電液伺服平面冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)構(gòu)以剛度高、承載能力強(qiáng)、慣量小以及誤差不累積等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)模擬、并聯(lián)機(jī)床、微動(dòng)機(jī)構(gòu)以及機(jī)器人操作等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其性能的好壞直接影響著相關(guān)行業(yè)技術(shù)水平的進(jìn)步，成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)及其控制策略進(jìn)行研究具有重要意義。
　　本文以液壓驅(qū)動(dòng)振動(dòng)環(huán)境模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的水平向作動(dòng)器與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成的平面冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象。考慮到閥控缸液壓伺服系統(tǒng)效率低的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在推導(dǎo)機(jī)構(gòu)自由度空

2、間與關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)傳遞關(guān)系和力變換關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立以液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總功率最小為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，并確定約束條件。利用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，得到優(yōu)化假設(shè)條件下液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總功率最小的機(jī)構(gòu)需要滿足的條件，把優(yōu)化結(jié)構(gòu)與作動(dòng)器正交布置的經(jīng)典結(jié)構(gòu)的主要性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性和可行性。用拉格朗日方法建立平面冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型，以優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的優(yōu)化結(jié)構(gòu)為對(duì)象，進(jìn)行正動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并與ad a ms的動(dòng)力學(xué)

3、仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證所建立的多剛體動(dòng)力學(xué)模型的正確性。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，把液壓缸等效為液壓彈簧，得到系統(tǒng)在自由度空間的振動(dòng)方程，分析偏心負(fù)載帶來的動(dòng)力學(xué)耦合問題。對(duì)機(jī)構(gòu)與偏心負(fù)載構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行理論模態(tài)分析，得到系統(tǒng)的模態(tài)矩陣和其它模態(tài)參數(shù)。并建立模態(tài)空間與物理空間的映射關(guān)系，為用模態(tài)空間控制解決物理空間耦合的問題奠定基礎(chǔ)。針對(duì)偏心負(fù)載帶來的動(dòng)力學(xué)耦合，引起的自由度通道之間的耦合問題，對(duì)機(jī)構(gòu)的控制策略進(jìn)行研究，解決自由度通道之間的耦