液压伞钻机械臂动力学特性及其控制系统设计研究
发布时间：2021-09-22 12:45
随着国内煤矿开采深度不断加深,立井井筒施工技术的先进程度对矿井建设周期有很大影响。液压伞钻是矿山立井井筒开拓中的关键设备,其工作性能直接影响井筒开拓速度和安全生产。现在实际使用的伞钻液压控制系统中方向控制阀组均由手动换向阀组成,工作过程中需要人工实时调节进行钻孔定位,定位精度不高、效率低下,且存在一定的安全隐患,直接影响竖井开掘速度。因此对液压伞钻液压系统及其控制系统进行研究设计,提高其操控特性和工作效率具有重要意义。本文以YSJZ4.8液压竖井钻机为参照,以提高伞钻液压系统特性和实现自动控制为目标,以伞钻的机械臂为研究对象,结合具体工作环境,对该对象进行系统的特性研究和建模仿真。本文主要研究内容如下:首先,本文根据现有伞钻结构对其单机械臂进行三维建模,使用DH法求解运动模型正运动学方程,应用MATLAB验证运动学正解正确性,进而确定伞钻机械臂工作空间;应用牛顿迭代法求解运动学逆解,并对其进行仿真验证,验证结果表明:关节绝对误差最大值为1.2mm,且该算法程序简洁,可靠性高。其次,确定关节变量与对应液压缸之间的几何关系,简化三维模型得到动力学模型,根据拉格朗日方程得到关节力矩与关节转角...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 液压伞钻机械臂研究现状
1.4 课题研究内容及研究方法
1.5 本章小结
2 液压伞钻机械臂运动学分析
2.1 伞钻机械臂二维模型建立
2.2 机械臂运动学数学基础
2.3 液压伞钻机械臂正运动学分析
2.4 基于MATLAB机器人工具箱正运动学仿真
2.5 伞钻机械臂工作空间确定
2.6 液压伞钻机械臂逆运动学分析
2.7 本章小结
3 液压伞钻机械臂动力学分析及模型验证
3.1 液压缸活塞移动与关节空间关系
3.2 简化模型动力学方程建立
3.3 伞钻机械臂ADAMS建模
3.4 伞钻机械臂ADAMS模型验证
3.5 机械臂刚柔耦合动力学仿真模型建立
3.6 本章小结
4 液压伞钻机械臂轨迹规划研究
4.1 笛卡尔空间轨迹规划
4.2 关节空间轨迹规划
4.3 伞钻机械臂动作时间优化
4.4 本章小结
5 液压伞钻机械臂液压系统设计及性能分析
5.1 液压控制系统功能需求
5.2 液压控制系统设计
5.3 液压系统设计计算及关键元件选择
5.4 伞钻机械臂液压系统性能分析
5.5 本章小结
6 液压伞钻机械臂实验分析
6.1 实验台机械结构说明
6.2 实验台液压控制系统说明
6.3 实验台传感器说明
6.4 实验及结果分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度机械臂运动学分析与仿真[J]. 张化平,王宇航,陈汉卿. 工业仪表与自动化装置. 2017(05)
[2]巷道支护支架液压缸位置闭环控制系统设计[J]. 王帆,赵继云. 工矿自动化. 2017(10)
[3]浅议煤矿立井井筒施工方法[J]. 魏志刚. 能源与节能. 2017(09)
[4]液压碎石机械手的刚柔耦合动力学仿真分析[J]. 汤鹏洲,夏仲雷,罗铭. 矿山机械. 2016(08)
[5]基于空间六自由度机械臂的逆运动学数值解法[J]. 张栩曼,张中哲,王燕波,杨涛,邓涛. 导弹与航天运载技术. 2016(03)
[6]一种基于负载敏感技术的车载液压系统[J]. 邹炳燕. 机床与液压. 2015(17)
[7]立井施工技术发展综述[J]. 肖瑞玲. 煤炭科学技术. 2015(08)
[8]论我国煤炭资源利用的环境影响现状及对策[J]. 胡月. 山西焦煤科技. 2015(07)
[9]深立井施工技术现状及发展展望[J]. 祁和刚,蒲耀年. 建井技术. 2013(05)
[10]基于ADAMS与EASY5的液压机械臂联合仿真[J]. 皮明,杨涛,董云. 西南科技大学学报. 2013(03)
博士论文
[1]液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究[D]. 李永旭.同济大学 2006
硕士论文
[1]多关节机械臂轨迹规划和轨迹跟踪控制研究[D]. 夏炎.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于ADAMS和AMEsim的工程机械臂液压控制系统联合仿真研究[D]. 袁亮.西南科技大学 2016
[3]基于能量优化的机械臂轨迹规划算法研究[D]. 阮玲燕.安徽工业大学 2016
[4]六自由度串联机械臂精度控制研究[D]. 张剑.重庆交通大学 2016
[5]巷道临时支护支架多执行机构液压同步系统设计研究[D]. 李皓楠.中国矿业大学 2016
[6]液压挖掘机工作装置的动力学分析与仿真[D]. 孙克义.兰州理工大学 2014
[7]基于遗传算法的机械臂时间最优轨迹规划[D]. 张秀林.兰州理工大学 2014
[8]全液压伞钻结构及液压系统设计研究[D]. 李亚丽.中国矿业大学 2014
[9]模糊滑模控制在挖掘机控制中的应用[D]. 解培强.太原科技大学 2014
[10]液压机械手运动轨迹规划与控制研究[D]. 袁文康.西安建筑科技大学 2014
本文编号：3403783
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 液压伞钻机械臂研究现状
1.4 课题研究内容及研究方法
1.5 本章小结
2 液压伞钻机械臂运动学分析
2.1 伞钻机械臂二维模型建立
2.2 机械臂运动学数学基础
2.3 液压伞钻机械臂正运动学分析
2.4 基于MATLAB机器人工具箱正运动学仿真
2.5 伞钻机械臂工作空间确定
2.6 液压伞钻机械臂逆运动学分析
2.7 本章小结
3 液压伞钻机械臂动力学分析及模型验证
3.1 液压缸活塞移动与关节空间关系
3.2 简化模型动力学方程建立
3.3 伞钻机械臂ADAMS建模
3.4 伞钻机械臂ADAMS模型验证
3.5 机械臂刚柔耦合动力学仿真模型建立
3.6 本章小结
4 液压伞钻机械臂轨迹规划研究
4.1 笛卡尔空间轨迹规划
4.2 关节空间轨迹规划
4.3 伞钻机械臂动作时间优化
4.4 本章小结
5 液压伞钻机械臂液压系统设计及性能分析
5.1 液压控制系统功能需求
5.2 液压控制系统设计
5.3 液压系统设计计算及关键元件选择
5.4 伞钻机械臂液压系统性能分析
5.5 本章小结
6 液压伞钻机械臂实验分析
6.1 实验台机械结构说明
6.2 实验台液压控制系统说明
6.3 实验台传感器说明
6.4 实验及结果分析
6.5 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]六自由度机械臂运动学分析与仿真[J]. 张化平,王宇航,陈汉卿. 工业仪表与自动化装置. 2017(05)
[2]巷道支护支架液压缸位置闭环控制系统设计[J]. 王帆,赵继云. 工矿自动化. 2017(10)
[3]浅议煤矿立井井筒施工方法[J]. 魏志刚. 能源与节能. 2017(09)
[4]液压碎石机械手的刚柔耦合动力学仿真分析[J]. 汤鹏洲,夏仲雷,罗铭. 矿山机械. 2016(08)
[5]基于空间六自由度机械臂的逆运动学数值解法[J]. 张栩曼,张中哲,王燕波,杨涛,邓涛. 导弹与航天运载技术. 2016(03)
[6]一种基于负载敏感技术的车载液压系统[J]. 邹炳燕. 机床与液压. 2015(17)
[7]立井施工技术发展综述[J]. 肖瑞玲. 煤炭科学技术. 2015(08)
[8]论我国煤炭资源利用的环境影响现状及对策[J]. 胡月. 山西焦煤科技. 2015(07)
[9]深立井施工技术现状及发展展望[J]. 祁和刚,蒲耀年. 建井技术. 2013(05)
[10]基于ADAMS与EASY5的液压机械臂联合仿真[J]. 皮明,杨涛,董云. 西南科技大学学报. 2013(03)
博士论文
[1]液压挖掘机工作装置与液压系统设计的研究[D]. 李永旭.同济大学 2006
硕士论文
[1]多关节机械臂轨迹规划和轨迹跟踪控制研究[D]. 夏炎.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于ADAMS和AMEsim的工程机械臂液压控制系统联合仿真研究[D]. 袁亮.西南科技大学 2016
[3]基于能量优化的机械臂轨迹规划算法研究[D]. 阮玲燕.安徽工业大学 2016
[4]六自由度串联机械臂精度控制研究[D]. 张剑.重庆交通大学 2016
[5]巷道临时支护支架多执行机构液压同步系统设计研究[D]. 李皓楠.中国矿业大学 2016
[6]液压挖掘机工作装置的动力学分析与仿真[D]. 孙克义.兰州理工大学 2014
[7]基于遗传算法的机械臂时间最优轨迹规划[D]. 张秀林.兰州理工大学 2014
[8]全液压伞钻结构及液压系统设计研究[D]. 李亚丽.中国矿业大学 2014
[9]模糊滑模控制在挖掘机控制中的应用[D]. 解培强.太原科技大学 2014
[10]液压机械手运动轨迹规划与控制研究[D]. 袁文康.西安建筑科技大学 2014
本文编号：3403783
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