本文關(guān)鍵詞：基于四桿機構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化方法研究　出處：《蘭州理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 機電聯(lián)合仿真 PID控制 拓撲優(yōu)化 四桿機構(gòu)

【摘要】：隨著社會發(fā)展和工程應(yīng)用要求的不斷提高,現(xiàn)代機械產(chǎn)品越來越朝著機電一體化的方向發(fā)展,同時,對機械產(chǎn)品的運動精度、控制穩(wěn)定性和零件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計等方面也提出了更高的要求。一方面,由于機電一體化產(chǎn)品是一個機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)強耦合的綜合系統(tǒng),其所包含的機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間相互影響,兩者之間模型參數(shù)是否能夠有效匹配,直接影響到系統(tǒng)的整體性能表現(xiàn)。另一方面,系統(tǒng)動力學參數(shù)和控制系統(tǒng)參數(shù)的改變會對機構(gòu)性能產(chǎn)生影響,當具體到機構(gòu)中某個關(guān)鍵零件時,這種影響成為不可忽略的因素,進而影響到零件的受載情況和優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。傳統(tǒng)的設(shè)計方法不能很好的兼顧機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系,不能全面考慮機械系統(tǒng)動力學模型、控制系統(tǒng)參數(shù)和零件結(jié)構(gòu)拓撲之間的相互影響,很難滿足實際的設(shè)計要求。因此,在機電產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程中,綜合考慮機械系統(tǒng)動力學模型、控制系統(tǒng)參數(shù)與零件結(jié)構(gòu)拓撲之間的關(guān)系十分必要,這對于機電一體化產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)和零件優(yōu)化設(shè)計有著重要的意義。針對上述問題,本文以受控四桿機構(gòu)為研究對象,基于機電聯(lián)合仿真,給出了在一個優(yōu)化環(huán)節(jié)中同時考慮機械系統(tǒng)動力學模型、控制系統(tǒng)參數(shù)和零件結(jié)構(gòu)拓撲的協(xié)同優(yōu)化流程。首先,在ADAMS軟件中建立四桿機構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿恿W模型,分析了動力學模型參數(shù)改變對機構(gòu)性能的影響,并在此基礎(chǔ)上對動力學模型進行了優(yōu)化,得到新的動力學模型。然后,在MATLAB/Simulink中建立四桿機構(gòu)的控制系統(tǒng)模型,輸入階躍信號,利用工程常用的試湊法,以系統(tǒng)快速響應(yīng)為目標對控制器參數(shù)進行優(yōu)化,得到與機械系統(tǒng)相匹配的控制系統(tǒng)模型。最后,搭建ADAMS與MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真平臺,根據(jù)機械系統(tǒng)動力學模型是否優(yōu)化和控制系統(tǒng)參數(shù)是否優(yōu)化組合成四種不同情況,分別進行聯(lián)合仿真分析,得到柔性連桿臂的應(yīng)變能和時間載荷歷程,并通過OPTISTRUCT對連桿臂進行拓撲優(yōu)化。對比機構(gòu)動力學性能、控制系統(tǒng)響應(yīng)曲線、連桿臂拓撲優(yōu)化結(jié)果以及應(yīng)變能曲線,驗證優(yōu)化后的效果。本文通過對受控四桿機構(gòu)的分析研究,實現(xiàn)了對機構(gòu)動力學模型、控制系統(tǒng)參數(shù)和連桿臂結(jié)構(gòu)拓撲的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計,達到了提高系統(tǒng)綜合性能的優(yōu)化目標,為機電一體化產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和對機構(gòu)關(guān)鍵零件的優(yōu)化設(shè)計提供了有益參考。
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【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH122

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