冗余六自由度并联隔振平台多维隔振性能研究
发布时间：2022-01-20 03:25
隔振平台能够抑制动载设备在转场运输及工作过程中受到的各种振动冲击,使其保持最佳的使用寿命和工作精度。本研究针对应用于动载设备的隔振平台存在着负载质量轻、隔振维数少以及低频隔振效果不佳等问题,开展并联隔振平台运动学、动力学、被动隔振、主被动混合隔振等方面的研究,主要研究内容及成果如下:（1）设计了一种液压冗余式、主被动复合支撑的六自由度并联隔振平台,并利用有限元软件对动平台、球铰进行模态和强度分析。完成了并联隔振平台运动学分析,建立了并联隔振平台主被动混合隔振动力学模型,并选择合适的平台构型参数,研究了动力学方程的参数化过程。（2）基于主被动混合隔振动力学方程,考虑液压作动器失效的情况,搭建了被动隔振Matlab/Simulink仿真模型,研究了并联隔振平台在不同振动干扰下的被动隔振性能,研究发现:干扰频率越高,振动传递率越小,被动隔振性能越好;干扰频率在隔振平台固有频率附近时,振动干扰会被放大。利用ADAMS软件建立了并联隔振平台虚拟样机仿真模型,并与被动隔振数值仿真对比分析,结果表明:被动隔振率最大误差为3.04%,验证了被动隔振性能的一致性。（3）根据模糊控制理论,设计了模糊PID...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国洪堡大学手术机器人Fig.1.1SurgicalrobotdesignedbyHU
冗余六自由度并联隔振平台多维隔振性能研究2动力学及其参数化过程，然后针对该并联隔振平台的被动隔振及主被动混合隔振展开深入探讨，对加快动载设备的发展和应用具有实际工程意义。1.2并联机构发展概况并联机构作为机器人研究领域的重要分支，涉及的学科众多，包括机器人学、空间机构学、多体系统理论、自动控制理论和计算机理论等，并联机构作为机电一体化的高科技产品，其智能化水平不断提高、实现的功能也更加强大。并联机构与传统的串联机构相比，其优点更加独特和突出[5]：第一，并联机构的动平台往往采用多杆支撑的方式，其刚度大、稳定性高、环境适应性和承载能力强；第二，并联机构的逆解求解过程相对简单，易于控制；第三，并联机构各通道的误差不积累，精度高；第四，由于并联机构的驱动元件可以布置在机座上，其动力负荷较孝动力性能相对较好、系统惯性校并联机构因其诸多优点得到了国内外学者的广泛关注和应用，并成功地将其应用在了天文望远镜、航空航天、3D打英医疗仪器、飞行模拟、机床和振动控制等众多领域，图1.1所示为德国洪堡大学研发的用于医疗手术的并联机器人，图1.2所示为中科院研制的3D打印并联机器人。图1.1德国洪堡大学手术机器人Fig.1.1SurgicalrobotdesignedbyHU图1.2中科院设计3D打印机器人Fig.1.23DprintingrobotdesignedbyCAS国外针对并联机构的研究最早可追溯到1895年，数学家Cauchy提出了一种用关节连接的八面体。1940年Pollard[6]提出将多自由度的并联机构应用于汽车喷涂。而并联机构真正意义上的发展和应用起于20世纪50年代，1947年Gough[7]研制出了一种六自由度并联机构并将其应用于轮胎测试。1965年Stewart[8]设计出了最为经典的
江苏大学专业型硕士学位论文3Stewart平台，并将其应用于飞行员的模拟训练。国内针对并联机构的研究起步较晚，最早从事并联机构相关研究的团队为燕山大学黄真教授团队，并于1991年成功研制出国内首台并联机构样机[9]。1997年，清华大学与天津大学[10]共同研制出国内首台并联机床VAMT1Y，如图1.3所示。图1.3VAMT1Y并联机床Fig.1.3VAMT1Yparallelmachinetool图1.4六自由度隔振平台Fig.1.4Six-DOFvibrationisolationplatform图1.5六自由度振动台Fig.1.5Six-DOFshakingtable图1.6MTS六自由度振动台Fig.1.6MTSsix-DOFshakingtable美国HT公司和华盛顿大学[11]最早将Stewart并联机构应用于隔振领域，研制了一种六自由度隔振平台，如图1.4所示，该隔振平台的支腿之间采用相互垂直的方式，可减弱作动器之间的耦合作用，其优势在于平台的各支链都是单独控制的，可以在6个方向对振动干扰进行隔离，并且针对各个方向的不同扰动情况，可以采用直接而独立的控制。但是由于Stewart机构在运动过程中存在奇异构型，各个通道耦合严重，限制了其在振动控制领域中的应用。为了增强机构的容错能力，如图1.5和图1.6所
【参考文献】：
期刊论文
[1]姿态受控柔性臂空间机器人的自适应神经网络容错控制及残振抑制[J]. 雷荣华,陈力. 振动与冲击. 2020(07)
[2]专家控制半主动悬架系统动态特性分析[J]. 王存堂,刘烘托,谢方伟,张晋,丁二名. 自动化与仪表. 2018(03)
[3]PID参数工程整定方法研究[J]. 许雪. 中国氯碱. 2016(09)
[4]面向光栅刻划机基座的主被动复合隔振方法研究[J]. 黄鹏,王卫荣,葛新方. 机械工程师. 2016(09)
[5]内分泌LQR控制策略及其主动悬架减振研究[J]. 金耀,于德介,陈中祥,蒋明华,贺欣. 振动与冲击. 2016(10)
[6]磁悬浮主被动隔振系统自适应控制及非线性补偿[J]. 李彦,何琳,帅长庚,吕志强. 振动与冲击. 2015(06)
[7]具有参数不确定性的车辆座椅悬架H∞输出反馈半主动控制[J]. 张志勇,刘鑫,黄彩霞,王向红. 振动与冲击. 2013(14)
[8]磁流变发动机悬置隔振性能与模糊PID控制[J]. 史文库,侯锁军,王雪婧,王少华,李海生. 农业工程学报. 2012(20)
[9]基于模糊神经网络的精密角度定位PID控制[J]. 张金龙,徐慧,刘京南,内田敬久,郭怡倩. 仪器仪表学报. 2012(03)
[10]PID参数整定方法分类与概述[J]. 段力学. 现代计算机(专业版). 2012(07)
硕士论文
[1]船用螺旋桨并联磨削机构虚拟样机设计与仿真研究[D]. 厉建东.江苏大学 2019
[2]电液驱动并联机构多维力控制特性研究[D]. 赵子宁.燕山大学 2018
[3]垂直振动与力加载耦合并联驱动电液系统设计与研究[D]. 张明飞.中国矿业大学 2017
[4]星箭隔振适配器参数特性分析与隔振性能研究[D]. 张鑫.哈尔滨工业大学 2016
[5]侧壁安装机载雷达多维隔振平台设计研究[D]. 吴沂骞.合肥工业大学 2016
[6]磁致伸缩多自由度精密平台的驱动及振动控制研究[D]. 邓凯.上海交通大学 2015
[7]六自由度隔振平台的设计与分析[D]. 李耀.南京航空航天大学 2015
[8]基于五自由度并联机构的隔振平台研究[D]. 刘建坤.哈尔滨工业大学 2013
[9]一种可变胞并联机构的多维隔振平台研究[D]. 杨峰.山东大学 2013
[10]基于嵌入式系统高精度隔振平台主动控制方法研究[D]. 刘品龙.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3598083
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
德国洪堡大学手术机器人Fig.1.1SurgicalrobotdesignedbyHU
冗余六自由度并联隔振平台多维隔振性能研究2动力学及其参数化过程，然后针对该并联隔振平台的被动隔振及主被动混合隔振展开深入探讨，对加快动载设备的发展和应用具有实际工程意义。1.2并联机构发展概况并联机构作为机器人研究领域的重要分支，涉及的学科众多，包括机器人学、空间机构学、多体系统理论、自动控制理论和计算机理论等，并联机构作为机电一体化的高科技产品，其智能化水平不断提高、实现的功能也更加强大。并联机构与传统的串联机构相比，其优点更加独特和突出[5]：第一，并联机构的动平台往往采用多杆支撑的方式，其刚度大、稳定性高、环境适应性和承载能力强；第二，并联机构的逆解求解过程相对简单，易于控制；第三，并联机构各通道的误差不积累，精度高；第四，由于并联机构的驱动元件可以布置在机座上，其动力负荷较孝动力性能相对较好、系统惯性校并联机构因其诸多优点得到了国内外学者的广泛关注和应用，并成功地将其应用在了天文望远镜、航空航天、3D打英医疗仪器、飞行模拟、机床和振动控制等众多领域，图1.1所示为德国洪堡大学研发的用于医疗手术的并联机器人，图1.2所示为中科院研制的3D打印并联机器人。图1.1德国洪堡大学手术机器人Fig.1.1SurgicalrobotdesignedbyHU图1.2中科院设计3D打印机器人Fig.1.23DprintingrobotdesignedbyCAS国外针对并联机构的研究最早可追溯到1895年，数学家Cauchy提出了一种用关节连接的八面体。1940年Pollard[6]提出将多自由度的并联机构应用于汽车喷涂。而并联机构真正意义上的发展和应用起于20世纪50年代，1947年Gough[7]研制出了一种六自由度并联机构并将其应用于轮胎测试。1965年Stewart[8]设计出了最为经典的
江苏大学专业型硕士学位论文3Stewart平台，并将其应用于飞行员的模拟训练。国内针对并联机构的研究起步较晚，最早从事并联机构相关研究的团队为燕山大学黄真教授团队，并于1991年成功研制出国内首台并联机构样机[9]。1997年，清华大学与天津大学[10]共同研制出国内首台并联机床VAMT1Y，如图1.3所示。图1.3VAMT1Y并联机床Fig.1.3VAMT1Yparallelmachinetool图1.4六自由度隔振平台Fig.1.4Six-DOFvibrationisolationplatform图1.5六自由度振动台Fig.1.5Six-DOFshakingtable图1.6MTS六自由度振动台Fig.1.6MTSsix-DOFshakingtable美国HT公司和华盛顿大学[11]最早将Stewart并联机构应用于隔振领域，研制了一种六自由度隔振平台，如图1.4所示，该隔振平台的支腿之间采用相互垂直的方式，可减弱作动器之间的耦合作用，其优势在于平台的各支链都是单独控制的，可以在6个方向对振动干扰进行隔离，并且针对各个方向的不同扰动情况，可以采用直接而独立的控制。但是由于Stewart机构在运动过程中存在奇异构型，各个通道耦合严重，限制了其在振动控制领域中的应用。为了增强机构的容错能力，如图1.5和图1.6所
【参考文献】：
期刊论文
[1]姿态受控柔性臂空间机器人的自适应神经网络容错控制及残振抑制[J]. 雷荣华,陈力. 振动与冲击. 2020(07)
[2]专家控制半主动悬架系统动态特性分析[J]. 王存堂,刘烘托,谢方伟,张晋,丁二名. 自动化与仪表. 2018(03)
[3]PID参数工程整定方法研究[J]. 许雪. 中国氯碱. 2016(09)
[4]面向光栅刻划机基座的主被动复合隔振方法研究[J]. 黄鹏,王卫荣,葛新方. 机械工程师. 2016(09)
[5]内分泌LQR控制策略及其主动悬架减振研究[J]. 金耀,于德介,陈中祥,蒋明华,贺欣. 振动与冲击. 2016(10)
[6]磁悬浮主被动隔振系统自适应控制及非线性补偿[J]. 李彦,何琳,帅长庚,吕志强. 振动与冲击. 2015(06)
[7]具有参数不确定性的车辆座椅悬架H∞输出反馈半主动控制[J]. 张志勇,刘鑫,黄彩霞,王向红. 振动与冲击. 2013(14)
[8]磁流变发动机悬置隔振性能与模糊PID控制[J]. 史文库,侯锁军,王雪婧,王少华,李海生. 农业工程学报. 2012(20)
[9]基于模糊神经网络的精密角度定位PID控制[J]. 张金龙,徐慧,刘京南,内田敬久,郭怡倩. 仪器仪表学报. 2012(03)
[10]PID参数整定方法分类与概述[J]. 段力学. 现代计算机(专业版). 2012(07)
硕士论文
[1]船用螺旋桨并联磨削机构虚拟样机设计与仿真研究[D]. 厉建东.江苏大学 2019
[2]电液驱动并联机构多维力控制特性研究[D]. 赵子宁.燕山大学 2018
[3]垂直振动与力加载耦合并联驱动电液系统设计与研究[D]. 张明飞.中国矿业大学 2017
[4]星箭隔振适配器参数特性分析与隔振性能研究[D]. 张鑫.哈尔滨工业大学 2016
[5]侧壁安装机载雷达多维隔振平台设计研究[D]. 吴沂骞.合肥工业大学 2016
[6]磁致伸缩多自由度精密平台的驱动及振动控制研究[D]. 邓凯.上海交通大学 2015
[7]六自由度隔振平台的设计与分析[D]. 李耀.南京航空航天大学 2015
[8]基于五自由度并联机构的隔振平台研究[D]. 刘建坤.哈尔滨工业大学 2013
[9]一种可变胞并联机构的多维隔振平台研究[D]. 杨峰.山东大学 2013
[10]基于嵌入式系统高精度隔振平台主动控制方法研究[D]. 刘品龙.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3598083
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