本文關鍵詞：電液伺服平面冗余驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：并聯(lián)機構(gòu)以剛度高、承載能力強、慣量小以及誤差不累積等優(yōu)點,在運動模擬、并聯(lián)機床、微動機構(gòu)以及機器人操作等領域得到了廣泛應用。其性能的好壞直接影響著相關行業(yè)技術水平的進步,成為一個國家工業(yè)技術發(fā)展水平的重要標志。對并聯(lián)機構(gòu)及其控制策略進行研究具有重要意義。本文以液壓驅(qū)動振動環(huán)境模擬試驗系統(tǒng)的水平向作動器與運動平臺構(gòu)成的平面冗余驅(qū)動機構(gòu)為研究對象�？紤]到閥控缸液壓伺服系統(tǒng)效率低的特點,對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化,在推導機構(gòu)自由度空間與關節(jié)空間運動傳遞關系和力變換關系的基礎上,建立以液壓驅(qū)動系統(tǒng)總功率最小為優(yōu)化目標的優(yōu)化設計數(shù)學模型,并確定約束條件。利用遺傳算法進行優(yōu)化設計計算,得到優(yōu)化假設條件下液壓驅(qū)動系統(tǒng)總功率最小的機構(gòu)需要滿足的條件,把優(yōu)化結(jié)構(gòu)與作動器正交布置的經(jīng)典結(jié)構(gòu)的主要性能參數(shù)進行對比分析,驗證優(yōu)化設計方法的有效性和可行性。用拉格朗日方法建立平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的多剛體動力學模型,以優(yōu)化設計得到的優(yōu)化結(jié)構(gòu)為對象,進行正動力學計算,并與adams的動力學仿真結(jié)果進行對比,驗證所建立的多剛體動力學模型的正確性。根據(jù)系統(tǒng)的動力學模型,把液壓缸等效為液壓彈簧,得到系統(tǒng)在自由度空間的振動方程,分析偏心負載帶來的動力學耦合問題。對機構(gòu)與偏心負載構(gòu)成的系統(tǒng)進行理論模態(tài)分析,得到系統(tǒng)的模態(tài)矩陣和其它模態(tài)參數(shù)。并建立模態(tài)空間與物理空間的映射關系,為用模態(tài)空間控制解決物理空間耦合的問題奠定基礎。針對偏心負載帶來的動力學耦合,引起的自由度通道之間的耦合問題,對機構(gòu)的控制策略進行研究,解決自由度通道之間的耦合問題�？紤]到模態(tài)空間主振型關于質(zhì)量陣和剛度陣的加權(quán)正交性,引入模態(tài)坐標變換,把耦合的物理空間動力學方程化為解耦的模態(tài)空間動力學方程,對引入模態(tài)空間三狀態(tài)反饋控制的系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣進行分析,得到各階模態(tài)通道動態(tài)特性的一致性是實現(xiàn)自由度通道解耦的一個充分條件的結(jié)論。在模態(tài)空間進行三狀態(tài)反饋控制器的設計,分別獨立調(diào)節(jié)各階模態(tài)通道的動態(tài)特性,使其滿足自由度通道的解耦條件。通過頻域和時域仿真分析驗證本文提出的自由度通道解耦條件的正確性。
【關鍵詞】：平面并聯(lián)機構(gòu) 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 模態(tài)空間控制 解耦控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH137
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題來源及研究背景和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 并聯(lián)機構(gòu)的研究概況11-19
• 1.2.1 并聯(lián)機構(gòu)的發(fā)展11
• 1.2.2 并聯(lián)機構(gòu)的應用11-15
• 1.2.3 平面并聯(lián)機構(gòu)研究概況15-16
• 1.2.4 并聯(lián)機構(gòu)優(yōu)化設計研究概況16
• 1.2.5 并聯(lián)機構(gòu)動力學研究概況16-17
• 1.2.6 并聯(lián)機構(gòu)控制策略研究概況17-18
• 1.2.7 并聯(lián)機構(gòu)解耦策略研究概況18
• 1.2.8 并聯(lián)機構(gòu)模態(tài)空間控制研究概況18-19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化20-38
• 2.1 優(yōu)化問題的提出20-21
• 2.2 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的運動學模型21-25
• 2.2.1 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)位姿描述21-22
• 2.2.2 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的運動學反解22-23
• 2.2.3 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的運動學正解23-24
• 2.2.4 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的速度雅克比矩陣24-25
• 2.3 優(yōu)化問題的數(shù)學模型25-29
• 2.3.1 優(yōu)化假設25
• 2.3.2 液壓驅(qū)動系統(tǒng)總功率的數(shù)學建模25-29
• 2.4 基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化及分析29-37
• 2.4.1 遺傳算法簡介29-30
• 2.4.2 單個結(jié)構(gòu)參數(shù)對液壓驅(qū)動系統(tǒng)總功率的影響30-33
• 2.4.3 約束條件33-34
• 2.4.4 基于遺傳算法的優(yōu)化設計34-35
• 2.4.5 優(yōu)化設計結(jié)果分析35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)動力學建模及模態(tài)分析38-57
• 3.1 引言38
• 3.2 電液伺服平面冗余驅(qū)動機構(gòu)動力學建模38-48
• 3.2.1 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的動力學建模38-45
• 3.2.2 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)動力學模型的驗證45-46
• 3.2.3 液壓驅(qū)動系統(tǒng)建模46-48
• 3.2.4 電液伺服平面冗余驅(qū)動機構(gòu)整體動力學模型48
• 3.3 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的理論模態(tài)分析48-54
• 3.3.1 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)的振動方程48-49
• 3.3.2 偏心負載對機構(gòu)振動特性的影響分析49-51
• 3.3.3 基于特征值分解的平面冗余驅(qū)動機構(gòu)振型分析51-53
• 3.3.4 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)主振型的加權(quán)正交性53-54
• 3.4 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)物理空間與模態(tài)空間的映射關系54-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)控制策略研究57-68
• 4.1 引言57
• 4.2 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)自由度空間控制57-60
• 4.2.1 自由度合成分解控制器57-58
• 4.2.2 三狀態(tài)反饋控制58-60
• 4.3 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)模態(tài)空間控制60-64
• 4.3.1 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)模態(tài)空間控制基本原理61-62
• 4.3.2 模態(tài)空間三狀態(tài)控制器設計62-64
• 4.4 自由度通道的解耦條件64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 第5章 平面冗余驅(qū)動機構(gòu)仿真分析68-78
• 5.1 引言68
• 5.2 自由度空間控制仿真分析68-71
• 5.2.1 自由度獨立控制仿真68-70
• 5.2.2 自由度空間三狀態(tài)反饋仿真及耦合分析70-71
• 5.3 模態(tài)空間與物理空間映射關系仿真分析71-72
• 5.4 模態(tài)空間解耦特性仿真分析72-74
• 5.5 自由度通道解耦條件的仿真分析74-77
• 5.5.1 自由度通道解耦條件的頻域仿真74-76
• 5.5.2 自由度通道解耦條件的時域仿真76-77
• 5.6 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-85
• 致謝85

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜繼宏;陸燕;馮元琨;李春文;;用逆系統(tǒng)方法求解耦控制的新方法[A];1995年中國控制會議論文集（上）[C];1995年

  本文關鍵詞：電液伺服平面冗余驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：409621