本文關(guān)鍵詞：液壓冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的上平臺振動抑制方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：并聯(lián)機構(gòu)以其承載能力強、剛度大、精度高等優(yōu)點在學(xué)術(shù)上和工程上得到廣泛研究和應(yīng)用。冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)相比于非冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)有著更大的負(fù)載能力。冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)常常通過減少上平臺厚度來減少自身重量和提高負(fù)載能力,上平臺的固有頻率會隨著厚度的減少而降低,在高頻振動作用下,其上平臺甚至整個機構(gòu)都有可能會發(fā)生振動變形。在冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的各驅(qū)動支腿中存在一定的內(nèi)力,本文主要通過研究控制各驅(qū)動支腿中的內(nèi)力對上平臺的變形或柔性造成的平臺本身的振動進(jìn)行一定的抑制作用。本文首先冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)反解、運動學(xué)正解、雅克比矩陣進(jìn)行理論分析求解,通過仿真分析驗證了運動學(xué)正反解的正確性。之后對冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)各支腿中的內(nèi)力分析求解,根據(jù)機構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)的壓力信息及偽逆方法求解的內(nèi)力矩陣,解算得到冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)各驅(qū)動支腿中存在的內(nèi)力,對該內(nèi)力進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,并通過仿真分析驗證內(nèi)力協(xié)調(diào)控制的效果。根據(jù)添加冗余驅(qū)動支腿將實驗室現(xiàn)有的非冗余并聯(lián)機構(gòu)樣機改造成冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)樣機,通過實驗驗證冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)在橫向振動和升沉方向上振動時各驅(qū)動支腿的內(nèi)力情況及內(nèi)力協(xié)調(diào)控制的效果。接著將冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)分解為柔性的上平臺和剛性的驅(qū)動系統(tǒng),利用有限元軟件ANSYS對運動平臺進(jìn)行模態(tài)分析,通過集中質(zhì)量法和模態(tài)空間變換法兩種不同方法對運動平臺進(jìn)行模態(tài)降階處理,通過分析比較兩種模態(tài)降階方法求解得到運動平臺的狀態(tài)方程的優(yōu)劣,選擇模態(tài)空間變換法得到運動平臺在模態(tài)空間的狀態(tài)方程。之后需要對振動主動控制的分析,本文選擇線性二次型最優(yōu)控制為對運動平臺的振動主動控制,通過對線性二次型最優(yōu)控制的分析以及權(quán)值矩陣選擇分析,求解最優(yōu)反饋矩陣,結(jié)合液壓驅(qū)動系統(tǒng)和運動平臺模態(tài)空間的狀態(tài)方程構(gòu)建,實現(xiàn)最優(yōu)反饋控制對運動平臺的模態(tài)空間中的狀態(tài)方程的控制,并通過仿真驗證最優(yōu)控制反饋對運動平臺的振動控制效果。之后建立整個冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)運動與振動同時控制的控制方法和具體的結(jié)構(gòu)控制框圖,在建立冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)運動與振動控制系統(tǒng)之前首先需要研究了運動控制策略及控制器設(shè)計、振動控制中運動平臺傳感器觀測點(鉸點)柔性變量的分析求解、振動控制器的分析設(shè)計以及振動閉環(huán)控制回路分析設(shè)計,其次建立被控制對象-三維的剛?cè)峤Y(jié)合的ADAMS虛擬樣機模型替代實際冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)。之后根據(jù)上述結(jié)果最終建立起液壓冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)運動與振動控制的MATLAB和ADAMS虛擬樣機模型,通過應(yīng)用其虛擬樣機得到的振動控制前后柔性變量的變化規(guī)律來驗證振動主動控制方法的效果。
【關(guān)鍵詞】：冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu) 內(nèi)力協(xié)調(diào) 模態(tài)降階 振動抑制 線性二次型最優(yōu)控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒 論10-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.1.1 課題的來源10
• 1.1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 冗余驅(qū)動柔性并聯(lián)機構(gòu)運動與振動抑制的研究現(xiàn)狀分析11-15
• 1.2.1 冗余驅(qū)動柔性并聯(lián)機構(gòu)研究現(xiàn)狀分析11-13
• 1.2.2 振動主動控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)運動與振動控制研究簡述15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-18
• 第2章 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)分析與內(nèi)力協(xié)調(diào)控制研究18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)分析18-27
• 2.2.1 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)描述18-19
• 2.2.2 冗余六自由度并聯(lián)機構(gòu)坐標(biāo)系的建立與位姿描述19-21
• 2.2.3 冗余六自由度并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)反解21-22
• 2.2.4 冗余六自由度并聯(lián)機構(gòu)的運動學(xué)正解分析22-26
• 2.2.5 冗余六自由度并聯(lián)機構(gòu)的速度雅克比矩陣求解26-27
• 2.3 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的內(nèi)力協(xié)調(diào)與控制分析27-32
• 2.3.1 冗余驅(qū)動的內(nèi)力協(xié)調(diào)分析28-29
• 2.3.2 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的內(nèi)力協(xié)調(diào)控制29-32
• 2.4 本章總結(jié)32-33
• 第3章 柔性平臺動力學(xué)狀態(tài)方程建模33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 柔性平臺模態(tài)分析33-49
• 3.2.1 上平臺應(yīng)用有限元軟件求解固有頻率和振型34-37
• 3.2.2 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)上平臺的狀態(tài)方程的求解分析37-40
• 3.2.3 運動平臺的模態(tài)降階分析40-49
• 3.3 柔性動平臺的狀態(tài)空間模型的驗證49-50
• 3.4 本章總結(jié)50-51
• 第4章 上平臺振動主動控制策略研究51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 上平臺基于線性二次型最優(yōu)控制分析51-55
• 4.2.1 最優(yōu)反饋矩陣求解分析51-52
• 4.2.2 上平臺狀態(tài)方程振動控制權(quán)值矩陣求解52-55
• 4.3 以液壓伺服系統(tǒng)為驅(qū)動的上平臺振動主動控制研究55-62
• 4.3.1 柔性上平臺在液壓驅(qū)動系統(tǒng)作用下狀態(tài)方程分析55-59
• 4.3.2 柔性上平臺狀態(tài)方程在液壓驅(qū)動作用下振動主動控制研究59-62
• 4.4 本章總結(jié)62-63
• 第5章.機構(gòu)運動與振動控制結(jié)構(gòu)建立及內(nèi)力協(xié)調(diào)實驗63-80
• 5.1 引言63
• 5.2 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的運動控制仿真分析63-65
• 5.3 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)上平臺振動控制結(jié)構(gòu)分析65-73
• 5.3.1 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)剛?cè)峤Y(jié)合ADAMS虛擬樣機建模分析65-66
• 5.3.2 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)柔性位移和速度求解66-68
• 5.3.3 冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)運動與柔性上平臺振動控制仿真分析68-73
• 5.4 內(nèi)力協(xié)調(diào)實驗驗證73-79
• 5.5 本章總結(jié)79-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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1 唐海濤;冗余驅(qū)動5-UPS/PRPU并聯(lián)機床力/位混合控制與實驗研究[D];燕山大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：液壓冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的上平臺振動抑制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：362549