并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及其控制研究.pdf

1、本文以設(shè)計(jì)可用于高速精密作業(yè)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)為目標(biāo),為了解決速度和精度之問的矛盾,對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)及其控制進(jìn)行了全面深入的研究。對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析,導(dǎo)出了評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)速度加速度性能和耦合性的度量指標(biāo),在此基礎(chǔ)上,提出了量化機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能的指標(biāo),將機(jī)構(gòu)對(duì)工作空問的要求處理成對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的幾何約束,以機(jī)構(gòu)在預(yù)定工作空問動(dòng)力學(xué)性能最優(yōu)為目標(biāo),得到兼顧工作空間與動(dòng)力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)。建立機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的有限元模型,分析機(jī)構(gòu)系統(tǒng)在主動(dòng)力、工作負(fù)載和慣性力等共同激勵(lì)下

2、的振動(dòng)特征及響應(yīng),評(píng)估振動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)誤差和動(dòng)應(yīng)力。根據(jù)構(gòu)件振動(dòng)的型態(tài),提出振動(dòng)控制的適宜方法,設(shè)計(jì)出作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。為了兼顧系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)速度和控制能量的要求,選取系統(tǒng)狀態(tài)變量和控制能量的二次型構(gòu)造衡量控制品質(zhì)的性能指標(biāo),建立系統(tǒng)彈性振動(dòng)最優(yōu)控制模型,較大幅度地降低了機(jī)構(gòu)振動(dòng)水平。
　　本研究將動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)和定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)計(jì)出動(dòng)平臺(tái)的位形檢測(cè)裝置,為了抑制動(dòng)力學(xué)模型巾難以準(zhǔn)確描述的因素和參數(shù)變化對(duì)機(jī)構(gòu)性能的影響,提出了兩種自適應(yīng)

3、控制的策略,基于模型的自適應(yīng)控制采用前饋環(huán)節(jié)補(bǔ)償重力項(xiàng),根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)誤差和參數(shù)誤差自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的輸入,使系統(tǒng)具有漸近穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)特征。非線性PID自適應(yīng)控制,對(duì)系統(tǒng)難以準(zhǔn)確描述的因素,提出預(yù)估校正法,將它們處理成含有變化參數(shù)的因素,控制系統(tǒng)具有預(yù)估參數(shù)誤差并隨之作白適應(yīng)變化的能力,取得了較好的控制效果。在缺少機(jī)構(gòu)實(shí)體模型的情況下,利用ADAMS軟件創(chuàng)建了并聯(lián)機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī),將運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力分析和彈性動(dòng)力分析建立的基礎(chǔ)理論與虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果