本文關(guān)鍵詞：柔索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)模型解算與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柔索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一類新型特殊的并聯(lián)機(jī)構(gòu)。與傳統(tǒng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)不同，，其末端的工作平臺通過柔索與固定端連接，通過各柔索協(xié)調(diào)伸縮實(shí)現(xiàn)其末端工作平臺位置和姿態(tài)的調(diào)節(jié)。柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有以往并聯(lián)機(jī)構(gòu)不具備的優(yōu)點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)構(gòu)質(zhì)量輕、末端平臺工作空間大、構(gòu)型易于重新配置等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。本文以500米口徑大射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目為背景，研究柔索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，以六根驅(qū)動柔索和饋源艙為研究對象，以提高饋源艙位置和姿態(tài)的精度為目標(biāo)，保證饋源艙能夠在預(yù)定的軌跡上精確運(yùn)動。本文完成的主要工作如下： 饋源艙由柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動在百米級以上空間內(nèi)運(yùn)動，柔索與懸掛在柔索上傳輸信息的纜線受到重力的影響，柔索本身會有明顯的變形，用懸鏈線索形或拋物線索形可以相對更真實(shí)的表達(dá)出柔索的形狀，從而保證柔索長度解算的精度。本文首先推導(dǎo)出適合柔索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的懸鏈線方程和拋物線方程；其次通過對系統(tǒng)的力學(xué)分析，建立柔索并聯(lián)系統(tǒng)的非線性靜力平衡方程，得出懸鏈線索形和拋物線索形兩種情況下的索力和索長表達(dá)式。 對于欠約束并聯(lián)機(jī)構(gòu)來說，在空間的某一位置，通過改變各索長，饋源艙可以得到無數(shù)組姿態(tài)，同時也對應(yīng)無數(shù)組索力、索長和姿態(tài)角。為了從這無數(shù)組解中得到唯一且合理的解，本文采用保證各索力均衡的優(yōu)化分析方法找到一組最優(yōu)解；并且提出了對饋源焦面進(jìn)行離散的方法，對饋源焦面點(diǎn)的柔索索力、索長以及饋源艙姿態(tài)角進(jìn)行了離散分析，判斷出柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可控工作空間包含了整個饋源焦面，即所有離散點(diǎn)均存在滿足約束條件的解；分析了懸鏈線索形和拋物線索形下饋源焦面內(nèi)的優(yōu)化結(jié)果，并在停靠工況和跟蹤工況下仿真分析了兩種索形下的索力、姿態(tài)和索長，通過分析得出懸鏈線索形比拋物線索形更優(yōu)；在上述工作的基礎(chǔ)上，最后分析了索力偏差與姿態(tài)角偏差之間的關(guān)系，得出饋源艙的實(shí)際姿態(tài)偏離理想姿態(tài)越大，索力的偏差越大，索力的分配越不均衡，姿態(tài)角偏差與索力偏差是相輔相成的關(guān)系，同時也證明了采用各索力均衡的優(yōu)化方法的合理性。
【關(guān)鍵詞】：柔索驅(qū)動 并聯(lián)機(jī)構(gòu) 力學(xué)分析 焦面離散 優(yōu)化解算
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(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
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景11-13
• 1.2 機(jī)器人的研究背景13-15
• 1.3 柔索并聯(lián)機(jī)器人研究意義15-16
• 1.4 柔索并聯(lián)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容20-21
• 第2章 柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)力學(xué)分析21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 柔索并聯(lián)系統(tǒng)介紹21-25
• 2.2.1 柔索并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)指標(biāo)21-23
• 2.2.2 相關(guān)坐標(biāo)系建立23-25
• 2.3 柔索并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與分析25-36
• 2.3.1 饋源艙靜平衡方程建立25-27
• 2.3.2 柔索非線性靜平衡方程建立27-34
• 2.3.3 柔索虛牽分析34-35
• 2.3.4 柔性并聯(lián)系統(tǒng)的非線性靜平衡方程建立35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 索力優(yōu)化方法研究37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 優(yōu)化理論發(fā)展37-38
• 3.3 優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述38-40
• 3.3.1 優(yōu)化問題三要素38-39
• 3.3.2 優(yōu)化問題解決方案39-40
• 3.4 優(yōu)化軟件介紹40-43
• 3.4.1 軟件概述40
• 3.4.2 優(yōu)化工具箱40-42
• 3.4.3 有約束非線性最小二乘法42-43
• 3.5 索力目標(biāo)函數(shù)與約束條件建立43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 索力優(yōu)化分析47-71
• 4.1 引言47
• 4.2 典型位置優(yōu)化分析47-50
• 4.3 饋源焦面離散50-66
• 4.3.1 焦面離散方法50-52
• 4.3.2 焦面索力優(yōu)化分析52-54
• 4.3.3 典型軌跡仿真分析54-65
• 4.3.4 兩種索形優(yōu)化及仿真結(jié)果對比分析65-66
• 4.4 索力偏差與姿態(tài)角偏差分析66-69
• 4.4.1 姿態(tài)角偏差定義66
• 4.4.2 最大索力偏差分析66-67
• 4.4.3 索力偏差與姿態(tài)偏差分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第5章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 總結(jié)71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-81
• 作者簡介及攻讀碩士期間取得成果81-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：425152