基于ADAMS和AMEsim的工程机械臂液压控制系统联合仿真研究

发布时间：2017-10-31 05:17

  本文关键词：基于ADAMS和AMEsim的工程机械臂液压控制系统联合仿真研究

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【摘要】：液压机械臂广泛应用于城市建设、国防建设、交通运输和能源开采等领域,采用虚拟样机技术对其进行设计可极大缩短产品开发周期。本文以三关节工程机械臂为研究对象,结合Solidworks、ADAMS和AMEsim等软件建立机-液联合仿真模型,对其进行机械臂建模及验证、运动学分析、动力学分析及机械臂末端位置控制等,论文主要内容包括:(1)机械臂建模及验证。在Solidworks软件中建立三关节机械臂模型,导入ADAMS中添加约束和相关运动函数;采用拉格朗日方法得到其动力学数学模型并进行运动学和动力学仿真分析,验证模型的正确性。(2)基于ADAMS的机械臂末端轨迹规划。在ADAMS中进行运动学逆向仿真,导出测量的关节角度和角速度等物理量;将这些物理量设为轨迹跟踪目标在MATLAB/Simulink中进行控制系统设计和仿真。(3)建立AMEsim的液压系统模型,实现基于ADAMS和AMEsim的机械臂末端位置控制。在AMEsim软件中搭建液压系统驱动模型,以轨迹规划中机械臂末端轨迹为控制目标,选择PID控制算法实现机-液联合仿真,通过仿真结果验证液压控制系统设计的合理性和有效性。
【关键词】：机械臂 模型验证 ADAMS AMEsim 机-液联合仿真
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP241
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究的背景及意义8
• 1.2 虚拟样机技术8-10
• 1.2.1 虚拟样机的提出及含义8-9
• 1.2.2 虚拟样机的特点及开发流程9
• 1.2.3 虚拟样机的应用领域9-10
• 1.3 工程机械臂国内外研究现状概述10-13
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-13
• 1.4 本论文主要研究内容13-14
• 2 机械臂建模及模型验证14-37
• 2.1 概述14
• 2.2 机械臂整机结构14-15
• 2.3 机械臂动力学模型15-21
• 2.3.1 动力学建模方法介绍15-16
• 2.3.2 二关节机械臂动力学方程16-19
• 2.3.3 三关节机械臂动力学方程19-21
• 2.4 机械臂ADAMS建模21-25
• 2.4.1 建模软件介绍21-22
• 2.4.2 环境设置及模型约束添加22-25
• 2.4.3 机械臂物理参数25
• 2.5 机械臂模型验证25-36
• 2.5.1 运动学验证26-30
• 2.5.2 动力学验证30-34
• 2.5.3 虚拟样机仿真与动力学逆问题比较34-36
• 2.6 本章小结36-37
• 3 基于ADAMS机械臂的轨迹规划37-52
• 3.1 轨迹规划方法和求解流程37-38
• 3.2 机械臂末端轨迹规划和验证38-42
• 3.2.1 末端运动轨迹38
• 3.2.2 关节角度和液压缸位移测量38-41
• 3.2.3 仿真验证过程41-42
• 3.3 机械臂轨迹跟踪控制概述42-51
• 3.3.1 控制算法介绍42-44
• 3.3.2 机械臂控制系统仿真44-51
• 3.4 本章小结51-52
• 4 基于AMEsim的液压系统设计及联合仿真52-66
• 4.1 液压仿真软件AMEsim介绍52
• 4.2 基于AMEsim的工程机械液压系统模型52-55
• 4.2.1 常用工程机械液压系统原理52-54
• 4.2.2 基于AMEsim的液压系统模型54-55
• 4.3 动力系统选型55-60
• 4.3.1 动力系统油量计算56-59
• 4.3.2 液压泵选型59-60
• 4.4 ADAMS-AMEsim联合仿真60-65
• 4.4.1 仿真环境介绍60-61
• 4.4.2 联合仿真设置过程61-65
• 4.5 本章小结65-66
• 5 控制系统仿真结果分析66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 AMEsim仿真参数设置66-67
• 5.3 各臂动作控制67-72
• 5.3.1 臂1动作控制68-69
• 5.3.2 臂2动作控制69-71
• 5.3.3 臂3动作控制71-72
• 5.4 流量再生技术研究72-76
• 5.4.1 流量再生控制原理72-73
• 5.4.2 流量再生阀设计73-74
• 5.4.3 流量再生控制系统仿真74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 结论77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间发表的学士论文及科研成果83

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