多冗余绳驱并联系统绳力分布算法研究

发布时间：2020-05-29 22:20

【摘要】：绳索驱动并联系统是一种采用绳索驱动的特殊并联系统,具有惯性小、响应快的特点。根据系统的绳索数与自由度数,可将绳索驱动并联系统分为欠约束、完全约束和冗余约束三类。由于完全约束和冗余约束绳索驱动并联系统的绳索数大于自由度数,因此都属于冗余驱动系统。绳索拉力求解是绳索驱动并联系统运动控制的关键问题,冗余驱动并联系统的绳索拉力存在多解性,且随着冗余驱动数的增加,绳索拉力求解难度增大。本文对冗余驱动数2和3的多冗余绳索驱动并联系统绳力分布算法进行了研究。对于冗余驱动数为3的绳索驱动并联系统,提出了基于平行面组相交的绳索拉力分布算法,算法包括绳索拉力可行解空间求解以及绳索拉力优化两部分。以6自由度9绳索驱动并联系统为例对绳索拉力分布问题进行分析,提出了一种高效求解平行面组交集的算法,并详细论述了算法的设计原理及实现过程;绳索拉力优化采用最小二范数法选取解空间的最优值作为绳索拉力分布解。根据算法的实际运行结果,对绳索拉力的连续性进行了验证以及对算法的实时性进行了分析。对于冗余驱动数为2的绳索驱动并联系统,提出了基于平行线组相交的绳索拉力分布算法,算法包括绳索拉力可行解空间求解以及绳索拉力优化两部分。以6自由度8绳索驱动并联系统为例对绳索拉力分布问题进行分析,提出了一种高效求解平行线组交集的算法,并详细论述了算法的设计原理及实现过程;绳索拉力优化采用多边形质心和加权重心法选取解空间的最优值作为绳索拉力分布解。根据绳索拉力分布算法的实际运行结果,对绳索拉力的连续性进行了验证以及对算法的实时性进行了分析。采用MATLAB和ADAMS联合仿真的形式对两种绳索拉力分布算法进行了验证。搭建了6自由度9绳索驱动、6自由度8绳索驱动并联系统的虚拟样机,分别设计了联合仿真控制程序,通过设计不同方案分别验证了两种算法的准确性。
【图文】：

国内外研究现状.1 绳驱并联系统研究现状20 世纪 80 年代，美国国家标准技术协会（NIST）发起了 RoboCrane 项目出了多款绳索驱动并联机器人。首先在 1989 年 Dagalakis 研制出了一款集装箱吊运的 RoboCrane 装置，，该项目还包括应用于月球探测、船舶制造工等领域的并联机器人系统[3]，如图 1-2 所示。（a）RoboCrane 吊运装置 （b）月球探测机构

图 1-3 可穿戴康复训练装置 图 1-4 触觉感知装置德国杜伊斯堡-艾森大学的 Verhoeven 等人研制出 6 自由度 7 绳索驱动的“SEGESTA”[12]；德国弗朗霍夫生产技术研究所的 Surdilovic 等人研制索牵引并联机构的康复训练装置“String-Man”[13]，如图 1-5 所示；同样所的 Pott 研制出可用于工业实践的平面和空间并联机器人系列“IPAne德国罗斯托克大学的 Maier 等研制出一种采用导轨-滑车定位的绳索牵引“CableV”[15]，如图 1-6 所示；奥地利的 SpidercamGmbH 公司研发出一吊的摄像机器人系统“Spidercam”[16]，如图 1-7 所示；法国国家航空航心研发出立式绳索牵引风洞试验系统“SACSO”[17]，如图 1-8 所示，并于幻影战斗机缩比模型的风洞试验；意大利卡西诺大学的 Ottaviano 等人种绳索牵引并联坐立辅助系统 CALOWI[18]；意大利都灵理工大学的 Fer在 6 绳索牵引并联 Stewart 平台基础上增加 3 根绳索构成一种可用于遥控新型并联机构“WiRo-6.3”[19]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马皓;雷彪;;逆变器无连线并联系统的统一小信号模型及应用[J];浙江大学学报(工学版);2007年07期

2 陈怡南,叶尔骅;IIRCT下相依两部件并联系统的统计分析[J];南京航空航天大学学报;2002年02期

3 陈收;多状态相关系统分析研究[J];系统工程;1988年02期

4 胡逸民;;并联系统、修理台可修系统可靠性分析——矩阵几何法[J];中国科学院研究生院学报;1988年02期

5 冉立,任震;交直流并联系统交流母线电压稳定性评估的模型和算法[J];中国电机工程学报;1989年03期

6 本刊编辑部;;多机整流并联系统运行稳定性问题研究通过鉴定[J];海军工程学院学报;1989年04期

7 陈永进,任震;基于功率协调的交直流并联系统可靠性评估[J];中国电力;2004年08期

8 李守仁,袁海蓉;确定不同单元并联系统可靠性的马尔可夫过程[J];哈尔滨工程大学学报;2003年01期

9 谢勤岚,陈红,陶秋生;开关电源并联系统的均流技术[J];舰船电子工程;2003年04期

10 陈占寿;刘瑞元;;一类并联系统结构可靠度的估计[J];西北民族大学学报(自然科学版);2006年02期

相关会议论文 前6条

1 谭惊涛;朱秋花;应建平;;一种基于静态误差调节器的逆变器无线并联系统[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

2 孙振;赵远扬;李连生;束鹏程;;制冷压缩机并联回油研究[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年

3 王华;;关于两独立部件并联系统失效率函数的一点注记[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集（下卷）[C];2000年

4 王兰;吴振兴;周亮;康军;;光伏并联系统共模电压的分析与抑制[A];2015中国电磁兼容大会论文集[C];2015年

5 刘朝贤;;防烟楼梯间及其前室(包括合用前室)两种加压防烟方案的可靠性探讨[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集（2）[C];1998年

6 赵冰;岳德权;田瑞玲;李成钢;;随机部件个数的串、并联系统的随机比较与寿命分布类性质[A];第五届中国不确定系统年会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前5条

1 王其英;让UPS不再“势单力薄”[N];中国计算机报;2001年

2 ;业务边成长，网络边建设[N];网络世界;2004年

3 ;保险行业UPS应用方案[N];计算机世界;2006年

4 ;随时需要 随时扩展[N];中国计算机报;2004年

5 ;关注UPS解决方案[N];中国电子报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 沈坤;三相逆变器及其并联系统预测控制研究[D];湖南大学;2012年

2 于玮;UPS并联系统若干关键问题研究[D];浙江大学;2009年

3 徐群伟;多模块有源电力滤波器并联系统若干关键技术及可靠性研究[D];浙江大学;2017年

4 蔡久青;智能一体化电站功率变换系统多模式运行控制策略研究[D];华中科技大学;2017年

5 刘宝其;充放储一体化电站并联式功率调节系统的控制技术研究[D];华中科技大学;2012年

6 董晨景;基于DEA的资源配置理论与应用研究[D];中国科学技术大学;2012年

7 冯秀英;协同系统条件寿命的分布结构以及随机比较问题的研究[D];兰州大学;2014年

8 丁继勇;n中取k系统的冗余分配与随机比较[D];兰州大学;2012年

9 王茹;矿山巷道支护设计的可靠性研究[D];东北大学;2009年

10 蔡景;民用飞机系统维修规划方法研究[D];南京航空航天大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡凡宇;三相并网变流器环流抑制及其抑制策略研究[D];合肥工业大学;2019年

2 曹雪甫;辅助变流器并联及启动控制策略研究[D];北京交通大学;2019年

3 宋达;多冗余绳驱并联系统绳力分布算法研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

4 袁华宇;基于双有源桥的并联系统控制研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

5 张晨霞;条件贮备系统的随机性[D];兰州交通大学;2018年

6 芦斌;指数分布条件下并联系统的最优冗余分配研究[D];西北师范大学;2018年

7 程靖;电流控制两态调制逆变器及其并联系统的研究[D];西南交通大学;2003年

8 丁银江;单相UPS无内联线并联系统研究[D];浙江大学;2011年

9 夏斌;高频UPS并联系统研究[D];华中科技大学;2005年

10 王宇飞;基于最大均流法的DC/DC变换器并联系统研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2004年

本文编号：2687592