四自由度并联机构的型综合分析及其应用--《江苏大学》2007年硕士论文
四自由度并联机构的型综合分析及其应用
【摘要】：
随着科学技术的不断进步与发展,振动问题已成为影响各种机械设备、精密仪器仪表、车载、船载、航空、航天等相关设备的性能和使用寿命的主要原因,而传统的单维减振也已经不能满足要求。因此,实现多维减振的意义就十分重大。
本论文在国家自然科学基金项目“仿橡胶多维减振平台设计的系统理论与非线性解耦控制()”的资助下,提出将四自由度并联机构用作多维减振平台的主体机构,并在机构原动件处辅以弹性阻尼系统,实现能量吸收及动力自适应平衡,从而实现多维减振。
由于多维减振平台的主体机构是多自由度并联机构,故本文主要是对用来做减振平台的空间四自由度并联机构进行研究,内容包括:首先,利用VB编程实现空间四自由度并联机器人机构的智能化型综合研究,综合出空间四自由度的所有机型;然后,对综合出的机型进行优选,得出适于做减振平台的机型;接着,对优选出的此种减振平台机型进行运动学分析及动力学分析:包括位置的正反解、速度分析、加速度分析、工作空间分析及奇异位形分析等等;最后,在ADAMS环境下,在机型的动平台上施加正向及斜向冲击力、冲击力矩,仿真其减振性能曲线。
开发了一种用于空间四自由度型综合的智能化型综合软件,用以辅助研究空间四自由度多维减振平台。基于单开链单元理论,结合计算机图形学等知识,用VB编程构造运动副数据库和单开链数据库,实现空间四自由度并联机器人机构的智能化型综合研究,并综合出空间四自由度(一平移三转动、三平移一转动、两平移两转动)并联机构的机型。该软件可实现如下功能:机型支路数的选择,计算不同支路类型机构的数目,显示出不同类型机构的结构组成,并可对输出机型进行放大、对机型中的支路进行角度旋转等动态修改,为减振平台主体机构的机型优选提供了多种可选用机型,也为减振机构的进一步优化提供了基础。基于并联机构的多维减振平台系统具有结构简单,机型紧凑,精确度高,部分或完全解耦的机型易于控制等特点,因此,具有良好的应用前景。
【关键词】：
【学位授予单位】：江苏大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：TH112【目录】：
ABSTRACT7-11
第一章 绪论11-19
1.1 研究的目的11
1.2 研究的背景、国内外的研究现状11-17
1.3 研究的内容和方法17-19
第二章 空间四自由度并联机构的型综合研究19-49
2.1 基于VB编程的空间四自由度并联机构型综合研究19-36
2.1.1 并联机构型综合的理论基础20-32
2.1.2 程序的基本思想及实现方法32-36
2.2 不同类型的空间四自由并联机构的型综合研究36-49
2.2.1 基于VB编程的两平移两转动并联机构的型综合研究36-43
2.2.2 基于VB编程的三平移一转动并联机构的型综合研究43-46
2.2.3 基于VB编程的一平移三转动并联机构的型综合研究46-49
第三章 减振平台选型49-55
3.1 适于作减振平台机型的选取原则49-50
3.2 两平移两转动减振平台主体机构机型设计50-53
3.2.1 单开链支路结构类型50-51
3.2.2 两平移两转动(2T-2R)机构的结构类型51-53
3.3 适于作减振平台机型的优选53-55
第四章 四自由度并联机构减振平台的运动学分析55-71
4.1 并联机构的位置正反解55-62
4.1.1 运动学反解55-60
4.1.2 运动学正解60-62
4.2 速度分析62-66
4.3 奇异性分析66-67
4.4 工作空间分析67-71
4.4.1 影响并联机构工作空间的因素68-69
4.4.2 工作空间数值搜索算法69-71
第五章 四自由度减振平台的动力学分析与减振仿真71-85
5.1 影响系数法71-74
5.2 动力学分析(主要是静力学部分)74-77
5.3 减振仿真77-85
5.3.1 机构的虚拟仿真性能测试77-79
5.3.2 机构对任意转矩和任意力的减振性能79-85
第六章 结论与展望85-87
参考文献89-93
附录93-111
附录A 型综合程序部分源代码93-105
附录B 位置正解数值解程序105-108
附录C 工作空间程序108-111
攻读硕士学位期间发表的论文及参与研究课题111
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京公网安备74号4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制--《浙江大学学报(工学版)》2009年08期
4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制
【摘要】：4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°.
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TH112【正文快照】：
并联机构是一种具有非线性特性的多变量耦合系统,对其进行高性能控制有较大难度.近十几年来,国内外学者在对并联机器人的运动学、动力学研究的基础上,开展了对并联机构的控制研究[1].在鲁棒控制方面,Huang等[2]提出了一种滑模控制应用于六自由度平台,在没有完整动力学信息,仅
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京公网安备74号四自由度摇摆台的研制--《液压与气动》2003年10期
四自由度摇摆台的研制
【摘要】：研制了一种并联结构的四自由度摇摆台 ,根据摇摆台的机械结构分析了摇摆台的位置正解及位置逆解方法 ,给出了一种能够直接求解的位置正解算法。针对伺服缸及伺服电机在控制中的特点提出了一种新的改进PID控制策略 ,通过实际运行结果证明所设计摇摆台达到了很高的性能指标
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TH137.9【正文快照】：
1　概述摇摆台作为一种空间运动机构被广泛用来模拟舰船、车辆的运动姿态 ,在国防和民用中都有很高的应用价值。目前研究比较多的是由Stewart提出的并联六自由度平台 ,但在很多场合下可能只需要其中某几个自由度的运动 ,本文就是根据实际需要研制了一种并联四自由度摇摆台 ,
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