【摘要】：伴隨著我國(guó)城市化步伐的加快和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對(duì)地下空間的開發(fā)力度不斷增大,對(duì)盾構(gòu)機(jī)的需求也是日益增長(zhǎng)。盾構(gòu)機(jī)是一種集機(jī)電液、光學(xué)和自動(dòng)控制于一體的高度智能化的大型工程機(jī)械設(shè)備,而管片拼裝機(jī)是其中一個(gè)很重要的組成部分。管片拼裝機(jī)的性能直接影響到整個(gè)盾構(gòu)機(jī)的好壞和施工進(jìn)度,所以研究管片拼裝機(jī)對(duì)開發(fā)良好性能的盾構(gòu)機(jī)有著十分重要的意義。本課題以沈陽(yáng)北方重工集團(tuán)全斷面掘進(jìn)機(jī)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Φ3.2米多功能全斷面掘進(jìn)試驗(yàn)機(jī)為平臺(tái),對(duì)改進(jìn)后的管片拼裝機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的軌跡規(guī)劃、以及控制器研究分析,以此來(lái)驗(yàn)證改進(jìn)后模型的可靠性,為搭建基于視覺(jué)伺服反饋的智能化全自動(dòng)管片拼裝控制系統(tǒng)提供的數(shù)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)。本文主要從如下幾方面進(jìn)行研究：首先簡(jiǎn)要的介紹本課題研究的管片拼裝機(jī),簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu),建立運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型,運(yùn)用串并連機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求出管片拼裝機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解的解析表達(dá)式。在Adams中對(duì)管片拼裝機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。其次,接著對(duì)管片拼裝機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。運(yùn)用牛頓一歐拉遞推方程,建立管片拼裝機(jī)串聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用基于影響系數(shù)法的拉格朗日方程建立管片拼裝機(jī)微調(diào)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,并在Adams對(duì)管片拼裝機(jī)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真。最后,對(duì)管片拼裝機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了研究,并用Matlab對(duì)其仿真分析。設(shè)計(jì)了基于管片拼裝機(jī)逆動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算力矩控制器,搭建起Adams和Matlab控制聯(lián)合仿真平臺(tái),并進(jìn)行控制仿真分析。
[Abstract]:With the acceleration of urbanization and the expansion of infrastructure construction in China, the development of underground space is increasing, and the demand for shield machines is also increasing. Shield machine is a highly intelligent large-scale construction machinery equipment which integrates electromechanical fluid, optics and automatic control, and segment assembly machine is one of the very important components. The performance of segment assembly machine directly affects the quality and construction progress of the whole shield machine, so it is of great significance to study the segment assembly machine for the development of shield machine with good performance. Based on the 桅 3.2 m multifunctional full section roadheader testing machine in the State key Laboratory of Shenyang North heavy Industry Group, the kinematic and dynamic simulation analysis of the improved segment assembly machine model is carried out in this paper. The trajectory planning of the driving joint and the research and analysis of the controller are used to verify the reliability of the improved model, and to provide the mathematical model and the theoretical basis of dynamics for building the intelligent automatic segment assembly control system based on visual servo feedback. This paper mainly studies from the following aspects: firstly, the segment assembly machine studied in this paper is briefly introduced, its structure is simplified, and the kinematic analysis model is established. Based on the kinematic knowledge of serial-parallel robot, the analytical expressions of forward and inverse kinematic solutions of segment assembly machine are obtained. The kinematic simulation analysis of the segment assembly machine model is carried out in Adams. Secondly, the dynamic analysis of the segment assembly mechanism is carried out. The dynamic model of the series mechanism of the segment assembly machine is established by using Newton Euler recurrence equation, and the dynamic model of the fine tuning mechanism of the segment assembly machine is established by using the Lagrangian equation based on the influence coefficient method. The dynamic simulation of the segment assembly machine model is carried out in Adams. Finally, the motion trajectory of the joint driven by the segment assembly machine is studied, and its simulation analysis is carried out by Matlab. A computational torque controller based on the inverse dynamic model of the segment assembly machine is designed, and the joint simulation platform of Adams and Matlab control is built, and the control simulation analysis is carried out.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U455.39

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本文編號(hào)：2473032