【摘 要】
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本文以设计可用于高速精密作业的并联机构为目标,为了解决速度和精度之问的矛盾,对机构的动力学及其控制进行了全面深入的研究。对机构的动力学分析,导出了评价机构速度加速
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本文以设计可用于高速精密作业的并联机构为目标,为了解决速度和精度之问的矛盾,对机构的动力学及其控制进行了全面深入的研究。对机构的动力学分析,导出了评价机构速度加速度性能和耦合性的度量指标,在此基础上,提出了量化机构动力学性能的指标,将机构对工作空问的要求处理成对结构参数的几何约束,以机构在预定工作空问动力学性能最优为目标,得到兼顾工作空间与动力学性能的结构参数。建立机构系统的有限元模型,分析机构系统在主动力、工作负载和惯性力等共同激励下的振动特征及响应,评估振动引起的运动误差和动应力。根据构件振动的型态,提出振动控制的适宜方法,设计出作动器的结构。为了兼顾系统对响应速度和控制能量的要求,选取系统状态变量和控制能量的二次型构造衡量控制品质的性能指标,建立系统弹性振动最优控制模型,较大幅度地降低了机构振动水平。 本研究将动平台的运动分解为平动和定点转动,设计出动平台的位形检测装置,为了抑制动力学模型巾难以准确描述的因素和参数变化对机构性能的影响,提出了两种自适应控制的策略,基于模型的自适应控制采用前馈环节补偿重力项,根据系统的状态误差和参数误差自动调整系统的输入,使系统具有渐近稳定的动态特征。非线性PID自适应控制,对系统难以准确描述的因素,提出预估校正法,将它们处理成含有变化参数的因素,控制系统具有预估参数误差并随之作白适应变化的能力,取得了较好的控制效果。在缺少机构实体模型的情况下,利用ADAMS软件创建了并联机构虚拟样机,将运动分析、动力分析和弹性动力分析建立的基础理论与虚拟样机仿真结果对比,验证了其仆:确性。最后研究了一种典型结构的6自由度并联机构的运动学、动力学及其控制问题,得到了十分相似的结论,说明本文所建立的理论体系对并联机构的设计具有通用性。
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