永磁球形電機的虛擬樣機建模與跟蹤控制研究.pdf

1、隨著機器人、全景攝像儀等多自由度工業(yè)設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，能實現(xiàn)三自由度運動的永磁球形電機因其機械結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、響應(yīng)速度快、有效改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能等優(yōu)點，開始受到國內(nèi)外專家、學者的廣泛關(guān)注。
　　目前，針對該種類型的球形電機主要采用多剛體力學的建模方法，并在此基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的控制分析與研究。然而永磁球形電機自身強耦合、非線性的特性導(dǎo)致上述方案始終存在建模繁瑣、效率低下、誤差較大等問題。近年來，隨著計算機軟件的不斷發(fā)展，虛

2、擬樣機技術(shù)因其建模精度高、開發(fā)周期短、擴展性強等優(yōu)點開始在復(fù)雜系統(tǒng)的建模領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此，本文擬對永磁球形電機轉(zhuǎn)子模型進行虛擬樣機建模及優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上做進一步的動力學分析和跟蹤控制研究。
　　本文的具體研究工作如下:
　　1.首先，簡要介紹永磁球形電機樣機的基本結(jié)構(gòu)和材質(zhì)組成，并基于實際樣機參數(shù)，選用三維繪圖軟件Pro/Engineer對該永磁球形電機的轉(zhuǎn)子進行立體建模、裝配和約束。
　　2.然后，將繪制好的

3、模型導(dǎo)入到虛擬仿真軟件ADAMS中，生成虛擬樣機模型。并通過引入重力和摩擦優(yōu)化該虛擬樣機模型的設(shè)計，實現(xiàn)永磁球形電機轉(zhuǎn)子動力學系統(tǒng)的三維可視化仿真，并進行動力學分析。
　　3.同時，為了實現(xiàn)上述虛擬樣機模型的動力學控制，本文基于ADAMS軟件接口建立該永磁球形電機在MATLAB中的仿真模型，并結(jié)合爪形運動搭建聯(lián)合仿真平臺，實現(xiàn)動力學仿真。
　　4.最后，基于該聯(lián)合仿真平臺，針對永磁球形電機轉(zhuǎn)子動力學系統(tǒng)的跟蹤控制問題，本文分