基础振动下单自由度机械臂的设计研究
发布时间：2021-04-19 20:34
配备弹药自动装填系统是现代大口径陆战武器发展的必然要求。本文以行进状态下,大口径陆战武器弹药自动装填系统中的弹药传输机械臂为背景,研究一种存在随机基础振动的单自由度机械臂机电系统。通过本文的研究,为行进中弹药传输机械臂的设计理论和方法打下一定的基础。设计了包括机械臂、电机、增量式编码器、电机控制器以及减速箱在内的单自由度机械臂机电系统,建立了单自由度机械臂机电系统的三维模型和实物模型,并对电机驱动下的单自由度机械臂机电系统进行ADAMS与MATLAB联合仿真,分别在无基础振动和存在随机基础振动两种情况下进行仿真分析,证明了随机基础振动对机械臂的动态特性具有严重影响。考虑基础振动,建立了基础振动下单自由度机械臂的动力学方程,结合混合灵敏度理论,对所建立的机械臂动力学方程进行混合灵敏度频域整形。运用H∞控制理论和结构奇异值μ理论,建立了参数不确定系统的H∞控制框图,采用D—K迭代工具设计H∞控制器,通过结构奇异值μ分析,证明所设计的H∞控制器具有良好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 本课题国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 单自由度机械臂机电系统设计
2.1 机械臂机电系统方案设计
2.1.1 弹药传输机械臂机电系统简介
2.1.2 单自由度机械臂机电系统方案
2.2 机电系统各部件选择
2.2.1 直流伺服电机的选择
2.2.2 增量式编码器和行星减速箱的选择
2.2.3 有刷直流电机控制器的选择
2.3 单自由度机械臂机电系统
2.4 本章小结
3 电机驱动下机械臂机电系统仿真
3.1 虚拟仿真技术概述及ADAMS简介
3.1.1 虚拟仿真技术概述
3.1.2 ADAMS简介
3.2 电机驱动下机械臂机电系统仿真
3.2.1 直流电机控制方程的状态空间方程表示
3.2.2 机电系统联合仿真分析
3.3 基础振动下机械臂机电系统仿真
3.3.1 随机基础振动的功率谱密度表示
3.3.2 基础随机振动下机械臂机电系统仿真
3.4 本章小结
4 基础振动下机械臂动力学方程频域整形
4.1 概述
4.2 基础振动下机械臂动力学方程
4.2.1 拉格朗日运动方程
4.2.2 基础振动下机械臂动力学方程
4.3 混合灵敏度频域整形
∞混合灵敏度S/T和S/KS问题"> 4.3.1 H∞混合灵敏度S/T和S/KS问题
4.3.2 机械臂动力学方程混合灵敏度S/T整形
4.4 本章小结
∞鲁棒控制">5 基础振动下单自由度机械臂H∞鲁棒控制
∞鲁棒控制基本理论"> 5.1 H∞鲁棒控制基本理论
∞鲁棒控制概述"> 5.1.1 H∞鲁棒控制概述
∞控制基本理论"> 5.1.2 H∞控制基本理论
5.2 建立参数不确定系统控制框图
5.2.1 线性分式变换（Linear Fractional Transformation）
5.2.2 建立参数不确定系统
5.3 参数不确定系统控制器设计
5.3.1 结构奇异值μ理论
∞控制器"> 5.3.2 D-K迭代法设计H∞控制器
∞控制器鲁棒分析"> 5.4 H∞控制器鲁棒分析
5.5 本章小结
6 全文总结和展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]μ综合中的D-K迭代算法[J]. 何朕,姜晓明,孟范伟,周荻. 电机与控制学报. 2010(09)
[2]路面不平度研究综述[J]. 段虎明,石峰,谢飞,张开斌. 振动与冲击. 2009(09)
[3]基于动态滑模控制的移动机械臂输出跟踪控制[J]. 吴玉香,冯颖,胡跃明. 华南理工大学学报(自然科学版). 2006(06)
[4]轮式移动机械臂的建模与仿真研究[J]. 吴玉香,胡跃明. 计算机仿真. 2006(01)
[5]虚拟样机技术及ADAMS[J]. 王成,王效岳. 机械工程与自动化. 2004(06)
[6][第8讲]坦克炮自动装弹机[J]. 金中. 国外坦克. 2004(08)
[7]运动学补偿的宏-微机器人连续轨迹控制研究[J]. 陈启军,王月娟,陈辉堂. 控制理论与应用. 2001(01)
[8]频域不确定性系统加权混合灵敏度函数频域整形[J]. 王曦,曾庆福. 航空学报. 1999(04)
[9]混合灵敏度问题的鲁棒H∞/LTR状态反馈综合方法[J]. 翁正新,施颂椒. 上海交通大学学报. 1999(04)
[10]宏-微机器人: 概念、动态、控制及几点看法[J]. 陈启军,王月娟,蒋平,陈辉堂. 机器人. 1998(04)
本文编号：3148263
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 本课题国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 单自由度机械臂机电系统设计
2.1 机械臂机电系统方案设计
2.1.1 弹药传输机械臂机电系统简介
2.1.2 单自由度机械臂机电系统方案
2.2 机电系统各部件选择
2.2.1 直流伺服电机的选择
2.2.2 增量式编码器和行星减速箱的选择
2.2.3 有刷直流电机控制器的选择
2.3 单自由度机械臂机电系统
2.4 本章小结
3 电机驱动下机械臂机电系统仿真
3.1 虚拟仿真技术概述及ADAMS简介
3.1.1 虚拟仿真技术概述
3.1.2 ADAMS简介
3.2 电机驱动下机械臂机电系统仿真
3.2.1 直流电机控制方程的状态空间方程表示
3.2.2 机电系统联合仿真分析
3.3 基础振动下机械臂机电系统仿真
3.3.1 随机基础振动的功率谱密度表示
3.3.2 基础随机振动下机械臂机电系统仿真
3.4 本章小结
4 基础振动下机械臂动力学方程频域整形
4.1 概述
4.2 基础振动下机械臂动力学方程
4.2.1 拉格朗日运动方程
4.2.2 基础振动下机械臂动力学方程
4.3 混合灵敏度频域整形
∞混合灵敏度S/T和S/KS问题"> 4.3.1 H∞混合灵敏度S/T和S/KS问题
4.3.2 机械臂动力学方程混合灵敏度S/T整形
4.4 本章小结
∞鲁棒控制">5 基础振动下单自由度机械臂H∞鲁棒控制
∞鲁棒控制基本理论"> 5.1 H∞鲁棒控制基本理论
∞鲁棒控制概述"> 5.1.1 H∞鲁棒控制概述
∞控制基本理论"> 5.1.2 H∞控制基本理论
5.2 建立参数不确定系统控制框图
5.2.1 线性分式变换（Linear Fractional Transformation）
5.2.2 建立参数不确定系统
5.3 参数不确定系统控制器设计
5.3.1 结构奇异值μ理论
∞控制器"> 5.3.2 D-K迭代法设计H∞控制器
∞控制器鲁棒分析"> 5.4 H∞控制器鲁棒分析
5.5 本章小结
6 全文总结和展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]μ综合中的D-K迭代算法[J]. 何朕,姜晓明,孟范伟,周荻. 电机与控制学报. 2010(09)
[2]路面不平度研究综述[J]. 段虎明,石峰,谢飞,张开斌. 振动与冲击. 2009(09)
[3]基于动态滑模控制的移动机械臂输出跟踪控制[J]. 吴玉香,冯颖,胡跃明. 华南理工大学学报(自然科学版). 2006(06)
[4]轮式移动机械臂的建模与仿真研究[J]. 吴玉香,胡跃明. 计算机仿真. 2006(01)
[5]虚拟样机技术及ADAMS[J]. 王成,王效岳. 机械工程与自动化. 2004(06)
[6][第8讲]坦克炮自动装弹机[J]. 金中. 国外坦克. 2004(08)
[7]运动学补偿的宏-微机器人连续轨迹控制研究[J]. 陈启军,王月娟,陈辉堂. 控制理论与应用. 2001(01)
[8]频域不确定性系统加权混合灵敏度函数频域整形[J]. 王曦,曾庆福. 航空学报. 1999(04)
[9]混合灵敏度问题的鲁棒H∞/LTR状态反馈综合方法[J]. 翁正新,施颂椒. 上海交通大学学报. 1999(04)
[10]宏-微机器人: 概念、动态、控制及几点看法[J]. 陈启军,王月娟,蒋平,陈辉堂. 机器人. 1998(04)
本文编号：3148263
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3148263.html
