本文選題：并聯(lián)機(jī)構(gòu) + 不確定性��； 參考：《山東理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：長(zhǎng)久以來(lái),不確定性因素就存在于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工裝配等過(guò)程中,從而對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的綜合性能產(chǎn)生影響。尤其在并聯(lián)機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中,不確定性因素一開(kāi)始就影響著設(shè)計(jì)變量,進(jìn)而隨著設(shè)計(jì)變量傳播到多個(gè)目標(biāo)函數(shù)中,使不確定性因素在多目標(biāo)函數(shù)中積累,導(dǎo)致多目標(biāo)函數(shù)的可靠性降低。雖然對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究起步較早,不確定性研究也逐步升溫,但幾乎沒(méi)有理論將兩者結(jié)合進(jìn)行研究。由于六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)本身的復(fù)雜程度較大,建模、理論計(jì)算難度大等原因,其多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)難度較大,加之將不確定性因素考慮在并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難度更大、研究甚少。本文對(duì)新型3-PRRS六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究,考慮設(shè)計(jì)變量中存在的不確定性因素影響,結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與可靠性設(shè)計(jì)方法,充分考慮3-PRRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)變量的不確定性進(jìn)行多目標(biāo)可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)研究。本文的研究工作如下:第一,對(duì)3-PRRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)研究,建立矢量方程得到運(yùn)動(dòng)學(xué)反解,并采用解析方法得到機(jī)構(gòu)全部正解。得到機(jī)構(gòu)雅克比矩陣,利用變量代換化簡(jiǎn)推導(dǎo)了機(jī)構(gòu)位形奇異軌跡的解析表達(dá)式,并利用Matlab仿真軟件得到機(jī)構(gòu)位形奇異軌跡的三維可視圖。充分分析影響工作空間的各個(gè)因素,通過(guò)三維極坐標(biāo)搜索法利用Matlab軟件編程得到工作空間三維圖,初步分析了機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸與工作空間的關(guān)系,利用影響系數(shù)法得到了該并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣和Hessian矩陣,并通過(guò)虛功原理分析了3-PRRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的逆動(dòng)力學(xué),并對(duì)其進(jìn)行Matlab數(shù)值計(jì)算和Adams仿真驗(yàn)證,確保理論分析的正確。第二,介紹了不確定性理論的基礎(chǔ)知識(shí),利用概率方法定量地處理并聯(lián)機(jī)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的不確定性因素,通過(guò)考慮3-PRRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)中存在的隨機(jī)不確定性問(wèn)題運(yùn)用概率論的知識(shí)建立了可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)模型。建立了基于Isight的不確定性多目標(biāo)可靠性設(shè)計(jì)方法。第三,綜合考慮3-PRRS六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間、全域靈巧度指標(biāo)、線加速度和角加速度性能指標(biāo)等方面的要求,構(gòu)建該機(jī)構(gòu)多目標(biāo)確定性?xún)?yōu)化模型。然后充分分析3-PRRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)制造中所涉及到的隨機(jī)不確定性,基于Isight優(yōu)化軟件集成Matlab軟件,建立了考慮隨機(jī)不確定性的3-PRRS并聯(lián)機(jī)構(gòu)多目標(biāo)可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)模型,通過(guò)確定性?xún)?yōu)化結(jié)果和考慮不確定性的優(yōu)化結(jié)果對(duì)比得到了可靠性高的最優(yōu)解。
[Abstract]:For a long time, uncertainty exists in the design, processing and assembly of parallel mechanism, which has an impact on the comprehensive performance of parallel mechanism. Especially in the multi-objective optimization design of parallel mechanism, the uncertainty factors affect the design variables at the beginning, and then with the design variables spread to multiple objective functions, the uncertainty factors accumulate in the multi-objective functions. The reliability of multiobjective function is reduced. Although the research on multi-objective optimal design started earlier and the uncertainty research gradually increased, there is almost no theory to combine the two studies. Due to the complexity of the six-degree-of-freedom parallel mechanism, the difficulty of modeling and theoretical calculation, the multi-objective optimization design is more difficult, and the uncertainty factor is more difficult to consider in the design of parallel mechanism. In this paper, a novel 3-PRRS 6-DOF parallel mechanism is studied. Considering the influence of uncertain factors in the design variables, the multi-objective optimization design theory and reliability design method are combined. The multi-objective reliability optimization design of 3-PRRS parallel mechanism is studied in the uncertainty of design variables. The research work of this paper is as follows: firstly, kinematics of 3-PRRS parallel mechanism is studied, vector equation is established to obtain inverse kinematics solution, and all positive solutions of the mechanism are obtained by analytic method. The Jacobian matrix of the mechanism is obtained, and the analytical expression of the singularity locus of the mechanism is derived by using variable substitution simplification, and the 3D visual diagram of the singularity locus of the mechanism is obtained by using Matlab simulation software. All the factors affecting the workspace are fully analyzed, and the three-dimensional map of the workspace is obtained by using Matlab software by means of the three-dimensional polar coordinate search method. The relationship between the structure size of the mechanism and the workspace is preliminarily analyzed. The Jacobian matrix and Hessian matrix of the parallel mechanism are obtained by using the influence coefficient method. The inverse dynamics of the 3-PRRS parallel mechanism is analyzed by the virtual work principle, and the numerical calculation and Adams simulation are carried out to ensure the correctness of the theoretical analysis. Secondly, the basic knowledge of uncertainty theory is introduced, and the uncertainty factors in multi-objective optimization design of parallel mechanism are quantitatively dealt with by probability method. By considering the stochastic uncertainty in 3-PRRS parallel mechanism, the reliability optimization design model is established by using the knowledge of probability theory. An uncertain multi-objective reliability design method based on Isight is established. Thirdly, considering the workspace, global dexterity index, linear acceleration and angular acceleration performance of 3-PRRS 6-DOF parallel mechanism, a multi-objective deterministic optimization model is constructed. Then, the random uncertainty involved in the design and manufacture of 3-PRRS parallel mechanism is fully analyzed. Based on the integration of Matlab software with Isight optimization software, the multi-objective reliability optimization design model of 3-PRRS parallel mechanism considering random uncertainty is established. The optimal solution with high reliability is obtained by comparing the deterministic optimization results with the uncertain optimization results.
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH112

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本文編號(hào)：2070529