一种两自由度并联机构优化设计及动力学控制研究

发布时间：2020-07-22 09:07

【摘要】：本文以应用于高速混联加工装备中的一种平面两自由度并联机构为研究对象，针对机构动力学性能评价、机构优化设计和动力学控制中的关键问题进行了深入理论研究，旨在提高并联机构高速、高加速运动过程中的动态响应速度。主要内容如下： 针对并联机构运动学和刚度性能的特点，对现有的运动学性能和刚度性能评价方法进行分析，并选择出可用于并联机构优化设计的运动学和刚度性能评价指标。在上述指标的基础上提出了反映机构性能变化趋势的方差评价指标作为补充，更全面地描述机构相关性能分布情况。 通过分析并联机构加速度性能方程中各种影响因素对机构加速能力的影响效果，提出了一种适用于并联机构动力学性能评价的新方法。该方法考虑了速度因素、重力因素和外力因素对机构加速能力的影响，可以更准确地描述高速、高加速并联机构的动力学性能分布情况。在该评价方法的基础上，定义了用于机构动力学优化设计的性能评价指标。上述评价方法和评价指标克服了现有的常用指标在分析高速并联机构中的局限性，为后续并联机构动力学性能优化奠定了理论基础。 为了实现并联机构多性能优化设计，提出了一种适用于并联机构的多指标优化设计方法，并将其成功用于一种平面并联机构的工程设计中。在该优化设计方法中，通过对并联机构主要尺寸参数和结构参数的优化设计，实现了对运动学、刚度和动力学三方面性能的综合改善。设计结果表明，该方法对并联机构动力学优化设计相关研究的发展有着重要的应用价值。 为改善并联机构高速、高加速运动条件下的动态响应能力，提出了一种具有外力扰动抑制作用的并联机构动力学前馈控制方法。仿真结果表明该方法不但可以有效减小机构高速运动过程中动力学性能对动态响应速度的不良影响，并且可以明显削弱制造加工过程中外力扰动作用对控制精度的影响。最后，通过在并联机构动力学控制实验台上完成相关实验研究，验证了上述动力学控制方法的有效性。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH112

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 唐国宝,黄田;Delta并联机构精度标定方法研究[J];机械工程学报;2003年08期

2 高峰,黄玉美,史文浩,彭中波,樊泽明,程祥;3-RPS并联机构工作空间分析的球坐标搜索法[J];西安理工大学学报;2001年03期

3 尹旭峰,郇极;一种六杆并联机器人的控制问题和控制器研究[J];北京航空航天大学学报;2003年06期

4 郭卫东,韩先国,陈五一;3PSS并联机构的运动特性分析[J];北京航空航天大学学报;2004年01期

5 张秀峰,孙立宁;精密并联机器人控制算法及控制系统研究[J];机械工程学报;2004年04期

6 沈惠平,杨廷力,马履中;6自由度弱耦合并联机构机型设计及其方法[J];机械工程学报;2004年07期

7 沈辉,吴学忠,李泽湘;并联机构奇异点的运动分岔研究[J];国防科技大学学报;2004年06期

8 孔令富,张世辉,肖文辉,李成元,黄真;基于牛顿—欧拉方法的6-PUS并联机构刚体动力学模型[J];机器人;2004年05期

9 彭卫东,陈新,李克天;悬置式3自由度并联机构的位置及转动性能分析[J];机械设计;2005年04期

10 王坤茜;林捷晖;;并联机构造型设计研究[J];机床与液压;2005年11期

相关会议论文 前10条

1 丛爽;张耀欣;;并联机构系统的控制策略研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集（下）[C];2005年

2 林h

本文编号：2765607