隨著微機電系統(tǒng)和先進制造領(lǐng)域的發(fā)展,對微小型對象的微操作與微裝配已逐漸成為多學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點。在微操作或微裝配中,往往存在大范圍的快速運動,由于系統(tǒng)中柔性結(jié)構(gòu)的存在,在運動過程中和運動停止后有可能會激起微夾持器自身的彈性振動,給夾持可靠性和定位精度帶來影響。本學(xué)位論文以微操作過程中的運動控制和振動抑制技術(shù)為研究背景,以一類由伺服電機、機械臂和柔性微夾持器等構(gòu)成的宏／微操作器為研究對象,伺服電機驅(qū)動機械臂和微夾持器作大范圍運動,微夾持器完成夾持和釋放的微操作。研究了具有該類剛?cè)狁詈虾辏詹僮髌鞯膭恿W(xué)特性、軌跡抑振機理、運動軌跡規(guī)劃和優(yōu)化算法應(yīng)用等問題,搭建了相關(guān)實驗平臺,結(jié)合理論分析、數(shù)值仿真和實驗論證,實現(xiàn)了具有柔性結(jié)構(gòu)宏／微操作器的軌跡振動控制,提高了夾持可靠性、定位精度和操作效率。以上述大范圍運動下宏／微操作器為研究對象,基于假設(shè)模態(tài)法和拉格朗日方程建立了系統(tǒng)的動力學(xué)方程,通過數(shù)值仿真得出了系統(tǒng)在梯形軌跡和五次多項式軌跡運動下微夾持器的振動情況,對仿真結(jié)果進行了深入分析,結(jié)果表明對宏／微操作器運動軌跡規(guī)劃研究的必要性,驗證了系統(tǒng)動力學(xué)方程的正確性。從系統(tǒng)的動力學(xué)方程和仿真結(jié)果出...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 微操作系統(tǒng)中柔性結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 柔順位移放大機構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 柔性鉸鏈并聯(lián)機構(gòu)的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 柔性梁結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
    1.3 宏/微操作器動力學(xué)建模方法研究現(xiàn)狀
        1.3.1 偽剛體模型
        1.3.2 懸臂梁模型
    1.4 軌跡優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究內(nèi)容
2 宏/微操作器的動力學(xué)建模與仿真分析
    2.1 引言
    2.2 宏/微操作器模型描述
        2.2.1 壓電驅(qū)動柔性雙搖桿式微夾持器結(jié)構(gòu)分析
        2.2.2 作旋轉(zhuǎn)運動的宏/微操作器模型描述
    2.3 宏/微操作器動力學(xué)方程建立
        2.3.1 柔性夾持臂的變形描述
        2.3.2 宏/微操作器的能量表示
        2.3.3 基于拉格朗日方程的系統(tǒng)動力學(xué)方程建立
    2.4 數(shù)值仿真
    2.5 本章小結(jié)
3 宏/微操作器的軌跡規(guī)劃與優(yōu)化研究
    3.1 引言
    3.2 宏/微操作器的抑振軌跡規(guī)劃機理
    3.3 宏/微操作器的軌跡規(guī)劃研究
        3.3.1 軌跡規(guī)劃約束及目標(biāo)
        3.3.2 抑振軌跡規(guī)劃方法及軌跡曲線描述
    3.4 基于遺傳算法的宏/微操作器的抑振軌跡優(yōu)化研究
        3.4.1 宏/微操作器抑振軌跡優(yōu)化的遺傳算法實現(xiàn)
        3.4.2 優(yōu)化結(jié)果與仿真分析
    3.5 考慮慣性力的宏/微操作器最優(yōu)運動曲線研究
        3.5.1 考慮慣性力的最優(yōu)運動曲線規(guī)劃描述
        3.5.2 5-2-5軌跡約束描述及軌跡求解
        3.5.3 仿真分析
    3.6 本章小結(jié)
4 宏/微操作器的實驗平臺搭建和實驗研究
    4.1 引言
    4.2 宏/微操作器的實驗平臺搭建
        4.2.1 宏/微操作器的實驗裝置總體設(shè)計
        4.2.2 宏/微操作器的測控方案設(shè)計
    4.3 實驗研究
        4.3.1 宏/微操作器的運動軌跡跟蹤實驗
        4.3.2 不同運動軌跡下微夾持器振動情況的比較實驗研究
        4.3.3 優(yōu)化運動軌跡的跟蹤與微夾持器振動情況的實驗研究
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文工作總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻



本文編號：3813724