并联式六自由度液压运动平台的分析与研究

发布时间：2017-05-04 10:09

  本文关键词：并联式六自由度液压运动平台的分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：并联机构又称为并联机器人,其具有刚度大、负载能力强、运动速度快、没有累积误差等优点,在机器人领域中逐渐成为一个研究热点。本课题与企业合作,对并联六自由度运动平台进行理论分析和应用研究,并根据具体的技术参数要求对平台具体参数进行设计计算,最终完成平台的研制工作。全文的主要内容包括以下几个部分： (1)对并联六自由度运动平台的结构进行分析,计算出平台的自由度。分析平台位置正解和位置反解,并给出正解和反解的具体计算公式。根据平台的技术要求完成平台机械结构的设计工作,并通过ADAMS对平台设计参数的正确性和可行性进行验证分析。 (2)对并联六自由度运动平台的液压驱动系统设计,确定其驱动方式,绘制出液压系统原理图并完成系统主要元件的计算和选型工作,介绍变量柱塞泵、伺服阀和磁致伸缩位移传感器的主要工作原理。通过AMESim仿真分析验证液压系统设计的正确性和可行性。 (3)对单通道电液位置伺服控制系统进行分析,建立对称阀控制非对称缸的数学模型,并对伺服控制系统进行动态设计。确定伺服阀、位移传感器、伺服油缸等主要元件的传递函数模型,通过Matlab编程对系统的稳定性进行分析。 (4)结合传统PID控制优缺点,并根据平台控制系统本身的特点设计模糊PID控制器,通过Simulink建模仿真对两者的控制性能进行比较。完成平台控制系统的设计和选型工作,并通过Visual Basic编程软件设计出平台人机控制界面。
【关键词】：并联机构 电液伺服控制 AMESim 动态特性 模糊自适应
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插图清单12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题来源和研究意义15
• 1.2 六自由度并联机构介绍15-17
• 1.2.1 六自由度并联机构发展概述16-17
• 1.2.2 并联机构的特点17
• 1.3 六自由度并联机构的应用17-19
• 1.4 课题研究的内容和研究方法19-21
• 第二章 并联六自由度运动平台的结构分析与设计21-37
• 2.1 平台机构形式介绍21
• 2.2 Stewart并联平台的机构分析21-22
• 2.3 六自由度并联机构的运动学分析22-26
• 2.3.1 机构的位置反解22-24
• 2.3.2 机构的位置正解24-26
• 2.4 六自由度平台的机构设计26-31
• 2.4.1 六自由度平台主要技术要求26-27
• 2.4.2 六自由度平台结构参数设计27
• 2.4.3 六自由度运动平台建模仿真27-31
• 2.5 基于虚拟样机的仿真分析31-36
• 2.5.1 平台机构设计验证31-34
• 2.5.2 伺服油缸驱动力仿真分析34-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 运动平台液压伺服系统设计37-49
• 3.1 六自由度运动平台液压伺服系统介绍37
• 3.2 液压系统的设计37-44
• 3.2.1 油源形式选择37-38
• 3.2.2 伺服系统控制方式的选择38
• 3.2.3 六自由度平台液压伺服系统设计38-39
• 3.2.4 伺服油缸设计39
• 3.2.5 液压泵的选型39-42
• 3.2.6 伺服阀的选择42-43
• 3.2.7 位移传感器的选型43-44
• 3.3 基于AMESim的液压系统建模仿真44-48
• 3.3.1 AMESim简介44
• 3.3.2 基于AMESim的建模方法与步骤44-46
• 3.3.3 液压系统仿真验证分析46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 单通道电液伺服控制系统动态特性分析49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 阀控缸的基本方程49-59
• 4.2.1 定义伺服阀负载流量和负载压力49-50
• 4.2.2 当x_v≥0时,伺服阀控非对称缸系统数学模型50-54
• 4.2.3 当x_v<0时,伺服阀控非对称缸系统数学模型54-58
• 4.2.4 伺服放大器传递函数确定58
• 4.2.5 位移传感器传递函数的确定58
• 4.2.6 伺服阀传递函数的确定58-59
• 4.3 伺服阀控伺服缸系统传递函数确定59-60
• 4.4 单通道电液控制系统动态特性分析60-66
• 4.4.1 活塞杆伸出时的液压系统特性分析60-63
• 4.4.2 活塞杆缩回时的液压系统特性分析63-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 并联六自由度运动平台控制系统设计67-83
• 5.1 引言67
• 5.2 常规PID控制和模糊控制技术简介67-73
• 5.2.1 常规PID控制系统简介67-71
• 5.2.2 模糊控制技术简介71-73
• 5.3 基于MATLAB的模糊控制器设计与仿真73-78
• 5.3.1 模糊PID控制器设计73-76
• 5.3.2 基于Simulink的电液伺服系统仿真76-78
• 5.4 并联六自由度运动平台控制系统设计78-82
• 5.4.1 工作原理78-79
• 5.4.2 控制平台硬件模块选型79-80
• 5.4.3 平台控制系统软件模块的分析与设计80-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 总结83
• 6.2 展望83-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 肖庆;;让行走机械更智能[J];工程机械与维修;2014年05期

2 肖岱宗;;AMESim仿真技术及其在液压元件设计和性能分析中的应用[J];舰船科学技术;2007年S1期

3 张尚盈,赵慧,韩俊伟;六自由度运动平台实时控制的正/反解算法[J];机床与液压;2003年03期

4 许贤良，刘利国;关于负载压力和负载流量的讨论[J];机床与液压;1995年04期

5 宋国峰;程忠涛;袁立鹏;任勇;程忠志;;运动模拟器及其运动平台系统的发展现状及应用前景[J];机械设计与制造;2008年06期

6 孙衍石;靳宝全;熊晓燕;;电液伺服比例阀控缸位置控制系统仿真研究[J];流体传动与控制;2009年04期

7 石红雁,许纯新,付连宇;基于SIMULINK的液压系统动态仿真[J];农业机械学报;2000年05期

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本文编号：344868