發(fā)布時間：2018-06-26 13:29

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

【摘要】：長久以來,不確定性因素就存在于并聯(lián)機構的設計加工裝配等過程中,從而對并聯(lián)機構的綜合性能產生影響。尤其在并聯(lián)機構多目標優(yōu)化設計中,不確定性因素一開始就影響著設計變量,進而隨著設計變量傳播到多個目標函數中,使不確定性因素在多目標函數中積累,導致多目標函數的可靠性降低。雖然對多目標優(yōu)化設計研究起步較早,不確定性研究也逐步升溫,但幾乎沒有理論將兩者結合進行研究。由于六自由度并聯(lián)機構本身的復雜程度較大,建模、理論計算難度大等原因,其多目標優(yōu)化設計難度較大,加之將不確定性因素考慮在并聯(lián)機構設計中的難度更大、研究甚少。本文對新型3-PRRS六自由度并聯(lián)機構進行研究,考慮設計變量中存在的不確定性因素影響,結合多目標優(yōu)化設計理論與可靠性設計方法,充分考慮3-PRRS并聯(lián)機構在設計變量的不確定性進行多目標可靠性優(yōu)化設計研究。本文的研究工作如下:第一,對3-PRRS并聯(lián)機構進行運動學研究,建立矢量方程得到運動學反解,并采用解析方法得到機構全部正解。得到機構雅克比矩陣,利用變量代換化簡推導了機構位形奇異軌跡的解析表達式,并利用Matlab仿真軟件得到機構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因素,通過三維極坐標搜索法利用Matlab軟件編程得到工作空間三維圖,初步分析了機構結構尺寸與工作空間的關系,利用影響系數法得到了該并聯(lián)機構的雅克比矩陣和Hessian矩陣,并通過虛功原理分析了3-PRRS并聯(lián)機構的逆動力學,并對其進行Matlab數值計算和Adams仿真驗證,確保理論分析的正確。第二,介紹了不確定性理論的基礎知識,利用概率方法定量地處理并聯(lián)機構多目標優(yōu)化設計中的不確定性因素,通過考慮3-PRRS并聯(lián)機構中存在的隨機不確定性問題運用概率論的知識建立了可靠性優(yōu)化設計模型。建立了基于Isight的不確定性多目標可靠性設計方法。第三,綜合考慮3-PRRS六自由度并聯(lián)機構的工作空間、全域靈巧度指標、線加速度和角加速度性能指標等方面的要求,構建該機構多目標確定性優(yōu)化模型。然后充分分析3-PRRS并聯(lián)機構在設計制造中所涉及到的隨機不確定性,基于Isight優(yōu)化軟件集成Matlab軟件,建立了考慮隨機不確定性的3-PRRS并聯(lián)機構多目標可靠性優(yōu)化設計模型,通過確定性優(yōu)化結果和考慮不確定性的優(yōu)化結果對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.
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH112

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