受控五杆机构的运动误差补偿

发布时间：2017-09-19 07:31

  本文关键词：受控五杆机构的运动误差补偿

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【摘要】：由于现代社会和科学技术的发展非常的迅速，现代的机械工业也在飞速的发展，而且正在朝着精度高、速度快和效益好的发展方向前进。可是，在一个机械系统当中，由于设计时的误差，生产和装配过程中生产的偏差，机构在运转的过程当中的磨损，以及恶劣环境对机构的影响等各个方面的原因，使得每一个机械系统中都存在或大或小的误差。而误差的存在必然会影响到自动化机构的运动精度和可靠性，使得实际的机构系统达不到预订的轨迹和位置，从而让机构不能完全实现制定好的功能。因此如何补偿机构系统中存在的误差是一个非常关键的问题。 本文从对机构误差补偿的角度出发，首先通过实验测得实际曲柄滑块机构系统中滑块的位移曲线，然后在Simulink中对机构进行建模得到滑块的理想位移曲线。通过对比得到机构中的误差，，并且进行分析。 根据机构的特性提出在原有的机构中增加一个自由度的方法，即将机构改造成五杆机构，通过对五杆机构中的移动副进行控制来补偿机构中的误差。在Simulink中分别对五杆机构采用余弦开环控制和PID闭环控制得到滑块的位移曲线，仿真结果表明五杆机构对原机构中的误差的补偿效果是很明显的。 为了使仿真结果更加的具有真实性，本文在原有的基础上将步进电机的传递函数添加到原有的模型中进行仿真，结果表明补偿的效果同样比较明显。最后通过实验来验证利用五杆机构的特性来补偿机构中的误差是可行的。
【关键词】：误差补偿 五杆机构 PID控制 步进电机 传递函数
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 本文研究的背景和研究的意义9
• 1.2 国内外发展概况及研究现状9-15
• 1.2.1 连杆机构误差分析发展现状9-10
• 1.2.2 连杆机构误差建模发展现状10-13
• 1.2.3 连杆机构误差补偿发展现状13-15
• 1.3 本文的主要内容、创新点及总体方案15-18
• 1.3.1 本文的主要研究内容15-16
• 1.3.2 本文的创新点16
• 1.3.3 本文的总体方案16-18
• 第二章 机构建模及运动分析18-30
• 2.1 建模的依据18-22
• 2.1.1 实验系统介绍18-22
• 2.2 理想机构建模22-29
• 2.2.1 理想曲柄滑块机构建模22-23
• 2.2.2 理想五杆机构建模23-25
• 2.2.3 理想机构 Simulink 模型25-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 五杆机构误差补偿的仿真结果及分析30-40
• 3.1 开环补偿控制30-34
• 3.1.1 开环控制介绍30
• 3.1.2 余弦补偿算法的提出及原理30-32
• 3.1.3 余弦开环补偿控制的效果及分析32-34
• 3.2 PID 闭环补偿控制34-39
• 3.2.1 闭环控制介绍34-35
• 3.2.2 PID 控制介绍35-36
• 3.2.3 PID 闭环补偿控制的效果及分析36-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 考虑步进电机传递函数的补偿结果及分析40-53
• 4.1 步进电机简介40-43
• 4.1.1 步进电机的工作原理40-42
• 4.1.2 步进电机的特点42-43
• 4.2 步进电机的传递函数43-46
• 4.2.1 步进电机传递函数的推导44-46
• 4.2.2 步进电机传递函数框图46
• 4.3 考虑步进电机传递函数的控制效果46-52
• 4.3.1 余弦开环控制效果及分析47-50
• 4.3.2 PID 闭环控制效果及分析50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 实验调试及结果分析53-61
• 5.1 实验装置的改造53-55
• 5.1.1 冗余机构的概念及优点53-55
• 5.2 实验装置的强度校核55-56
• 5.3 实验结果及分析56-60
• 5.3.1 实验设备介绍56-58
• 5.3.2 实验过程58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 结论和展望61-63
• 6.1 本文小结61
• 6.2 未来展望61-63
• 参考文献63-69
• 附录 A69-70
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文69
• 攻读学位期间参加项目69-70
• 附录 B70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐卫良 ,张启先;空间开链和闭链连杆机构运动误差研究的微小位移合成法[J];北京航空学院学报;1987年01期

2 边宇枢，孙杏初;多连杆检测系统的误差补偿与试验[J];北京航空航天大学学报;1996年01期

3 宋晓飞;石万凯;刘开友;;6-PSS并联机构误差标定方法[J];重庆理工大学学报(自然科学);2012年06期

4 邹豪,王启义,余晓流,赵明扬;并联Stewart机构位姿误差分析[J];东北大学学报;2000年03期

5 张义民;黄贤振;张旭方;岳贵平;;含运动副间隙平面机构位姿误差分析[J];东北大学学报(自然科学版);2008年08期

6 马立;于瀛洁;程维明;荣伟彬;孙立宁;;BP神经网络补偿并联机器人定位误差[J];光学精密工程;2008年05期

7 吕崇耀,熊有伦;Stewart并行机构位姿误差分析[J];华中理工大学学报;1999年08期

8 刘慧英;范宝山;;基于STM32的多步进电机控制系统研究[J];测控技术;2010年06期

9 刘春荣,张杰;凸轮式误差补偿的转向梯形机构[J];机电产品开发与创新;2004年05期

10 徐卫良;机器人机构误差建模的摄动法[J];机器人;1989年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 杨倩;基于SIMULINK的含间隙机构动力学仿真及可靠性研究[D];青岛大学;2005年

2 赵丽敏;机器人控制不确定性及饱和吸引域评估研究[D];上海交通大学;2008年

本文编号：880347