2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著陸地上不可再生資源的日益減少,對蘊含豐富能源、資源的海洋空間的探索和開發(fā)受到越來越多的國家的重視。水下作業(yè)機(jī)械手是水下機(jī)器人作業(yè)的必不可少的裝備,由于作業(yè)環(huán)境復(fù)雜以及自主性作業(yè)要求高等原因,使得水下作業(yè)機(jī)械手研究和實用化中面臨許多新的困難和問題。目前,水下機(jī)械手多為電動式或油液壓驅(qū)動式,由于電動式水下機(jī)械手的電機(jī)輸出端等需要動密封使得關(guān)節(jié)體積較大,而油液壓驅(qū)動式水下機(jī)械手則易造成泄漏污染,同時液壓驅(qū)動式機(jī)械手存在控制精度較低的問題。

2、因此,研究水液壓驅(qū)動的水下作業(yè)機(jī)械手及其控制技術(shù)具有重要的研究意義和實用價值。
  本文主要研究以下內(nèi)容:
  (1)總結(jié)國內(nèi)外油液壓驅(qū)動式及水液壓驅(qū)動式水下作業(yè)機(jī)械手的研究現(xiàn)狀,分析其各自的優(yōu)缺點,為本文水液壓驅(qū)動型水下作業(yè)機(jī)械手的研究奠定基礎(chǔ);分析和總結(jié)目前水下機(jī)械手的控制方法,分析各種控制方法的優(yōu)缺點,為本文進(jìn)行水下機(jī)械手的運動控制技術(shù)研究提供理論和技術(shù)支持。
 ?。?)針對本文所設(shè)計的水下作業(yè)機(jī)械手的運動控制精

3、度指標(biāo),分析液壓系統(tǒng)所需達(dá)到的流量控制精度指標(biāo),分析水液壓傳動技術(shù)的特點,研究微小流量的控制和實現(xiàn)技術(shù),為本文設(shè)計水下機(jī)械手的高精度水液壓系統(tǒng)提供理論參考和技術(shù)指導(dǎo)。通過分析本文研制的水下機(jī)械手的液壓系統(tǒng)所需實現(xiàn)的功能,對其水液壓系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計和改進(jìn),確定了機(jī)械手的水液壓系統(tǒng)方案。研制了雙向單柱塞泵作為機(jī)械手的水液壓系統(tǒng)的動力源,實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的微小流量輸出。
 ?。?)針對本文研制的水下機(jī)械手的液壓系統(tǒng)中雙向單柱塞泵的驅(qū)動電

4、機(jī)的控制方式,基于主從控制思想,設(shè)計控制系統(tǒng)的總體方案,重點對從控制器硬件電路進(jìn)行模塊化設(shè)計。對本文研制的雙向單柱塞泵的驅(qū)動電機(jī)及其控制模塊、關(guān)節(jié)角度傳感器及位置信號采集模塊進(jìn)行詳細(xì)分析和設(shè)計,兩控制模塊各采用一塊ARM微處理器作為信息處理的核心,提高信息處理效率和控制性能,且避免相互之間的干擾。以機(jī)械手硬件控制體系為應(yīng)用平臺,設(shè)計主、從控制器的軟件控制體系結(jié)構(gòu),完成軟件編程。
  (4)針對本文所研究的水下作業(yè)機(jī)械手,研究其運動

5、學(xué)及動力學(xué)性能,并進(jìn)行軌跡規(guī)劃。針對本文研制的自由度冗余的機(jī)械手,建立其連桿坐標(biāo)系,利用D-H法推導(dǎo)機(jī)械手的正向運動學(xué)方程,利用反變換法建立其逆向運動學(xué)方程;利用拉格朗日方法建立機(jī)械手的動力學(xué)方程,并考慮水動力等因素對機(jī)械手水下作業(yè)過程的影響,完善機(jī)械手的水下動力學(xué)方程;在機(jī)械手運動學(xué)及動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分別采用五次插值函數(shù)和線性插值方法對機(jī)械手的展開和收回過程以及作業(yè)過程進(jìn)行運動規(guī)劃研究。
  (5)研究水下機(jī)械手的運動控制技

6、術(shù),建立其單關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)各組成部分及總體的數(shù)學(xué)模型,針對本文研制的液壓系統(tǒng)在起動及換向過程存在死區(qū)導(dǎo)致執(zhí)行元件動作滯后的現(xiàn)象,研究液壓系統(tǒng)的死區(qū)特性及水下機(jī)械手的死區(qū)補償控制技術(shù)。本文采用對常規(guī)PID控制器進(jìn)行補償控制,通過在控制系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)增加死區(qū)補償環(huán)節(jié),使執(zhí)行元件快速地渡過死區(qū)。利用仿真實驗,驗證該控制方法能有效地減小液壓系統(tǒng)起動及換向時執(zhí)行元件動作滯后,提高響應(yīng)速度及軌跡跟蹤精度;同時還分析了幅值和換向頻率對于不同控制器軌跡跟蹤性

7、能的影響。
 ?。?)為了保證本文研制的水下機(jī)械手的液壓系統(tǒng)工作可靠,對其進(jìn)行耐壓密封性能實驗研究,包括外壓靜態(tài)密封性和內(nèi)壓靜態(tài)密封性以及動態(tài)密封性實驗。為確定液壓系統(tǒng)中的壓力損失情況,對液壓介質(zhì)、管路長度、管路內(nèi)徑對液壓系統(tǒng)壓力損失的影響進(jìn)行實驗研究,并確定液壓系統(tǒng)最終采用的介質(zhì)和管路尺寸系列。針對常規(guī)PID控制器和帶死區(qū)補償?shù)腜ID控制器,分別在陸上及水下進(jìn)行階躍信號和正弦信號的軌跡跟蹤實驗研究,根據(jù)實驗結(jié)果,驗證本文采用的死

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