双端虎克铰型并联六自由度平台运动及其控制系统的研究

发布时间：2017-08-24 10:10

  本文关键词：双端虎克铰型并联六自由度平台运动及其控制系统的研究

  更多相关文章： 虎克铰 运动学 动力学 模态分析 模糊PID

【摘要】：六自由度平台自从被D.Stewar提出以来,已经得到了国内外学者的广泛关注和研究。由于六自由度平台具有并联机构的优点,所以其在众多领域内都有了广泛的应用。本课题研究的是双端虎克铰型并联六自由度运动平台,与球铰相比,虎克铰具有更大的转角范围,可以使平台具有更大的工作空间。本文将对双端虎克铰型并联六自由度平台进行理论分析和研究,具体研究内容如下：首先本文简要介绍了六自由度运动平台的发展历史、研究现状及应用,对六自由度运动平台进行了详细的运动学和动力学分析并通过Adams软件对平台进行运动学仿真。运用Ansys软件对平台进行模态分析,通过前三阶固有频率变形图和节点位移云图可以得出平台与振动源是否会发生共振。其次本文对六自由度运动平台的液压系统进行了理论分析并绘制了六自由度运动平台的液压系统原理图,然后根据技术要求完成系统关键元器件的计算和选型工作,并对伺服阀、齿轮泵、位移传感器的工作原理进行了介绍。最后为了提高六自由度运动平台控制系统的控制精度和响应速度,我们对模糊PD控制器进行了设计。通过MATLAB软件的仿真比较,我们得出模糊PID控制器具有稳定性好、快速性好、适应性强等优点。在一定范围内增大阻尼比和固有频率可以提高系统的动态性能,这些参数的研究也为后续平台的改进和系统的优化提供了参考。
【关键词】：虎克铰 运动学 动力学 模态分析 模糊PID
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112;TP273
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 课题来源及研究意义15-16
• 1.2 六自由度并联机构简介16
• 1.3 国内外研究历史与现状分析16-18
• 1.4 六自由度平台的应用18-22
• 1.4.1 运动模拟器18-20
• 1.4.2 微型并联机构20
• 1.4.3 并联机床20-21
• 1.4.4 娱乐设备21-22
• 1.5 课题研究内容及研究方法22-24
• 第二章 六自由度平台的结构设计及运动学分析24-37
• 2.1 引言24
• 2.2 六自由度运动平台的机构分析24-25
• 2.3 六自由度运动平台的运动学分析25-29
• 2.3.1 位置反解25-26
• 2.3.2 速度反解26-27
• 2.3.3 加速度反解27
• 2.3.4 运动学正解27-29
• 2.4 六自由度运动平台的结构设计29-31
• 2.4.1 六自由度运动平台的结构及技术参数29-31
• 2.5 六自由度运动平台的运动学建模及仿真31-36
• 2.5.1 六自由度运动平台三维模型的建立31-32
• 2.5.2 六自由度运动平台的运动学仿真32-34
• 2.5.3 仿真分析34-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 六自由度运动平台的动力学和模态分析37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 六自由度平台动力学方程的建立37-41
• 3.2.1 六自由度运动平台坐标系的建立37-39
• 3.2.2 驱动力和驱动力矩39-40
• 3.2.3 动力学方程的建立40-41
• 3.3 六自由度运动平台的动力学分析与仿真41-42
• 3.4 模态分析42-48
• 3.4.1 液压缸建模42-44
• 3.4.2 液压缸的模态分析44-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 六自由度运动平台液压伺服系统的设计49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 液压伺服系统简介49-50
• 4.3 液压系统的设计及各部件选型50-58
• 4.3.1 液压系统油源的选择50
• 4.3.2 液压伺服系统控制方式的选择50-51
• 4.3.3 液压系统的设计51-52
• 4.3.4 伺服液压缸的设计52
• 4.3.5 液压缸传递函数的建立52-53
• 4.3.6 液压泵的选择53-55
• 4.3.7 伺服阀的选择55-57
• 4.3.8 伺服阀传递函数的建立57
• 4.3.9 位移传感器的选型57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 六自由度运动平台的控制系统设计及仿真59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 六自由度运动平台的工作原理59-60
• 5.3 控制系统硬件系统的简介60
• 5.4 控制系统软件系统的简介60-64
• 5.4.1 上位机软件部分简介60-64
• 5.5 控制系统算法的研究64-65
• 5.5.1 PID控制的简介64-65
• 5.5.2 模糊PID控制的简介65
• 5.6 控制系统的设计及仿真65-68
• 5.6.1 模糊PID设计65-66
• 5.6.2 基于simulink的控制部分仿真分析66-68
• 5.7 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

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