基于混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)的打結(jié)器優(yōu)化設(shè)計與控制仿真.pdf

1、打結(jié)機(jī)構(gòu)是粽子扎線工藝中最重要最復(fù)雜的部分，其性能直接關(guān)系到扎線機(jī)的成敗。傳統(tǒng)的平面四桿機(jī)構(gòu)最多只能實現(xiàn)9個精確點或者5個給定位置的軌跡，無法滿足打結(jié)工藝的要求。本文采用具有良好柔性輸出特性的混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)打結(jié)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計并進(jìn)行相應(yīng)的控制仿真。主要工作包括： 1.根據(jù)打結(jié)工藝建立了混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)的模型。運用封閉矢量法對該模型進(jìn)行了正運動學(xué)和逆運動學(xué)分析，并采用拉格朗日方程對模型進(jìn)行了動力學(xué)分析。 2.在逆運動學(xué)

2、分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用遺傳算法，以伺服電機(jī)的加速度波動和伺服電機(jī)輸出功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，對機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，得到機(jī)構(gòu)尺寸以及伺服電機(jī)的運動規(guī)律；在此基礎(chǔ)上用高階曲線對伺服電機(jī)的輸出曲線進(jìn)行擬合；然后再根據(jù)正運動學(xué)的分析結(jié)果，以軌跡的誤差均方根最小為優(yōu)化目標(biāo)，得到了混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)各個桿件的參數(shù)，經(jīng)過圓整后，產(chǎn)生混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)實際輸出的運動學(xué)和動力學(xué)曲線?；谡\動學(xué)和逆運動學(xué)分析的反復(fù)優(yōu)化最大限度了的提高系統(tǒng)的綜合性能。 3.根據(jù)

3、混合驅(qū)動機(jī)構(gòu)的特點，設(shè)計了混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，提出了重復(fù)控制、摩擦補償與常規(guī)PID相結(jié)合的控制算法。仿真結(jié)果表明該控制方案相比于常規(guī)的PID控制可以獲得較高的非線性實時控制性能。 4.ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真結(jié)果表明，所設(shè)計混合驅(qū)動五桿機(jī)構(gòu)及其控制算法具有良好的綜合性能。 5.采用偏微分法分析各個參數(shù)對系統(tǒng)最終輸出的影響，為制造公差的制定提供了理論依據(jù)。為了驗證系統(tǒng)的柔性，用數(shù)值解法得到了系統(tǒng)輸出的表達(dá)式