二维微动平台柔性机构动力学建模与分析

提出一种基于并联柔性机构的两自由度平动解耦并联微动平台.平台采用复合双平行四杆柔性机构模块,采用结构对称约束消除轴间耦合和寄生位移的产生,实现X,Y方向的平动.采用刚度矩阵法对该并联柔性机构进行理论分析,根据观察法建立微动工作台的整体刚度矩阵,得到系统的运动微分方程,推导出系统各阶固有频率.采用有限元分析法对微动工作台进行模态分析,得到微动工作台的固有频率和振型.经过理论分析、有限元计算和试验测试,并对结果进行对比,结果的一致性说明理论分析的正确性和刚度矩阵分析的有效性.     

微/纳米定位平台的动态特性分析与试验

为了分析微/纳传动平台的动态特性,应用拉格朗日方程,建立5自由度微/纳米定位平台的动力学模型,推导出固有频率及阶跃响应的解析式.采用有限元方法,仿真得到平台的前5阶固有频率和模态阵型.在不同驱动频率和不同加载下,分别进行静、动态试验,结果表明,平台的开环调节时间为0.812s;驱动频率为100Hz时,发生共振现象;加载小于10N时,平台具有较好的稳定性;动态试验得到压电陶瓷、电容传感器和平台的分辨率分别为4、10和45nm,且平台的重复定位精度为0.6μm.     

一种柔索并联机器人的可达工作空间分析与刚度评价

大射电望远镜（LT）馈源柔索支撑系统可视为一种柔索并联机器人（WDPR）,基于馈源柔索支撑系统的非线性力学模型，引入张力、球铰和索长约束条件，确定了WDPR的可达工作空间．进而，借助于有限元分析方法,利用静刚度阵的最小奇异值来评价该机器人的刚度性能．通过对LT50m WDPR缩尺模型的空间运动数值仿真，绘制了三维可达工作空间图形及刚度曲面，分析结果表明．张力约束条件对LT可达工作空间影响最大，WDPR机器人与Stewart平台的刚度有明显差异．     

磁致伸缩微定位平台的设计及特性分析

针对现有微定位平台输出位移小和输出力不足的问题,设计了一种磁致伸缩微定位平台。依据磁致伸缩微定位原理设计了微定位平台的结构,并创建了磁致伸缩微定位平台的动态位移输出模型,通过微定位平台的动态位移输出模型建立了微定位平台的数学模型并计算得出定位平台的位移量;利用有限元仿真软件建立了磁致伸缩微定位平台三维仿真模型,由仿真结果得出磁致伸缩微定位平台的仿真位移量;最后通过实验测量磁致伸缩微定位平台的位移,验证磁致伸缩微定位平台的工作性能。实验测得的结果和仿真计算的结果进行对比可知磁致伸缩微定位平台实际位移量为64μm,计算位移量为60μm,仿真位移量为67μm,三者对比分析,磁致伸缩微定位平台的测量误差较小,精度较高,有一定的应用研究价值。     

基于动态滑模的微定位平台轨迹跟踪控制

音圈电机驱动的微定位平台作为高精密度运动平台,被广泛应用于精密加工、微机电等领域.针对音圈电机驱动的微定位平台的高精度平稳跟踪控制问题,结合归一法和理论建模的参数建立具有参数不确定性的二阶微分方程数学模型,以柔性机构实际位移作为输入,平台控制率作输出;鉴于模型参数不确定的特点,通过建立误差的二阶滑模面,提出基于动态滑模的微定位平台跟踪控制,通过李雅普诺夫稳定性理论获得系统稳定的结论.通过平台试验对比分析提出的控制算法,结果表明提出的动态滑模控制算法在保证较小抖振的前提下,都能完成轨迹跟踪,跟踪精度比传统滑模提高13.4%和4%,且跟踪更平稳,具有良好的工程前景.     

大行程两自由度微定位夹持系统的设计与优化

为了实现微操作系统中微夹持器的精密定位,增加其可达定位空间,提出大行程两自由度微定位夹持系统. 基于2移1转(2T1R)型柔性运动副,设计两自由度微定位平台,并将其与微夹持器相结合,设计微定位夹持系统的结构;采用简化的线弹性梁模型建立微定位平台力?位移关系、丢失运动和固有频率的理论模型,并采用欧拉?伯努利梁模型与能量守恒定律建立微夹持器力?位移关系、位移放大倍率和固有频率的理论模型;以提高微定位夹持系统的静、动态性能为目标进行参数优化;通过有限元仿真验证理论模型的正确性,并给出微夹持器的可达定位空间. 结果表明,微定位夹持系统设计具备有效性与可行性.     

一种新型2-HRR并联机构及其数控系统实现

提出了一种新型的2-HRR构型的两杆两自由度并联平动机构,其具有运动建模简单、正反解计算容易、作业空间大、结构简单和易于控制等独特的优点.本论文对该并联实验平台进行了运动学分析,并结合其结构特点开发了一种开放式、模块化的数控系统,该数控系统是以“PC机 多轴运动控制器”为硬件平台,以“VisualC ”为软件平台构建的,这种构建方式可以实现系统“积木式”的集成.在此基础上,制作了2-HRR构型并联实验平台.通过联机调试,实现了正确的加工轨迹,验证了本文机构分析的正确性和数控系统的可行性.     

一种三自由度并联驱动平台机构的空间位置解算和分析

介绍了一种三自由度并联驱动平台机构的空间结构和空间运动姿态的位置解算法，并分析了该结构平台在运动过程中所产生的附加运动，该三自由度并联驱动平台的三个支撑点采用直角三角形分布，经推算，和其它三点支撑的并联驱动平台相比，该三自由度并联驱动平台结构只产生绕z轴的附加运动，具有结构简单，易实现的优点。计算表明，所产生绕z轴的附加运动和独立的运动变量相比，其值很小，在实际应用中可明显提高运动的仿真效果，并且，应用的算法具体，简单快捷，可提高解算速度和微机时控制中的反应速度，具有直接的应用价值。     

一种新型并联机床的最优轨迹规划

提出了一种新型并联机床的最优轨迹规划方法,其过程是在参数空间进行轨迹规划,再将参数空间的运动轨迹映射到关节空间。在轨迹规划中,以雅可比矩阵条件数的倒数作为适应度函数,利用遗传算法优化了并联机床的多余自由度。仿真计算结果表明:最优轨迹规划方法既能给出并联机床加工过程中的灵巧构型,又可使得并联机床获得平稳的运动性能。     

一种新的机动平台红外单站被动定位算法

介绍了一种基于红外成像、序列图像处理和三维运动分析技术的对机动目标的红外单站被动定位新算法．该算法通过对红外成像目标的实时测量信息求解出目标相对测量基站的距离．适用于机动测量站与机动目标之间匀速、匀加速和变加速等各种相对运动模型，具有定位精度高、体积小和便于机动的特点．该算法对可见光成像单站被动定位同样有效．