction parameters were separated from the friction model, the identification model for the friction parameters was built, and the exciting trajectories were planned. The identification results were obtained by the experiments, and verified through an arbitrary trajectory.

parameter identification; parallel robot; excitation trajectory; dynamics

2015-04-27

國家自然科學基金資助項目(51275438， 51405421)；河北省自然科學基金資助項目(E2011203214)

TP242

10.3969/j.issn.1004-132X.2016.21.005

郭 菲，女，1986年生。燕山大學機械工程學院博士研究生。主要研究方向為并聯機構性能指標、動力學及參數辨識。發表論文9篇。李永泉，男，1979年生。燕山大學機械工程學院副教授。李玉昆，男，1978年生。燕山大學機械工程學院高級實驗師。張 宇，男，1990年生。燕山大學機械工程學院碩士研究生。張立杰(通信作者)，男，1969年生。燕山大學機械工程學院教授、博士研究生導師。