弹性连杆机构振动主动控制理论与实验研究

发布时间：2021-01-29 21:09

　　本文以弹性连杆机构为对象，对含机敏构件的弹性机构动力学模型的建立、机构弹性振动主动控制方法、原动件速度变化对机构动态性能的影响等问题进行了比较系统深入的研究。主要研究工作及结论如下： 采用有限元法和Lagrange方程，建立了含压电机敏构件的弹性连杆机构动力学模型，并对其动力学响应进行求解。在建模过程中，考虑了机构刚体运动和构件弹性变形引起的刚弹耦合效应、压电材料机电耦合效应对机构动能和变形能的影响、以及机构变形引起的几何非线性因素等。建立的机构模型为时变的非线性动力学方程，采用改进的状态空间闭式算法对其进行求解。计算出的弹性机构动力学响应与实验测得的响应数据基本吻合。 针对弹性连杆机构振动主动控制系统特点，提出了基于机构离散状态空间模型的主动模型算法控制方法。复杂的时变非线性弹性连杆机构动力学行为受多种因素影响，而模型算法控制方法降低了对系统模型的要求，其突出优点在于对复杂系统的不确定因素的适应性。采用该方法对弹性机构振动主动控制进行了仿真和实验研究。仿真结果与最优控制方法计算结果进行比较，对比显示其控制效果优于最优控制。实验研究验证了主动模型算法控制方法的有效性。 ... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

弹性四杆机构实验装置

压电片传感器的标定:由于压电片传感器只对动态信号敏感，设计如图7一4示意的悬臂梁。在接近梁的根部同一位置并排粘贴电阻应变片和压电片传感器，在梁的端部施加激振力，同时对应变片和压电片传感器产生的信号进行采集，对比计算机上记录的数值，计算出压电片传感器应变对应电压的标定值。标定后两传感器对同一信号的采样结果对比如图7一5。从图中看出:两个传感压电片传感器进行标定。首先将需要的各通道调零，在电桥盒的动态应变仪输出接计算机，记录计算机改变标准应变源的档位(10沉档，200。电荷放大器应变片应应变仪仪 仪月 DDD计计算“……梁的佣视图压电片传感器图7一4压电片标定示意图

8混合驱动五杆机构轨迹生成研究图8一10.实验装置图8一n实验仪器实物图机构原动件运动规律，输出点C处实现了以下四种轨迹。1，当机构原动件初始角分别为:衅=orad;夕扩 =1.1srad，角位移有如下关系:夕墓=夕;+0.3sin夕{+1.15时，实验机构C点生成的轨迹与理论轨迹如图8一12所示。2.当机构原动件角位移有如下关系:到二酬，且初始角男二砰=orad时，则实验机构c点轨迹与理论轨迹如图8一13所示。3.当机构原动件初始角衅=orad，衅=一0.srad

【参考文献】：
期刊论文
[1]线性主动结构及模态（Ⅱ）——离散系统及梁[J]. 王永刚,龚靖,张景绘.  应用数学和力学. 2004(08)
[2]线性主动结构及模态（Ⅰ）——基本概念及属性[J]. 张景绘,龚靖,王永刚.  应用数学和力学. 2004(08)
[3]利用状态空间法对一类非线性振动系统的数值方法研究[J]. 王建平,刘宏昭,原大宁,苏志霄.  振动工程学报. 2004(02)
[4]预测控制进展及其应用研究[J]. 胡国龙,孙优贤.  电力系统及其自动化学报. 2003(01)
[5]可控机构的分类及应用[J]. 李瑞琴,邹慧君.  机械设计与研究. 2002(04)
[6]压电梁的主动消振实验研究[J]. 姚军,李岳锋,姚起杭.  应用力学学报. 2001(S1)
[7]弹性连杆机构振动控制研究综述[J]. 宋轶民,张策,余跃庆,马文贵.  机械工程学报. 2001(10)
[8]含间隙机构运动副的动力学模型[J]. 俞武勇,季林红,阎绍泽,金德闻,贾晓红.  机械科学与技术. 2001(05)
[9]航天结构主、被动一体化振动控制技术的研究现状和进展[J]. 牟全臣,黄文虎,郑钢铁,王心清,张景绘.  应用力学学报. 2001(03)
[10]非线性H∞控制理论最新发展动态[J]. 伏玉笋,田作华,施颂椒.  控制与决策. 2001(04)

博士论文
[1]埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究[D]. 吴克恭.西北工业大学 2003
[2]基于神经网络的弹性连杆机构振动主动控制理论、方法与实验研究[D]. 宋轶民.天津大学 1999



本文编号：3007613