基于支鏈單元的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模方法及參數(shù)辨識(shí)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-05 12:55
本文針對(duì)無(wú)公共約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及其辨識(shí)模型的建模方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究,對(duì)于并聯(lián)機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)選配、改善并聯(lián)機(jī)構(gòu)的控制精度、提高動(dòng)力學(xué)分析的計(jì)算效率及準(zhǔn)確性具有重要的意義。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下: (1)研究了基于支鏈單元的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模方法。綜合考慮慣性力、重力和摩擦力等多種因素的影響,采用牛頓-歐拉法和拉格朗日乘子推導(dǎo)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)支鏈主動(dòng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力與終端廣義力之間的映射關(guān)系,首次提出了支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)模型的一般形式,適用于各種支鏈單元類(lèi)型;谥ф渾卧⒘藷o(wú)公共約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,進(jìn)一步得到了形式簡(jiǎn)潔的動(dòng)力學(xué)逆解和正解模型。 (2)建立了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型和載荷辨識(shí)模型。首先分析了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的基本動(dòng)力學(xué)參數(shù),通過(guò)推導(dǎo)并聯(lián)機(jī)構(gòu)支鏈單元的動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型,建立了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)離線和在線辨識(shí)模型,提出了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)過(guò)程中的軌跡選擇原則和評(píng)價(jià)指標(biāo);同時(shí)研究了并聯(lián)機(jī)構(gòu)靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷的辨識(shí)方法并推導(dǎo)了相應(yīng)的理論辨識(shí)模型。 (3)通過(guò)對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析平臺(tái)功能需求的分析,提出了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)。基于可擴(kuò)展元標(biāo)記語(yǔ)言(XML),設(shè)計(jì)了并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)...
【文章來(lái)源】:清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘 要
Abstract
目 錄
主要符號(hào)表
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況綜述
1.2.1 構(gòu)型綜合設(shè)計(jì)
1.2.2 剛體動(dòng)力學(xué)分析
1.2.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)
1.2.4 動(dòng)力學(xué)分析軟件
1.3 本文的研究目標(biāo)與主要內(nèi)容
第二章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模方法
2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)描述
2.1.1 無(wú)公共約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)定義
2.1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)涿枋龇椒?br> 2.1.3 位姿描述
2.1.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解
2.2 支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)模型
2.2.1 支鏈運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
2.2.1.1 支鏈運(yùn)動(dòng)關(guān)系描述
2.2.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解
2.2.2 支鏈動(dòng)力學(xué)模型的一般形式
2.2.3 支鏈分析實(shí)例
2.2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
2.2.3.2 動(dòng)力學(xué)分析
2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
2.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的一般形式
2.3.2 動(dòng)力學(xué)逆解模型
2.3.3 動(dòng)力學(xué)正解模型
2.3.4 建模方法的特點(diǎn)
2.4 平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
2.4.1 機(jī)構(gòu)描述
2.4.2 平面支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)模型
2.4.3 平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
2.5 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)
2.6 本章小結(jié)
第三章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)辨識(shí)模型
3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)與辨識(shí)方法
3.1.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)
3.1.2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)方法
3.2 支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)辨識(shí)模型
3.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型
3.3.1 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型
3.3.2 參數(shù)辨識(shí)模型的計(jì)算方法
3.3.2 辨識(shí)軌跡選擇
3.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)載荷辨識(shí)模型
3.4.1 靜態(tài)載荷辨識(shí)模型
3.4.2 動(dòng)態(tài)載荷辨識(shí)模型
3.5 本章小結(jié)
第四章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析平臺(tái)總體設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)需求分析與功能結(jié)構(gòu)
4.1.1 系統(tǒng)需求分析
4.1.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
4.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)描述方法
4.2.1 數(shù)據(jù)描述方法比較
4.2.2 前處理接口設(shè)計(jì)
4.2.2.1 動(dòng)力學(xué)前處理數(shù)據(jù)模型
4.2.2.2 動(dòng)力學(xué)模型描述
4.2.2.3 動(dòng)力學(xué)分析任務(wù)描述
4.2.3 后處理接口設(shè)計(jì)
4.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)對(duì)象模型
4.4 本章小結(jié)
第五章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析實(shí)例
5.1 (3-PUS)-(1-PU)空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.1.1 機(jī)構(gòu)描述
5.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.1.2.1 位置分析
5.1.2.2 速度分析
5.1.2.3 加速度分析
5.1.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.2 3-PAPS 空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.2.1 機(jī)構(gòu)描述
5.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.2.2.1 位置分析
5.2.2.2 速度分析
5.2.2.3 加速度分析
5.2.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.3 (1-PRR)-(1-P(RPR-RR))平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.3.1 機(jī)構(gòu)描述
5.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.3.2.1 位置分析
5.3.2.2 速度分析
5.3.2.3 加速度分析
5.3.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.4 (1-PRR)-(1-PPA)平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.4.1 機(jī)構(gòu)描述
5.4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.4.2.1 位置分析
5.4.2.2 速度分析
5.4.2.3 加速度分析
5.4.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.5 數(shù)值實(shí)例與驗(yàn)證
5.5.1 XNZD755 虛擬樣機(jī)模型
5.5.2 正動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果
5.5.3 逆動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果
5.5.4 加配重的驅(qū)動(dòng)力分析
5.5.5 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型驗(yàn)證
5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝及聲明
附錄 基于 XML 的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)描述規(guī)則
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]加減速運(yùn)動(dòng)條件下6-UPS型并聯(lián)機(jī)床剛體動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)化研究[J]. 張立新,汪勁松,王立平. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2003(11)
[2]少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的型綜合原理[J]. 黃真,李秦川. 中國(guó)科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué). 2003(09)
[3]機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型綜合綜述[J]. 黃真,丁華鋒. 燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2003(03)
[4]基于位移子群分析的3自由度移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合[J]. 李秦川,黃真. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2003(06)
[5]并聯(lián)機(jī)床數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J]. 朱煜,汪勁松,張華,關(guān)立文,張永忠. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMS. 2003(01)
[6]基于單開(kāi)鏈單元的三平移并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)型綜合及其分類(lèi)[J]. 楊廷力,金瓊,劉安心,沈惠平,羅玉峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2002(08)
[7]空間運(yùn)動(dòng)構(gòu)件姿態(tài)的歐拉角表示[J]. 黃 真,李艷文,高 峰. 燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2002(03)
[8]并聯(lián)機(jī)構(gòu)閉環(huán)四桿結(jié)構(gòu)研究[J]. 劉長(zhǎng)增,汪勁松,王立平,朱煜,關(guān)立文. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程. 2002(06)
[9]新型并聯(lián)機(jī)床作業(yè)空間與奇異性分析[J]. 唐曉強(qiáng),汪勁松,段廣洪,朱煜. 中國(guó)機(jī)械工程. 2002(10)
[10]基于單開(kāi)鏈單元的欠秩并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)型綜合的一般方法[J]. 楊廷力,金瓊,劉安心,沈惠平,羅玉峰. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2001(03)
本文編號(hào):2958700
【文章來(lái)源】:清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:126 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘 要
Abstract
目 錄
主要符號(hào)表
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況綜述
1.2.1 構(gòu)型綜合設(shè)計(jì)
1.2.2 剛體動(dòng)力學(xué)分析
1.2.3 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)
1.2.4 動(dòng)力學(xué)分析軟件
1.3 本文的研究目標(biāo)與主要內(nèi)容
第二章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模方法
2.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)描述
2.1.1 無(wú)公共約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)定義
2.1.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的拓?fù)涿枋龇椒?br> 2.1.3 位姿描述
2.1.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解
2.2 支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)模型
2.2.1 支鏈運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
2.2.1.1 支鏈運(yùn)動(dòng)關(guān)系描述
2.2.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解
2.2.2 支鏈動(dòng)力學(xué)模型的一般形式
2.2.3 支鏈分析實(shí)例
2.2.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
2.2.3.2 動(dòng)力學(xué)分析
2.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
2.3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的一般形式
2.3.2 動(dòng)力學(xué)逆解模型
2.3.3 動(dòng)力學(xué)正解模型
2.3.4 建模方法的特點(diǎn)
2.4 平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
2.4.1 機(jī)構(gòu)描述
2.4.2 平面支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)模型
2.4.3 平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
2.5 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)
2.6 本章小結(jié)
第三章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)辨識(shí)模型
3.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)與辨識(shí)方法
3.1.1 并聯(lián)機(jī)構(gòu)基本動(dòng)力學(xué)參數(shù)
3.1.2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)方法
3.2 支鏈單元?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)辨識(shí)模型
3.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型
3.3.1 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型
3.3.2 參數(shù)辨識(shí)模型的計(jì)算方法
3.3.2 辨識(shí)軌跡選擇
3.4 并聯(lián)機(jī)構(gòu)載荷辨識(shí)模型
3.4.1 靜態(tài)載荷辨識(shí)模型
3.4.2 動(dòng)態(tài)載荷辨識(shí)模型
3.5 本章小結(jié)
第四章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析平臺(tái)總體設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)需求分析與功能結(jié)構(gòu)
4.1.1 系統(tǒng)需求分析
4.1.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
4.2 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)描述方法
4.2.1 數(shù)據(jù)描述方法比較
4.2.2 前處理接口設(shè)計(jì)
4.2.2.1 動(dòng)力學(xué)前處理數(shù)據(jù)模型
4.2.2.2 動(dòng)力學(xué)模型描述
4.2.2.3 動(dòng)力學(xué)分析任務(wù)描述
4.2.3 后處理接口設(shè)計(jì)
4.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)對(duì)象模型
4.4 本章小結(jié)
第五章 并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析實(shí)例
5.1 (3-PUS)-(1-PU)空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.1.1 機(jī)構(gòu)描述
5.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.1.2.1 位置分析
5.1.2.2 速度分析
5.1.2.3 加速度分析
5.1.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.2 3-PAPS 空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.2.1 機(jī)構(gòu)描述
5.2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.2.2.1 位置分析
5.2.2.2 速度分析
5.2.2.3 加速度分析
5.2.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.3 (1-PRR)-(1-P(RPR-RR))平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.3.1 機(jī)構(gòu)描述
5.3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.3.2.1 位置分析
5.3.2.2 速度分析
5.3.2.3 加速度分析
5.3.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.4 (1-PRR)-(1-PPA)平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)
5.4.1 機(jī)構(gòu)描述
5.4.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
5.4.2.1 位置分析
5.4.2.2 速度分析
5.4.2.3 加速度分析
5.4.3 動(dòng)力學(xué)分析
5.5 數(shù)值實(shí)例與驗(yàn)證
5.5.1 XNZD755 虛擬樣機(jī)模型
5.5.2 正動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果
5.5.3 逆動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果
5.5.4 加配重的驅(qū)動(dòng)力分析
5.5.5 動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)模型驗(yàn)證
5.6 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝及聲明
附錄 基于 XML 的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)描述規(guī)則
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]加減速運(yùn)動(dòng)條件下6-UPS型并聯(lián)機(jī)床剛體動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)化研究[J]. 張立新,汪勁松,王立平. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2003(11)
[2]少自由度并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的型綜合原理[J]. 黃真,李秦川. 中國(guó)科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué). 2003(09)
[3]機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型綜合綜述[J]. 黃真,丁華鋒. 燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2003(03)
[4]基于位移子群分析的3自由度移動(dòng)并聯(lián)機(jī)構(gòu)型綜合[J]. 李秦川,黃真. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2003(06)
[5]并聯(lián)機(jī)床數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J]. 朱煜,汪勁松,張華,關(guān)立文,張永忠. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMS. 2003(01)
[6]基于單開(kāi)鏈單元的三平移并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)型綜合及其分類(lèi)[J]. 楊廷力,金瓊,劉安心,沈惠平,羅玉峰. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2002(08)
[7]空間運(yùn)動(dòng)構(gòu)件姿態(tài)的歐拉角表示[J]. 黃 真,李艷文,高 峰. 燕山大學(xué)學(xué)報(bào). 2002(03)
[8]并聯(lián)機(jī)構(gòu)閉環(huán)四桿結(jié)構(gòu)研究[J]. 劉長(zhǎng)增,汪勁松,王立平,朱煜,關(guān)立文. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程. 2002(06)
[9]新型并聯(lián)機(jī)床作業(yè)空間與奇異性分析[J]. 唐曉強(qiáng),汪勁松,段廣洪,朱煜. 中國(guó)機(jī)械工程. 2002(10)
[10]基于單開(kāi)鏈單元的欠秩并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)型綜合的一般方法[J]. 楊廷力,金瓊,劉安心,沈惠平,羅玉峰. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2001(03)
本文編號(hào):2958700
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