基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究

发布时间：2017-05-14 13:06

  本文关键词：基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术向生产力逐步转化，机电一体化产品的设计已经涉及到机械、电气和控制等众多领域。单领域、分散建模的设计方法已经很难满足产品综合设计的要求。通过对机电一体化技术与虚拟原型技术的深入研究并且将虚拟原型技术引入到机电一体化产品设计，得到基于虚拟原型的机电一体化设计技术，以满足机电产品多领域交互设计的需求。 本文基于SolidWorks和LabVIEW软件研究了虚拟原型机电一体化设计技术，以LabVIEW集成的相关模块为纽带将SolidWorks和LabVIEW紧密联系，构建基于SolidWorks-LabVIEW的机电一体化产品的综合设计环境。 其次，以直线一级倒立摆为例研究了机电一体化虚拟原型的数学建模、机械建模、电气建模、控制建模以及基于LabVIEW的控制算法的设计与仿真。 最后，研究了基于虚拟原型机电一体化的仿真设计方法，，包括机械、电气和控制等领域的仿真设计以及在基础上的综合仿真设计。将原来以LabVIEW集成的NI SoftMotion for SolidWorks模块为桥梁的SolidWorks-LabVIEW联合设计方法进一步改进，使虚拟原型能够完成复杂系统的控制设计并且显著提高实时性和可视性。 实例仿真实验表明，基于虚拟原型机电一体化产品设计方法能够有效解决传统设计方法遇到复杂控制算法、实时性以及可视性等瓶颈问题，缩短研制周期，节约开发成本，为机电一体化产品设计提供了全新的技术。
【关键词】：机电一体化 虚拟原型 仿真 SolidWorks LabVIEW
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH-39;TP391.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题研究背景与意义7
• 1.2 机电一体化技术概述7-12
• 1.2.1 机电一体化技术的发展及我国的发展情况8-9
• 1.2.2 机电一体化的意义9-10
• 1.2.3 机电一体化的相关技术10-11
• 1.2.4 机电一体化技术的发展趋势11-12
• 1.3 论文研究的主要内容及论文章节安排12-15
• 第二章 虚拟原型技术与机电一体化15-23
• 2.1 虚拟原型技术15-21
• 2.1.1 虚拟原型技术的基本原理15-16
• 2.1.2 虚拟原型技术的系统结构16-17
• 2.1.3 虚拟原型技术的优势17-19
• 2.1.4 虚拟原型的关键技术及发展应用19-21
• 2.2 虚拟原型技术与机电一体化产品设计21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 基于 SolidWorks&LabVIEW 虚拟原型的机电一体化设计23-33
• 3.1 基于虚拟原型的机电一体化产品设计概述23-24
• 3.2 基于虚拟原型机电一体化产品概念设计24-27
• 3.2.1 虚拟原型机电一体化产品概念设计的主要过程25
• 3.2.2 机电一体化功能原型25-26
• 3.2.3 虚拟原型机电一体化产品深化设计与虚拟样机测试26-27
• 3.3 虚拟原型机电一体化产品设计虚拟环境27-32
• 3.3.1 软件工具介绍27-29
• 3.3.2 SolidWorks 和 LabVIEW 搭建虚拟环境29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第四章 直线一级倒立摆虚拟原型设计与控制算法设计33-51
• 4.1 直线一级倒立摆虚拟原型的数学建模33-38
• 4.1.1 直线一级倒立摆数学模型的建立33-36
• 4.1.2 数学模型系统性能分析36-38
• 4.2 机电一体化产品机械模型设计38-47
• 4.2.1 机电一体化产品机械模型设计概述38-39
• 4.2.2 机电产品机械模型设计39-45
• 4.2.3 电气建模45-46
• 4.2.4 控制建模46-47
• 4.3 控制算法设计47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 基于虚拟原型机电一体化的控制仿真设计51-67
• 5.1 基于虚拟原型机电一体化仿真设计的概述51
• 5.2 机械特性的仿真设计51-57
• 5.2.1 机械特性仿真设计概述51-52
• 5.2.2 机械结构及零部件的有限元分析52-55
• 5.2.3 机械动力学仿真设计55
• 5.2.4 机械运动仿真设计55-57
• 5.3 SolidWorks 与 LabVIEW 联合仿真设计57-65
• 5.4 本章小结65-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 韩亚军;;基于线性二次最优LQR的直线倒立摆控制系统研究分析[J];电气传动自动化;2012年03期

2 刘凯;;一级倒立摆系统设计与LQR最优控制仿真[J];工业仪表与自动化装置;2012年03期

3 李瑞涛,方湄,张文明;虚拟样机技术的概念及应用[J];机电一体化;2000年05期

4 姜士湖,闫相桢;虚拟样机技术及其在国内的应用前景[J];机械;2003年02期

5 张浩,冯长建;基于Solidworks软件的虚拟样机技术及其应用[J];煤矿机械;2004年09期

6 易杰;俞斌;;倒立摆系统的状态空间极点配置控制设计[J];电子测试;2008年08期

7 叶立永;卢方;;机电一体化技术的应用[J];中国新技术新产品;2010年16期

8 陈海霞;刘霞;;虚拟样机技术在数控机床设计中的应用[J];机械制造与自动化;2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 颜兵兵;拱泥仿生机器人系统设计及其虚拟样机研究[D];哈尔滨理工大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王慧能;基于虚拟原型的机电一体化设计技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 李洋;基于LQR算法两轮自平衡小车的系统设计与研究[D];太原理工大学;2011年

3 季汉棋;机电一体类课程实验教学平台的研究及其实现[D];东南大学;2005年

4 张承海;基于虚拟样机的多连杆悬架系统运动学仿真研究[D];武汉理工大学;2008年

5 祝洁;直线一级倒立摆的起摆及稳摆的智能控制[D];山东大学;2009年

6 武文佳;基于SolidWorks&LabVIEW的虚拟原型机电一体化设计技术研究[D];西安电子科技大学;2012年

  本文关键词：基于虚拟原型的机电一体化建模与仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：365236