【摘要】：本文以應(yīng)用于高速混聯(lián)加工裝備中的一種平面兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，針對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)、機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和動(dòng)力學(xué)控制中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入理論研究，旨在提高并聯(lián)機(jī)構(gòu)高速、高加速運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。主要內(nèi)容如下： 針對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛度性能的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能和剛度性能評(píng)價(jià)方法進(jìn)行分析，并選擇出可用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛度性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。在上述指標(biāo)的基礎(chǔ)上提出了反映機(jī)構(gòu)性能變化趨勢的方差評(píng)價(jià)指標(biāo)作為補(bǔ)充，更全面地描述機(jī)構(gòu)相關(guān)性能分布情況。 通過分析并聯(lián)機(jī)構(gòu)加速度性能方程中各種影響因素對(duì)機(jī)構(gòu)加速能力的影響效果，提出了一種適用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)的新方法。該方法考慮了速度因素、重力因素和外力因素對(duì)機(jī)構(gòu)加速能力的影響，可以更準(zhǔn)確地描述高速、高加速并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能分布情況。在該評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，定義了用于機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。上述評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)克服了現(xiàn)有的常用指標(biāo)在分析高速并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的局限性，為后續(xù)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)。 為了實(shí)現(xiàn)并聯(lián)機(jī)構(gòu)多性能優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了一種適用于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多指標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并將其成功用于一種平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)中。在該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中，通過對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)主要尺寸參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛度和動(dòng)力學(xué)三方面性能的綜合改善。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，該方法對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)研究的發(fā)展有著重要的應(yīng)用價(jià)值。 為改善并聯(lián)機(jī)構(gòu)高速、高加速運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，提出了一種具有外力擾動(dòng)抑制作用的并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)前饋控制方法。仿真結(jié)果表明該方法不但可以有效減小機(jī)構(gòu)高速運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)力學(xué)性能對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的不良影響，并且可以明顯削弱制造加工過程中外力擾動(dòng)作用對(duì)控制精度的影響。最后，通過在并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了上述動(dòng)力學(xué)控制方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH112

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