轴向移动带的建模与控制设计

发布时间：2017-09-18 16:06

  本文关键词：轴向移动带的建模与控制设计

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【摘要】：伴随人类文明的发展和快速的生活节奏,轴向移动带也在现代工程领域里被广泛应用,为人类发展与生活带来便利。诸如货物传送带、磁带和电梯缆绳等多种工程系统部件都有运用轴向移动带。当这些现实生活中的结构忽略弯曲应力时都可以简化为轴向运动结构。从受力方面看,轴向移动带有阻尼低、刚度小等特点;同时,在外界激励的作用下可能会发生很大形变,从而引起振动问题的发生,影响系统的工作精度和效率,同时也会减少材料的使用寿命,带来经济上的损失。随着传送带、履带、电梯缆绳等工程应用技术持续发展,轴向运动带的振动问题也引起国内外越来越多学者的重视。本文以作者所在团队自主研发贴片机中的轴向移动结构为研究对象,利用主动边界控制方法研究轴向移动带的振动控制问题。主要内容如下:1.以典型的分布参数系统——轴向移动带为对象,考虑材料张力,边界未知扰动因素和轴向移动带变速运动,利用力学方法得到描述对象的偏微分等式。运用Hamilton原理推导出轴向移动带的几何非线性动力学模型。2.用Lyapunov直接法证明轴向移动带的稳定性和一致稳定性,并在移动带末端设计控制器,分别运用,实现轴向移动带振动的主动控制。本文所设计的边界控制方法可使轴向移动带在外界干扰下保持一致有界性,避免控制溢出和稳定问题。3.对所设计的控制算法,本文利用有限差分法进行了数值模拟。对具有一般变速运动和具有大加减加速度变速运动的轴向移动带进行仿真,并对仿真结果进行初步分析,同时验证了本文所采用控制策略的可行性。
【关键词】：轴向移动带 分布参数系统 偏微分方程 边界控制 Lyapunov直接法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究意义及国内外研究动态9-10
• 1.2 轴向移动带的研究方法10-13
• 1.2.1 轴向移动带的建模分析方法10-11
• 1.2.2 轴向移动带的控制研究方法11-13
• 1.3 课题来源13
• 1.4 本文主要研究内容13-15
• 第二章 轴向移动带的动力学建模15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 分布参数系统15
• 2.3 欧拉伯努利梁理论15-17
• 2.4 变分法17-19
• 2.4.1 泛函与泛函的变分17-19
• 2.4.2 变分法基本预备定理19
• 2.5 哈密顿原理19-21
• 2.5.1 完整有势系统的哈密顿原理19-21
• 2.5.2 一般完整系统的哈密顿原理21
• 2.6 轴向移动带的动力学模型21-25
• 2.6.1 SMT技术和贴片机介绍22
• 2.6.2 轴向移动带的建模22-25
• 2.7 本章小结25-27
• 第三章 轴向移动带边界控制设计27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 预备知识27-28
• 3.3 边界控制设计28-38
• 3.3.1 PD控制设计28-33
• 3.3.2 鲁棒控制设计33-38
• 3.4 一致稳定性证明38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 轴向移动带仿真分析41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 有限差分法41-44
• 4.3 一般变速系统仿真44-50
• 4.3.1 PD控制系统仿真结果45-48
• 4.3.2 鲁棒控制系统仿真结果48-50
• 4.4 大加减速变速系统仿真50-56
• 4.4.1 PD控制系统仿真结果51-54
• 4.4.2 鲁棒控制系统仿真结果54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 总结与展望57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果63-64
• 致谢64-65
• 附件65

【参考文献】

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本文编号：876505