基于粘滑原理的摩擦力驅(qū)動機理研究與建模.pdf

1、大行程微操作手目前尚處在樣機研究階段，研究成果不多見，驅(qū)動力較小、精度及穩(wěn)定性不佳，是其尚未達(dá)到實際應(yīng)用的主要原因，而導(dǎo)致這些問題的主要原因在于對驅(qū)動機理模型本身的科學(xué)規(guī)律尚未深入發(fā)掘。解決目前存在的問題的關(guān)鍵在于深入研究驅(qū)動機理，建立其合理的數(shù)學(xué)模型，找出影響其運動情況與特征的因素，為系統(tǒng)穩(wěn)定性及其控制方法的實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
　　論文將對球基微操器的摩擦力驅(qū)動原理做深入分析，將其簡化為二元摩擦振子模型，通過對二元摩擦振子性質(zhì)的討論

2、，對應(yīng)用摩擦力驅(qū)動原理的球基微操作器的運動狀態(tài)，動力學(xué)特征，優(yōu)化設(shè)計，頻響問題以及控制方式進(jìn)行深入分析。
　　首先在球基微操作器運動特性實驗的基礎(chǔ)上，分析摩擦力粘滑(stick-slip)驅(qū)動原理的驅(qū)動特性；對球基微操作器的驅(qū)動機理進(jìn)行分析；最終通過數(shù)值仿真模擬球基操作器的運動。在實現(xiàn)仿真的基礎(chǔ)上，利用非線性振動力學(xué)，將摩擦力驅(qū)動原理的驅(qū)動過程劃分為基本振動與狀態(tài)切換非穩(wěn)定振動階段，論證了微操作球出現(xiàn)的典型運動現(xiàn)象產(chǎn)生原因。提出微

3、操作器的粘滑運動由受迫振動和自激震蕩合成的思想。
　　然后根據(jù)二元摩擦振子動力學(xué)方程，建立運動狀態(tài)方程；并轉(zhuǎn)化為相對速度狀態(tài)量，通過對相對速度狀態(tài)量的討論建立判別粘滯與滑動狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程及劃分標(biāo)準(zhǔn)，狀態(tài)空間的建立為球基微操作器的優(yōu)化設(shè)計，控制理論以及穩(wěn)定性討論奠定理論鋪墊。
　　利用諧波平衡法，傅利業(yè)變換以及最優(yōu)化理論對一元及二元摩擦振子的頻率響應(yīng)進(jìn)行理論求解討論。對二元摩擦振子進(jìn)行數(shù)值建模，驗證了理論解，并討論二元摩擦振子基