本文關(guān)鍵詞：面向功能和性能的機(jī)構(gòu)綜合性能分析和評(píng)價(jià)方法研究　出處：《北京工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 開鏈機(jī)構(gòu) 閉鏈機(jī)構(gòu) 性能指標(biāo) 綜合性能評(píng)價(jià) 主成分分析

【摘要】：提高機(jī)械性能及智能控制水平，關(guān)鍵在于對(duì)主要機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)性能不斷優(yōu)化，而其核心問題是對(duì)機(jī)構(gòu)性能進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)及良好的控制。因此，基于機(jī)構(gòu)單一性能指標(biāo)來研究機(jī)構(gòu)綜合性能分析和評(píng)價(jià)方法具有重要意義。論文的主要研究內(nèi)容如下： （1）主成分分析（Principal ComponentAnalysis，PCA）方法的適用性研究。分析了數(shù)理統(tǒng)計(jì)中常用的系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)方法，基于機(jī)構(gòu)單一性能指標(biāo)的多樣性和相關(guān)性，比較得出PCA方法在機(jī)構(gòu)綜合性能分析和評(píng)價(jià)中的適用性。進(jìn)一步，針對(duì)傳統(tǒng)PCA方法的不足，將四種PCA的擴(kuò)展方法——核主成分分析（KernelPrincipals Components Analysis，KPCA）、模糊主成分分析（Fuzzy PrincipalComponent Analysis，F(xiàn)PCA）、基于PCA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的全局分析和相對(duì)主成分分析（Relative Principals Components Analysis，RPCA）引入機(jī)構(gòu)綜合性能分析和評(píng)價(jià)中，分別針對(duì)其適用情況提出具體算法。 （2）典型開鏈機(jī)構(gòu)的綜合性能分析和評(píng)價(jià)。歸納了開鏈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能的單一性能指標(biāo)的計(jì)算方法和物理意義。分別針對(duì)完成的特定工作任務(wù)的不同構(gòu)型和尺度的平面和空間串聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象，確定各單一性能指標(biāo)的相關(guān)程度，應(yīng)用KPCA方法分別對(duì)其綜合靈活性能和綜合性能進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，進(jìn)而根據(jù)綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果完成串聯(lián)機(jī)器人工作任務(wù)、構(gòu)型和尺度的優(yōu)選�？紤]空間串聯(lián)機(jī)器人工作任務(wù)中的奇異位形，應(yīng)用FPCA方法綜合靈活性能進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，有效抑制奇異位形的影響，改進(jìn)綜合性能評(píng)價(jià)效果。 （3）典型閉鏈機(jī)構(gòu)的綜合性能分析和評(píng)價(jià)。歸納了閉鏈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能的單一性能指標(biāo)的計(jì)算方法和物理意義。建立一個(gè)不同尺度的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)全局綜合性能評(píng)價(jià)的PCA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以對(duì)一定桿長變化范圍內(nèi)、任意不同尺度的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的綜合性能進(jìn)行合理預(yù)測(cè)；建立一個(gè)不同工作任務(wù)平面2-RR并聯(lián)機(jī)構(gòu)全局綜合性能評(píng)價(jià)的KPCA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以對(duì)一定工作區(qū)間內(nèi)不同工作任務(wù)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)綜合性能進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。最后，以完成相同工作任務(wù)、不同構(gòu)型和尺度的牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，驗(yàn)證了KPCA方法應(yīng)用到平面六桿機(jī)構(gòu)的綜合性能分析和評(píng)價(jià)的有效性，進(jìn)而根據(jù)綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果可以完成構(gòu)型和尺度的優(yōu)選。 （4）飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)仿真及綜合性能分析和評(píng)價(jià)。由于起落架收放機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析很難得出與實(shí)際相符且較為精確的結(jié)果。因此，基于CAD/CAE軟件仿真計(jì)算單一性能指標(biāo)數(shù)值。應(yīng)用UG軟件參數(shù)化的建立了該飛機(jī)起落架的虛擬樣機(jī)模型，進(jìn)而在ADAMS中建立數(shù)字樣機(jī)，設(shè)置虛擬仿真環(huán)境參數(shù)，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真，計(jì)算得出不同尺度的飛機(jī)起落架收放機(jī)構(gòu)的單一性能指標(biāo)數(shù)值。面向機(jī)構(gòu)需要實(shí)現(xiàn)的功能，應(yīng)用RPCA方法對(duì)起落架收放機(jī)構(gòu)的綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過選擇相對(duì)綜合性能最優(yōu)的機(jī)構(gòu)尺度，驗(yàn)證了將CAD/CAE技術(shù)與PCA方法相結(jié)合為飛機(jī)起落架的收放機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理性和工程實(shí)踐性。 通過以上研究，，形成了一系列基于PCA及其擴(kuò)展方法應(yīng)用于不同機(jī)構(gòu)綜合性能分析和評(píng)價(jià)的理論和方法，發(fā)現(xiàn)各種單一性能指標(biāo)之間的關(guān)系，基于綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果為機(jī)構(gòu)工作任務(wù)的優(yōu)選、機(jī)構(gòu)型綜合和尺度綜合提供科學(xué)的參考依據(jù)。
[Abstract]:To improve the mechanical performance and the level of intelligent control, the key lies in the performance of the mechanical system of the main mechanism of continuous optimization, and its core is the reasonable evaluation and good control performance of mechanism. Therefore, based on the mechanism of single performance index to study the comprehensive performance of the mechanism analysis and evaluation method has important significance. The main research contents of this paper are as follows:
(1) principal component analysis (Principal, ComponentAnalysis, PCA) on the applicability of the method. The comprehensive evaluation system analysis methods commonly used in mathematical statistics, single institution performance index of diversity and correlation based on the comparison of the applicability of the PCA method in the analysis of mechanism and comprehensive performance evaluation. Further, due to the shortage of the traditional PCA method the kernel PCA method will be extended four PCA (KernelPrincipals Components Analysis, KPCA), Fuzzy Principal Component Analysis (Fuzzy PrincipalComponent, Analysis, FPCA), based on the analysis of the PCA-BP neural network model of the global analysis and relative principal component (Relative Principals Components Analysis, RPCA) the introduction of comprehensive performance analysis and evaluation mechanism respectively, put forward specific algorithm for its application.
(2) the comprehensive performance analysis and evaluation of typical open chain mechanism. Summarized the calculation method and the physical meaning of a single performance index on the kinematic and dynamic performance of the chain mechanism respectively. The plane and space of different structure and scale for specific tasks to complete the series robot as the research object, determine the correlation degree of the single performance index the application of KPCA method to analyze and evaluate the comprehensive performance of flexible and comprehensive performance, and according to the comprehensive performance evaluation results to complete the series robot tasks, optimize the configuration and scale. Considering the space series robot singularity in the task, analyze and evaluate the application of FPCA method to comprehensive and flexible performance, effectively inhibit the impact of the singularity, improvement of comprehensive performance evaluation results.
(3) the comprehensive performance analysis and evaluation of typical closed-loop mechanism. The calculation method and physical meaning of a single performance index summarized the kinematic and dynamic performance of the closed loop mechanism. PCA-BP neural network model to establish a different scale comprehensive performance of crank rocker mechanism of the global assessment of the rod length range, the comprehensive performance of any the different scales of the crank rocker mechanism makes the reasonable prediction; KPCA-BP neural network model for the establishment of a comprehensive performance of different tasks of planar 2-RR parallel mechanism of global evaluation of the comprehensive performance of the parallel mechanism within the working range of different tasks are reasonably predicted. Finally, in order to accomplish the same task, the main movement mechanism of different structure and scale the shaper as the research object, the results verify that the KPCA method is applied to the comprehensive performance analysis and evaluation of the planar six bar mechanism It is effective, and then the optimization of configuration and scale can be completed according to the results of comprehensive performance evaluation.
(4) the aircraft landing gear mechanism and comprehensive performance analysis and evaluation. Because the structure of landing gear mechanism is relatively complex, the analytical method of kinematics and dynamics analysis are not consistent with the actual and accurate results. Therefore, the simulation of CAD/CAE software based on numerical calculation of single performance index. The application of UG software parametric a virtual prototype model of the aircraft landing gear, and then set up the digital prototype in ADAMS, set the virtual simulation environment parameters, the kinematics and dynamics simulation, numerical single performance index of landing gear mechanism is calculated in different scales. The mechanism needs to realize the function of comprehensive performance evaluation, RPCA method is used for landing retraction mechanism, through the selection of relatively comprehensive optimal performance of organization scale, it is proved that the CAD/CAE technique and PCA method for the combination of aircraft landing gear The rationality of the optimization design and the engineering practicality.
Through the above research, has formed a series of theories and methods of PCA and its application in the comprehensive performance of different extension method based on Mechanism Analysis and evaluation, found the relationship between various single performance index, based on the comprehensive performance evaluation results for the task mechanism optimization, mechanism type synthesis and dimension synthesis provide scientific references.

【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH112

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王遵義;羅佑新;;統(tǒng)一混沌系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)綜合中的應(yīng)用研究[J];煤礦機(jī)械;2006年11期

2 何哲明;羅佑新;車曉毅;徐靜蓉;汪超;;機(jī)構(gòu)綜合的超混沌相乘求解方法研究[J];機(jī)械傳動(dòng);2008年06期

3 陳本松;;機(jī)構(gòu)綜合的混沌優(yōu)化算法[J];吉首大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

4 羅佑新;;機(jī)構(gòu)綜合的混沌相乘求解方法研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2009年10期

5 楊通;韓建友;;復(fù)合四位置剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)綜合的研究[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2011年03期

6 李學(xué)榮;;廣義機(jī)構(gòu)綜合芻議[J];機(jī)械設(shè)計(jì);1983年02期

7 李學(xué)榮;;機(jī)構(gòu)學(xué)及機(jī)構(gòu)綜合的國外文獻(xiàn)簡(jiǎn)介[J];東北重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1984年03期

8 潘長久;韓繼光;;正n邊形軌跡生成機(jī)構(gòu)綜合[J];佳木斯工學(xué)院學(xué)報(bào);1993年02期

9 唐家瑋,楊雁濱,韓繼光,劉玉芝;用圖解解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)平面三個(gè)有限近位置的機(jī)構(gòu)綜合[J];佳木斯工學(xué)院學(xué)報(bào);1995年04期

10 周立華,黃田,曾子平,呂占鈞,杜恒瑞;工業(yè)包縫機(jī)空間五桿下彎針機(jī)構(gòu)綜合[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);1997年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 寧先雄;任亨斌;王建宏;;實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)且傳動(dòng)性能最優(yōu)的機(jī)構(gòu)綜合[A];第十四屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)暨第二屆海峽兩岸機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

2 馮春;陳永;;混沌與分形及其在裝載機(jī)機(jī)構(gòu)綜合中的應(yīng)用[A];中國工程機(jī)械學(xué)會(huì)2003年年會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 張翔宇;上海推進(jìn)基層氣象機(jī)構(gòu)綜合改革[N];中國氣象報(bào);2012年

2 記者 楊夏　通訊員 張書強(qiáng);湖北印發(fā)縣級(jí)氣象機(jī)構(gòu)綜合改革實(shí)施意見[N];中國氣象報(bào);2012年

3 本報(bào)評(píng)論員;縣級(jí)氣象機(jī)構(gòu)綜合改革重在“綜合性”[N];中國氣象報(bào);2013年

4 記者 談媛;進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí) 全面推進(jìn)縣級(jí)氣象機(jī)構(gòu)綜合改革[N];中國氣象報(bào);2013年

5 本報(bào)記者 龍昊;財(cái)富管理考驗(yàn)機(jī)構(gòu)綜合能力[N];中國經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào);2014年

6 通訊員 陳杰　王巖;上海研討推進(jìn)基層氣象機(jī)構(gòu)綜合改革[N];中國氣象報(bào);2012年

7 中國氣象局黨組書記、局長 鄭國光;全面推進(jìn)縣級(jí)氣象機(jī)構(gòu)綜合改革[N];中國氣象報(bào);2013年

8 見習(xí)記者 馬云霞;醫(yī)療機(jī)構(gòu)綜合改革扎實(shí)推進(jìn)[N];宿遷日?qǐng)?bào);2013年

9 記者 董永春　通訊員 鄭思軼;廣東研討基層氣象綜合改革試點(diǎn)工作[N];中國氣象報(bào);2012年

10 記者 謝盼　達(dá)芹;以綜改為抓手全面推進(jìn)現(xiàn)代化[N];中國氣象報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 孫志娟;面向功能和性能的機(jī)構(gòu)綜合性能分析和評(píng)價(jià)方法研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 李學(xué)領(lǐng);機(jī)構(gòu)綜合的多項(xiàng)式解[D];上海海事大學(xué);2004年

2 周建成;套缸式高空作業(yè)車機(jī)構(gòu)綜合及動(dòng)力學(xué)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 張劍;云南省縣級(jí)氣象機(jī)構(gòu)綜合改革研究[D];云南大學(xué);2013年

4 洪艷;金融機(jī)構(gòu)綜合報(bào)送系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2008年

本文編號(hào)：1363863