冗余直驅(qū)龍門系統(tǒng)的多輸入多輸出精密運(yùn)動(dòng)控制
發(fā)布時(shí)間:2021-10-21 11:15
在日益增加的高速、高加速、高精度運(yùn)動(dòng)需求下,冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)成為高檔數(shù)控裝備的關(guān)鍵功能部件,其冗余驅(qū)動(dòng)及高剛性物理連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有獲得更優(yōu)運(yùn)動(dòng)性能的潛力。然而,高速、高加速運(yùn)動(dòng)下,強(qiáng)機(jī)械耦合效應(yīng)及導(dǎo)軌副部件柔性變形容易造成過度的耦合約束內(nèi)力,其成為影響系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行(可靠性保證的基本需求)和使用壽命的主要因素,并進(jìn)一步限制運(yùn)動(dòng)控制性能的提升。受限于該冗余執(zhí)行器間的協(xié)同問題,傳統(tǒng)僅考慮軸間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制方法,顯然無法滿足此類平臺(tái)高性能輪廓跟蹤的最終需求。據(jù)此,本文創(chuàng)新提出冗余協(xié)同與軸間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)并重的輪廓運(yùn)動(dòng)控制新理念,并以此為指導(dǎo)展開細(xì)化研究,F(xiàn)階段,限制冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)控制發(fā)展的主要因素是缺乏有效的模型指導(dǎo),從而導(dǎo)致對(duì)平臺(tái)特性認(rèn)知不全。為此,本論文首先探索此類具有高剛性物理連接和相對(duì)柔性導(dǎo)軌副部件的多軸機(jī)械平臺(tái)剛?cè)狁詈辖<氨孀R(shí)驗(yàn)證的系統(tǒng)方法:所提建模分析方法給出了平臺(tái)完整運(yùn)動(dòng)及多自由度復(fù)雜耦合特性的準(zhǔn)確描述,亦對(duì)耦合效應(yīng)的產(chǎn)生根源和作用機(jī)制給出了詳細(xì)的分析;所提頻域辨識(shí)方法本質(zhì)上解決了機(jī)械系統(tǒng)受非線性摩擦力影響而導(dǎo)致頻率響應(yīng)失真的普遍問題,從而通過該方法有效驗(yàn)證了建模的正確性...
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:144 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
致謝
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究現(xiàn)狀概述
1.2.1 冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)建模研究概述
1.2.2 非線性摩擦力影響下頻域辨識(shí)研究概述
1.2.3 直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)精密控制概述
1.2.4 冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同控制概述
1.2.5 多軸系統(tǒng)輪廓運(yùn)動(dòng)控制概述
1.3 研究意義與研究?jī)?nèi)容
1.3.1 課題的來源及研究意義
1.3.2 研究?jī)?nèi)容
1.4 本章小結(jié)
第2章 冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)的多自由度剛?cè)狁詈辖<氨孀R(shí)驗(yàn)證
引言
2.1 冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)三自由度耦合動(dòng)力學(xué)建模
2.1.1 完整運(yùn)動(dòng)學(xué)描述
2.1.2 三自由度耦合動(dòng)力學(xué)模型
2.1.3 線性傳遞函數(shù)模型
2.2 非線性摩擦力影響下的頻域辨識(shí)方法研究
2.2.1 非線性摩擦力對(duì)頻域響應(yīng)的影響機(jī)理
2.2.2 基于非線性摩擦力補(bǔ)償?shù)念l域辨識(shí)方法
2.3 辨識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究
2.3.1 冗余直驅(qū)龍門實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
2.3.2 頻域辨識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.3.3 X軸頻域辨識(shí)對(duì)比及辨識(shí)結(jié)果
2.3.4 Y軸頻域辨識(shí)對(duì)比及辨識(shí)結(jié)果
2.4 本章小結(jié)
第3章 靜態(tài)負(fù)載情況下的冗余直驅(qū)類平臺(tái)精密協(xié)同控制研究
引言
3.1 推力分配協(xié)同控制實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究
3.1.1 問題闡述
3.1.2 控制器結(jié)構(gòu)分析
3.1.3 推力分配協(xié)同控制器設(shè)計(jì)
3.1.4 控制參數(shù)及性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)
3.2 基于質(zhì)心位置準(zhǔn)確估計(jì)的自適應(yīng)魯棒多變量協(xié)同控制
3.2.1 問題闡述
3.2.2 多變量控制目標(biāo)及控制器框架
3.2.3 限速投影型自適應(yīng)率設(shè)計(jì)
3.2.4 期望補(bǔ)償?shù)闹苯?間接集成自適應(yīng)魯棒控制器(DCDIARC)
3.2.5 在線精確參數(shù)估計(jì)
3.2.6 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
3.3 本章小結(jié)
第4章 動(dòng)態(tài)負(fù)載情況下的冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)精密協(xié)同控制研究
引言
4.1 基于在線參數(shù)準(zhǔn)確估計(jì)的自適應(yīng)魯棒多變量協(xié)同控制
4.1.1 問題闡述
4.1.2 控制器整體框架
4.1.3 期望補(bǔ)償?shù)闹苯?間接集成自適應(yīng)魯棒控制器(DCDIARC)
4.1.4 在線精確參數(shù)估計(jì)
4.1.5 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
4.2 考慮初始零位不匹配的自適應(yīng)魯棒多變量協(xié)同控制
4.2.1 問題闡述
4.2.2 期望補(bǔ)償?shù)闹苯?間接集成自適應(yīng)魯棒控制器(DCDIARC)
4.2.3 在線精確參數(shù)估計(jì)
4.2.4 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
4.3 本章小結(jié)
第5章 綜合考慮冗余協(xié)同及軸間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制研究
引言
5.1 問題闡述
5.2 輪廓誤差估計(jì)模型修正
5.3 基于剛性動(dòng)力學(xué)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制器
5.4 綜合考慮冗余協(xié)同及軸間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制器
5.5 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
5.5.1 實(shí)驗(yàn)Ⅰ:圓輪廓
5.5.2 實(shí)驗(yàn)Ⅱ:橢圓輪廓
5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
6.1 論文總結(jié)
6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及在攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]《中國(guó)制造2025》及其對(duì)制造行業(yè)未來發(fā)展的深遠(yuǎn)影響[J]. 屈賢明. 工程機(jī)械文摘. 2016(01)
[2]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償控制器的H型平臺(tái)同步控制[J]. 張佳媛,王麗梅. 電氣工程學(xué)報(bào). 2015(09)
[3]智能制造——“中國(guó)制造2025”的主攻方向[J]. 周濟(jì). 中國(guó)機(jī)械工程. 2015(17)
[4]基于高精度輪廓誤差估計(jì)的交叉耦合控制[J]. 趙歡,朱利民,丁漢. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(03)
[5]動(dòng)梁式龍門機(jī)床雙軸同步系統(tǒng)的模型建立及不同步誤差分析[J]. 程瑤,梁滔,趙萬華. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(13)
[6]數(shù)控機(jī)床雙邊驅(qū)動(dòng)不同步對(duì)加工精度的影響[J]. 李初曄,王海濤,鄧凌. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2012(04)
[7]數(shù)控機(jī)床高性能傳動(dòng)部件控制技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 范大鵬,范世珣,魯亞飛,張連超. 中國(guó)機(jī)械工程. 2011(11)
[8]高檔數(shù)控裝備的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王太勇,喬志峰,韓志國(guó),董靖川,支勁章. 中國(guó)機(jī)械工程. 2011(10)
[9]雙邊驅(qū)動(dòng)精密XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)解耦控制研究[J]. 趙冶,朱煜,楊開明,潘尚峰. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2010(09)
[10]CNC多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)輪廓誤差分析[J]. 孫建仁,胡赤兵,王保民. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
博士論文
[1]冗余直驅(qū)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的剛?cè)狁詈辖7治黾熬軈f(xié)同控制研究[D]. 李聰.浙江大學(xué) 2017
[2]雙軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)精密輪廓跟蹤控制策略研究[D]. 鄭浩.沈陽工業(yè)大學(xué) 2015
[3]數(shù)控機(jī)床雙軸同步控制技術(shù)研究[D]. 何王勇.華中科技大學(xué) 2011
[4]高速工況下H型桁架定位平臺(tái)的建模與同步控制[D]. 權(quán)建洲.華中科技大學(xué) 2010
碩士論文
[1]龍門移動(dòng)式加工中心雙直線電機(jī)同步控制的研究[D]. 劉丹.沈陽工業(yè)大學(xué) 2013
[2]直線伺服雙位置環(huán)交叉耦合同步控制[D]. 唐雅萍.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010
[3]雙直線電機(jī)同步控制的研究[D]. 翁秀華.沈陽工業(yè)大學(xué) 2005
本文編號(hào):3448869
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:144 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
致謝
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究現(xiàn)狀概述
1.2.1 冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)建模研究概述
1.2.2 非線性摩擦力影響下頻域辨識(shí)研究概述
1.2.3 直驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)精密控制概述
1.2.4 冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同控制概述
1.2.5 多軸系統(tǒng)輪廓運(yùn)動(dòng)控制概述
1.3 研究意義與研究?jī)?nèi)容
1.3.1 課題的來源及研究意義
1.3.2 研究?jī)?nèi)容
1.4 本章小結(jié)
第2章 冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)的多自由度剛?cè)狁詈辖<氨孀R(shí)驗(yàn)證
引言
2.1 冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)三自由度耦合動(dòng)力學(xué)建模
2.1.1 完整運(yùn)動(dòng)學(xué)描述
2.1.2 三自由度耦合動(dòng)力學(xué)模型
2.1.3 線性傳遞函數(shù)模型
2.2 非線性摩擦力影響下的頻域辨識(shí)方法研究
2.2.1 非線性摩擦力對(duì)頻域響應(yīng)的影響機(jī)理
2.2.2 基于非線性摩擦力補(bǔ)償?shù)念l域辨識(shí)方法
2.3 辨識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究
2.3.1 冗余直驅(qū)龍門實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
2.3.2 頻域辨識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2.3.3 X軸頻域辨識(shí)對(duì)比及辨識(shí)結(jié)果
2.3.4 Y軸頻域辨識(shí)對(duì)比及辨識(shí)結(jié)果
2.4 本章小結(jié)
第3章 靜態(tài)負(fù)載情況下的冗余直驅(qū)類平臺(tái)精密協(xié)同控制研究
引言
3.1 推力分配協(xié)同控制實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究
3.1.1 問題闡述
3.1.2 控制器結(jié)構(gòu)分析
3.1.3 推力分配協(xié)同控制器設(shè)計(jì)
3.1.4 控制參數(shù)及性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)
3.2 基于質(zhì)心位置準(zhǔn)確估計(jì)的自適應(yīng)魯棒多變量協(xié)同控制
3.2.1 問題闡述
3.2.2 多變量控制目標(biāo)及控制器框架
3.2.3 限速投影型自適應(yīng)率設(shè)計(jì)
3.2.4 期望補(bǔ)償?shù)闹苯?間接集成自適應(yīng)魯棒控制器(DCDIARC)
3.2.5 在線精確參數(shù)估計(jì)
3.2.6 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
3.3 本章小結(jié)
第4章 動(dòng)態(tài)負(fù)載情況下的冗余直驅(qū)龍門平臺(tái)精密協(xié)同控制研究
引言
4.1 基于在線參數(shù)準(zhǔn)確估計(jì)的自適應(yīng)魯棒多變量協(xié)同控制
4.1.1 問題闡述
4.1.2 控制器整體框架
4.1.3 期望補(bǔ)償?shù)闹苯?間接集成自適應(yīng)魯棒控制器(DCDIARC)
4.1.4 在線精確參數(shù)估計(jì)
4.1.5 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
4.2 考慮初始零位不匹配的自適應(yīng)魯棒多變量協(xié)同控制
4.2.1 問題闡述
4.2.2 期望補(bǔ)償?shù)闹苯?間接集成自適應(yīng)魯棒控制器(DCDIARC)
4.2.3 在線精確參數(shù)估計(jì)
4.2.4 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
4.3 本章小結(jié)
第5章 綜合考慮冗余協(xié)同及軸間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制研究
引言
5.1 問題闡述
5.2 輪廓誤差估計(jì)模型修正
5.3 基于剛性動(dòng)力學(xué)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制器
5.4 綜合考慮冗余協(xié)同及軸間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的輪廓運(yùn)動(dòng)控制器
5.5 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究
5.5.1 實(shí)驗(yàn)Ⅰ:圓輪廓
5.5.2 實(shí)驗(yàn)Ⅱ:橢圓輪廓
5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
6.1 論文總結(jié)
6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及在攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]《中國(guó)制造2025》及其對(duì)制造行業(yè)未來發(fā)展的深遠(yuǎn)影響[J]. 屈賢明. 工程機(jī)械文摘. 2016(01)
[2]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償控制器的H型平臺(tái)同步控制[J]. 張佳媛,王麗梅. 電氣工程學(xué)報(bào). 2015(09)
[3]智能制造——“中國(guó)制造2025”的主攻方向[J]. 周濟(jì). 中國(guó)機(jī)械工程. 2015(17)
[4]基于高精度輪廓誤差估計(jì)的交叉耦合控制[J]. 趙歡,朱利民,丁漢. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(03)
[5]動(dòng)梁式龍門機(jī)床雙軸同步系統(tǒng)的模型建立及不同步誤差分析[J]. 程瑤,梁滔,趙萬華. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(13)
[6]數(shù)控機(jī)床雙邊驅(qū)動(dòng)不同步對(duì)加工精度的影響[J]. 李初曄,王海濤,鄧凌. 制造技術(shù)與機(jī)床. 2012(04)
[7]數(shù)控機(jī)床高性能傳動(dòng)部件控制技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 范大鵬,范世珣,魯亞飛,張連超. 中國(guó)機(jī)械工程. 2011(11)
[8]高檔數(shù)控裝備的發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王太勇,喬志峰,韓志國(guó),董靖川,支勁章. 中國(guó)機(jī)械工程. 2011(10)
[9]雙邊驅(qū)動(dòng)精密XY運(yùn)動(dòng)平臺(tái)解耦控制研究[J]. 趙冶,朱煜,楊開明,潘尚峰. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2010(09)
[10]CNC多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)輪廓誤差分析[J]. 孫建仁,胡赤兵,王保民. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
博士論文
[1]冗余直驅(qū)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的剛?cè)狁詈辖7治黾熬軈f(xié)同控制研究[D]. 李聰.浙江大學(xué) 2017
[2]雙軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)精密輪廓跟蹤控制策略研究[D]. 鄭浩.沈陽工業(yè)大學(xué) 2015
[3]數(shù)控機(jī)床雙軸同步控制技術(shù)研究[D]. 何王勇.華中科技大學(xué) 2011
[4]高速工況下H型桁架定位平臺(tái)的建模與同步控制[D]. 權(quán)建洲.華中科技大學(xué) 2010
碩士論文
[1]龍門移動(dòng)式加工中心雙直線電機(jī)同步控制的研究[D]. 劉丹.沈陽工業(yè)大學(xué) 2013
[2]直線伺服雙位置環(huán)交叉耦合同步控制[D]. 唐雅萍.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010
[3]雙直線電機(jī)同步控制的研究[D]. 翁秀華.沈陽工業(yè)大學(xué) 2005
本文編號(hào):3448869
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