Stewart并联机构液压控制系统与控制策略的分析研究

发布时间：2017-05-11 18:10

  本文关键词：Stewart并联机构液压控制系统与控制策略的分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：并联机构因具有结构简单、负载能力强等优点,被广泛用于汽车模拟驾驶、并联机床、飞行模拟器等诸多领域。随着我国农业机械的飞速发展,将并联机构应用于田间路谱信息的复现,并将得到的路谱信息用于农用设备的颠簸试验中,将成为新的研究热点。本文在确定机构的驱动方式之后,完成驱动系统各零件关键参数的计算选型;针对选用的阀控缸系统传递函数进一步完善,并对空间运动相关问题进行研究;在仿真过程中采用控制与鲁棒控制两种控制策略进行效果对比。(1)系统地介绍了并联机构的结构特征与工作原理,阐述了液压控制系统作为并联机构驱动系统的主要优势,并按照设计手册针对液压控制系统中液压缸有杆腔、无杆腔的直径尺寸及泵的功率等关键部件、关键参数进行详细计算。运用空间运动相关理论研究了空间坐标系的变换规律,完成机构空间运动的运动位置正反解、雅克比矩阵的求解以及速度分析,进行了机构运动中的奇异性分析与雅克比矩阵条件数分析。(2)在液压缸伸缩杆伸长过程中,通过分析,提出将选用的伺服阀阀芯位移与输入电流之间的传递函数综合到阀控缸系统中非对称液压缸伸缩杆位移与伺服阀阀芯位移之间的传递函数中;将伺服阀输出负载流量与输入电流之间的传递函数综合到非对称液压缸伸缩杆位移与无杆腔输入流量之间的传递函数中,并分别引入高分辨率反馈装置,建立两种液压缸伸缩杆伸长位移与伺服阀输入电流之间的传递函数,完善了并联机构的液压控制系统的数学模型,并提出了一种田间路谱信息复现的控制算法的实现方案。(3)运用三维软件!"对并联机构进行零部件建模以及整体模型装配,通过软件间的转换接口将三维模型导入运动学模拟软件##$中,通过机构的自由度计算与软件的自我分析,验证了模型的正确性,同时使其在六个空间自由度方向运动,完成运动学正、反解仿真;运用#$%$液压仿真软件建立了液压伺服控制回路的模型,分析了控制与鲁棒控制器两种控制策略的工作原理,并提出将控制与鲁棒控制器并联设计进行系统仿真,对比分析不同频率下两种控制方案的优劣。(4)运用伺服阀静态性能测试系统对液压控制系统中所选用的伺服阀进行静态性能检测,得到其静态性能曲线,进行伺服阀静态性能参数的计算,并与样本数据进行对比,分析其工作可靠性;对并联机构进行相应的正反解试验,并对其数据结果进行分析对比,提出进一步的改进研究工作。
【关键词】：Stewart并联机构 选型计算 数学模型 系统仿真 试验分析
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112;TP271.31
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景及意义11
• 1.2 Stewart并联机构概述11-14
• 1.3 六自由度并联机构发展历程14-17
• 1.3.1 国内外发展历程与研究现状14-15
• 1.3.2 六自由度并联机构的应用15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第二章 Stewart并联机构液压系统设计与运动学分析18-37
• 2.1 Stewart并联机构的工作原理18
• 2.2 Stewart并联机构的液压系统主要结构的关键参数计算18-26
• 2.3 Stewart并联机构液压控制系统优化分析26-28
• 2.3.1 采用高分辨率反馈装置来精确定位26
• 2.3.2 自适应性液压控制方法26-28
• 2.3.3 伺服运动控制单元28
• 2.4 Stewart并联机构空间运动学分析28-36
• 2.4.1 Stewart并联机构空间坐标系的变换28-29
• 2.4.2 Stewart并联机构空间位置求解分析29-31
• 2.4.3 Stewart并联机构运动速度分析31-33
• 2.4.4 Stewart并联机构的奇异性与受力分析33-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 Stewart并联机构液压伺服控制系统的分析37-48
• 3.1 液压系统伺服控制方法的简介37
• 3.2 伺服阀控非对称液压缸的特性分析37-44
• 3.2.1 阀控缸系统模型的建立37-41
• 3.2.2 位移传感器传递函数建立41
• 3.2.3 伺服阀传递函数的建立41-42
• 3.2.4 伺服阀控液压缸整体系统传递函数的建立42-44
• 3.3 田间路谱复现的控制算法的实现44-47
• 3.3.1 载荷谱复现控制算法44
• 3.3.2 载荷谱复现的算法实现44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 Stewart并联机构的建模仿真与两种控制策略的对比分析48-63
• 4.1 Stewart并联机构的建模与仿真48-56
• 4.1.1 Stewart并联机构三维实体模型的设计与装配48-49
• 4.1.2 Stewart并联机构模型的导入处理49-50
• 4.1.3 ADAMS虚拟样机运动学仿真50-56
• 4.2 AMESIM液压系统中控制策略的仿真分析56-62
• 4.2.1 基于AMESIM液压仿真的控制策略56-58
• 4.2.2 基于AMESIM液压仿真软件的系统建模58-59
• 4.2.3 基于AMESIM液压仿真的不同控制策略的分析对比59-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 Stewart并联机构试验分析63-72
• 5.1 伺服阀静态性能测试实验63-66
• 5.1.1 伺服阀静态性能测试系统63-64
• 5.1.2 静态特性测试实验64-66
• 5.2 Stewart并联机构H∞鲁棒控制测试实验66-71
• 5.2.1 极限位姿状态检查67-68
• 5.2.2 Stewart并联机构基本动作实现方法68
• 5.2.3 Stewart并联机构H∞鲁棒控制试验及结果分析68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 总结和展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 课题展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 作者在攻读硕士期间发表的论文及其他科研成果79

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7 ;Analysis and Application of the Singularity Locus of the Stewart Platform[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2011年01期

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2 Fengguang He;Fengshui Jing;Guodong Yang;En Li;Zize Liang;Dongjun Yu;;Implementation and Experimental Study on the Control System of the Stewart Platform Model of FAST[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

3 ;Singularity Kinematics Principle and Singularity Analysis of 6-3 Stewart Manipulators for Special Orientations[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

4 聂一帆;曹登庆;马青超;池维超;;应用于航天器扰动部件隔振的Stewart平台动力学响应分析[A];第九届全国动力学与控制学术会议会议手册[C];2012年

5 ;Continuous Finite Time Control for Stewart Platform with Terminal Sliding Mode[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

6 ;The Research on Direct Kinematic Problem of the Stewart Manipulators with Two Dissimilar Semisymmetrical Hexagons[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

7 赵慧;张尚盈;韩俊伟;阮祥伟;;液压驱动Stewart平台柔顺力控制器综合设计[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

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9 ;Property Analysis of the Position-Singularity Loci of the Stewart Manipulator Using the Cross-Section of Z-Plane[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

10 ;Orientation-Singularity and Nonsingular Orientation-Workspace Analyses of the Stewart-Gough Platform Using Unit Quaternion Representation[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

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