3-RPS并联机构及其轨迹规划与仿真

构造了3-RPS并联机构试验台,运用并联机构逆运动学分析理论,分析研究动平台的运动轨迹规划。推导出其运动学反解计算公式,确定了动平台按预期轨迹运动时应在原动件上施加的运动规律。最后,在ADAMS环境中建立了该机构的虚拟样机模型,通过虚拟样机仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。     

3-RPS 并联机构运动分析

并联机构由于存在闭环,其运动分析相对比较复杂,通常可以用矢量法、矩阵法等,本文采用增加变量的直角坐标、然后逐个约束变量的方法。本文给出３－ＲＰＳ并联机构三个独立输入参数和三个独立输出参数的速度和加速度的显式数学模型,推导简单,易于程序化。     

空间3-RPS并联机构运动学分析

从空间3-RPS并联机构关节约束导出动平台位置和姿态参数之间的耦合关系,给出了描述机构位形的独立参数也即广义坐标。利用运动等同性条件建立机构几何约束,得到机构位置反解方程,进一步将约束方程对时间求一阶和二阶导数建立构件之间的速度加速度关系,从而避免了在运动方程中出现复合关节变量,得到构件之间显格式的速度加速度传递关系。实例表明该种方法,具有计算效率高的优点,有利于机构学问题的快速求解和动态仿真。     

基于影响系数3-RPS并联机构运动学分析与仿真

利用环路方程法推导了3-RPS三自由度并联机构的一阶、二阶影响系数表达式。在3-RPS并联机构的一阶、二阶影响系数的基础上,研究了其运动学逆解问题。建立基于影响系数的运动学模型,运用Matlab软件进行了并联机构运动学仿真,分析驱动位移、速度和加速度曲线,得出3-RPS并联机构一阶、二阶影响系数的特性,其一阶、二阶运动影响系数与原动件运动无关,只与其运动学尺寸、类型和位置有关。     

基于联合仿真的空间3-RPS并联机构运动求解

在分析空间3-RPS并联机构结构的基础上,得到该机构运动求解的方法指导和位姿逆解方程。对于并联机构运动正解复杂的特点,利用MATLAB软件、Pro/E软件和ADAMS软件对其运动进行联合仿真求解。用Pro/E软件对机构进行实体建模,利用数据转化接口将模型导入ADAMS软件对其进行编辑定义。给定机构运动输出位置,根据位姿逆解方程,用MATLAB编程计算得到关节转动副逆解曲线与输出姿态角曲线,应用ADAMS函数处理功能将转动副转角曲线转化为机构的驱动函数,添加在3个转动副关节上,得到机构运动正解。机构正逆姿态角求解曲线的吻合,证明了该方法的可靠性和正确性,其求解过程简便,运动学性能直观,为虚拟样机技术提供了可借鉴的方法。     

3-RPS并联机构的新型驱动方式

采用3-RPS并联机构动平台上一个点作为机构的动力输入,实现了与三个移动副作为主动件的3-RPS机构一样的运动功能。这种新型驱动方式可实现一个三平动并联机构作为运动输入多个3-RPS并联机构同步运动输出的功能,这个功能恰好应用在动感影院的特效座椅设备上,可以有效降低此类动感座椅设备的成本。     

求解3-RPS并联机构刚度的新方法

对于少自由度机构来说,由于结构约束的存在,机构中出现了约束反力,约束反力会在机构中产生变形,影响整个机构的精度,在机构分析中必须加以考虑。基于此,以传统的3-RPS并联机构为例,给出考虑约束反力产生变形的刚度模型的建立方法。首先,用观察法分析该机构中存在的约束反力。其次,建立该机构的6×6形式雅可比矩阵,并运用虚功原理建立该机构的静力学模型。最后,分析机构在驱动力和约束力共同作用下产生的弹性变形。在约束反力产生的变形方向上虚设P副,将3-RPS机构的变形和刚度分析转化为一个等效的无约束反力的6自由度并联机构3-RPPS的变形和刚度分析。这种方法给少自由度机构的研究提供了一些新观点。     

3-RPS并联机器人运动可靠性仿真研究

利用ADAMS 12.0建立多体系统仿真模型:首先在ADAMS/View模块下建立参数化的虚拟样机模型。利用ADAMS软件提供的Point Motion、Measure和Spline等功能,获得机器人位姿正反解。考虑杆长误差和球副位置误差服从正态分布的情况下,利用随机抽样获得不同模型的实现,通过仿真得到机器人末端执行器的多组运动轨迹,并用文本文件记录相应的数据结果。最后由统计计算得出任意时刻的机器人运动可靠度。该方法不涉及复杂的数学推导,计算精度高,求解周期短,为设计人员提供了一定的参考,适合于工程应用。     

3-RPS并联机构运动学标定方法的研究

针对六轴混联机床中因3-RPS并联机构结构参数误差引起的精度问题,分析了影响3-RPS并联机构几何精度的误差因素,给出了并联机构的误差模型;基于影响并联机构定平台运动精度较大的几何误差参数;建立了运动学标定模型.采用阻尼最小二乘法,经多次优化迭代实现了利用一组测量数据完成非线性超越矛盾标定方程组的求解.利用激光干涉仪完成了标定用数据的测量,通过3-RPS并联机构运动学逆解和各铰链的几何标定参数,得到动平台的实际位姿.通过对标定前后的Z轴定位精度的检测及实际零件加工试验,验证了3-RPS并联机构运动学标定模型和方法的正确性和有效性.     

3-RPS并联机构滑模变结构控制系统设计

针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度较低的问题,设计了一种基于并联机构动力学方程和比例切换控制律的滑模变结构控制器(SMC)。首先,建立机构的Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型,采用微位移法求解并联机构的Jacobian矩阵及通过工作空间分析确定机构的最佳尺寸参数,为控制系统提供理论参考输入值。其次,设计滑模变结构控制器,运用Lyapunov函数证明滑模变结构控制器的稳定性;最后,建立机构的PID控制和SMC控制系统Matlab/Simulink框图,分别对其进行仿真分析与对比。结果表明,SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的精度高,稳态误差小,且鲁棒性强,响应速度快,从而验证了SMC控制的有效性。     

3-RPS并联机构基于任务空间的优化设计

为了充分发挥并联机构优异的运动学性能.以3-RPS并联机构的任务空间为研究对象,选取任务空间体积、局部传递指标和全局传递指标为性能评价指标.绘制了传递性能图谱,并利用局部传递指标对机构在不同位姿下的性能进行了评价和分析.机构的支链越长,任务空间越大;当动平台和静平台的比例为1:1时,机构的动力学性能最好;当动平台旋转时...     

3-RPS并联机构运动与静力特性分析

对3-RPS并联机构运动学和静力学特性进行分析,建立该机构位置反解公式和位姿约束方程;对机构速度正反解进行分析,建立速度分量相关性公式;建立该机构静力平衡方程和静力传递矩阵,确定速度映射和力映射对偶关系;推导证明了该机构工作空间的对称性;提出一种检测机构位姿方法,有效解决并联机构位置正解难题;用算例对理论分析正确性进行验证,为该机构优化设计和控制规划奠定理论基础。     

3-RPS并联构型的管片拼装新机构

针对现有盾构管片拼装机存在的不足,进行管片拼装机的功能分析,提出基于3-RPS并联构型的管片拼装机构设计新方案。对新机构进行了可行性、运动学和动力学性能分析,表明所提管片拼装机构能很好实现管片拼装过程中的升降、俯仰、摇摆三个动作,提高管片拼装质量。     

永磁同步电动机DTC及SMC控制系统建模与仿真

介绍了永磁同步电动机(PMSM)驱动装置中直接转矩控制(DTC)及滑模变结构控制(SMC)原理和设计方法。在MATLAB6．5环境下,通过Simulink中的电力系统仿真库,建立相关模型进行仿真。仿真结果表明控制系统的动态和稳态性能良好,并且可以利用得到的波形直观地对两种控制方法以及普通的矢量控制方法进行对比和分析,是进一步进行硬件开发的基础。     

3-RPS并联稳定平台设计与仿真研究

为了避免舰船运动对摄像系统的工作造成影响,设计了一种3-RPS并联稳定平台。首先在Maxsurf软件中根据舰船参数、横摇参数、纵摇参数及随机波浪参数进行仿真,得到舰船的横摇、纵摇和垂荡的运动参数;其次根据舰船运动的仿真结果,利用极限边界搜索法仿真3-RPS并联稳定平台的工作空间;最后在Simulink中,利用Sim Mechanics机械组件,搭建及配置3-RPS并联稳定平台模型,并对建立好的3-RPS并联稳定平台对横摇、纵摇和垂荡进行补偿的动力学仿真,验证稳定平台设计的合理性。     

基于APDL的3-RPS并联机构参数化建模

在3-RPS并联机构位置反解模型的基础上,运用APDL语言完成该机构的整体三维建模设计,在ANSYS中实现了有限元建模和分析的参数化。将参数化设计引入到有限元分析中,实现结构参数快速调整,自动生成分析模型,增强了有限元分析的准确性。该方法对并联机构的研发有一定的指导意义。     

联合仿真技术在3-RPS并联机构中的实践研究

这里采用机械与控制联合仿真的方法,在ADAMS中创建3-RPS并联机构的动力学模型,并在SIMULINK中建立3-RPS并联机构的控制模型;利用ADAMS/controls模块构成机构联合仿真模型,进行了联合仿真分析。最后通过联合仿真方法对3-RPS并联机构进行了精度分析,提出了提高3-RPS并联机构运行精度的措施。     

基于连续蚁群算法的3-RPS并联机构正解

为了避免传统数值方法求解并联机构正解问题的弊端,提出了一种将并联机构正解问题转化为目标函数优化问题的求解方法。并联机构正解的核心问题是求解一组多元耦合非线性方程组,以此为依据建立了并联机构正解的目标函数优化模型,并提出了一种简单的连续蚁群算法来求解该优化模型。以求解3-RPS并联机构正解为例进行了仿真分析。结果表明,该算法具有良好的全局寻优功能,能够避免初始值和局部极小值对计算结果的影响,不用计算雅可比矩阵及其逆阵,且计算精度满足并联机构正解的要求。     

三自由度3-RPS并联机器人机构的运动分析

讨论了具有三自由度的３－ＲＰＳ并联机器人机构的运动分析。在这种机构操作器平台的六个运动位姿参数中，只有三个是独立的，而其它三个参数不是独立的。因此，这种机构的雅可比矩阵是一长方阵，这就是这种机构的运动分析的难点所在。本文根据这种机构的结构特点，给出了操作平台的输出运动参数的三个运动约束方程，并且建立了三个独立输出运动参数和三个独立运动输入参数之间的速度和加速度关系的显式数学模型，为这种机构的运动分析提供了简便有效的数学工具     

基于3-RPS并联机构的电动汽车大功率充电弓研究

充电弓是纯电动汽车快速大功率充电的核心设备之一,目前研制的充电弓主要是针对平坦路面且电动汽车停车姿态较好的情况,为解决地面不平、坡度对充电效果的影响,提出一种基于3-RPS并联机构的自调平大功率充电弓。介绍了大功率自调平充电弓系统结构特性,对基于3-RPS并联机构充电弓进行了自由度和运动学分析,并对电动汽车的不同停车位姿状态充电弓各支链相应的运动状态进行了仿真分析。分析结果表明,所述充电弓在多种停车状态下,均能实现相应的姿态自调整,提高了电动汽车大功率充电的效率。