深海模擬環(huán)境中液壓水下機械手的仿真研究.pdf

1、隨著陸地資源的不斷消耗,人類對海洋資源開發(fā)的步伐加快。作為水下作業(yè)系統(tǒng)的組成部分,水下機械手在資源勘探、海底救護等方面發(fā)揮著重要的作用。
　　本文首先闡述了國內(nèi)外水下機械手的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。依據(jù)性能指標要求,建立了工作在深海模擬環(huán)境中的液壓機械手三維模型,選定了驅(qū)動方式。利用COSMOSWorks有限元分析軟件對機械手進行靜力分析,仿真驗證了在最大負荷作用下,機械手的強度能夠滿足要求。
　　采用D-H方法建立機械手的運動學模

2、型,求解得到運動學正解,運用反變換法求得運動學逆解;分別采用蒙特卡洛法和定步距方法對工作空間進行仿真研究,編寫MATLAB GUI仿真界面,比較兩種仿真方法各自的特點。
　　依據(jù)對水下機械手液壓系統(tǒng)的分析和研究,設(shè)計了水下機械手的電液位置伺服控制系統(tǒng)。由機械手以非對稱液壓缸作為驅(qū)動機構(gòu),推導了閥控非對稱液壓缸系統(tǒng)的基本方程。對系統(tǒng)進行了靜態(tài)設(shè)計,確定液壓動力元件參數(shù),選擇系統(tǒng)組成元件。對系統(tǒng)了進行動態(tài)設(shè)計,確定了系統(tǒng)中各個組成元件

3、的傳遞函數(shù),得出機械手電液伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。在Simulink環(huán)境下,對大臂和小臂電液伺服系統(tǒng)進行了仿真,并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和頻率特性進行了分析。
　　將模糊PID控制方法應用于機械手電液控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明,與采用傳統(tǒng)PID控制器的電液位置伺服系統(tǒng)相比,采用模糊PID控制器的系統(tǒng)對存在負載擾動的情況更具有適應性的特點?；谲壽E規(guī)劃,采用模糊PID的控制方法,對水下機械手的電液控制系統(tǒng)進行了研究。仿真結(jié)果驗證了以軌跡規(guī)劃為基