基于混合控制的无凸轮发动机气门电液执行机构跟踪误差研究

为降低发动机气门运动位移输出误差,设计一种新的发动机气门电液执行机构。创建电液执行机构原理简图,对压电制动器和机械伺服系统进行分析。给出了电液执行机构的电路控制数学表达式,建立了液压驱动机构流量方程式。引用单一PID控制方法并进行改进,设计了串联PI-PID-PI混合控制方法。采用MATLAB软件对发动机气门运动位移和压电位移输出误差进行仿真,并且与单一PID控制方法进行对比和分析。结果表明:采用单一PID控制方法,气门运动位移和压电位移输出误差在10%以内,误差变化幅度较大;采用串联PI-PID-PI混合控制方法,气门运动位移和压电位移输出误差在5%以内,误差变化幅度较小。采用串联PI-PID-PI混合控制方法,控制系统反应速度较快,能够提高发动机气门运动位移控制精度,改善气门运动特性,效果较好。     

大行程无耦合二维精密微定位平台设计与分析

为了满足当前精密重型设备对于大行程微定位平台的需求,本文提出了一种压电驱动大行程无耦合的二维精密微定位平台,该平台以压电陶瓷作为驱动元件,利用菱形位移放大机构对位移进行放大输出,同时实现了平台二维大行程、无耦合独立运动。设计了微定位平台的结构,分析了平台的工作原理;运用正交分析法研究了菱形位移放大机构位移输出的影响因素,优化了菱形位移放大机构,得出了平台优化的设计参数;通过有限元软件进行仿真分析,得到了平台的输出位移、位移放大倍数、刚度、固有频率、谐响应频率及最大位移输入时的应力。     

下肢外骨骼康复机器人刚柔耦合分析与仿真

下肢外骨骼康复机器人的组成连杆在辅助人类运动的时候会因为自身柔性发生弹性变形,会影响到整个行走轨迹的位置精度和控制的实时性与准确性。针对所设计的下肢外骨骼康复机器人,首先通过步态仿真验证模型的正确性,然后建立其刚柔耦合动力学模型。在刚柔耦合动力学模型的基础上,通过ADAMS和ANSYS完成摆动期阶段内的刚柔耦合动力学联合仿真,得到其动态变形误差数据。结果表明：在Y方向、Z方向位移误差和整体位移误差分别在-38～3.6 mm、-7.5～3 mm、-6～14.5 mm内波动,与其他两方面相比,Y方向上的位移误差最大,在误差允许的范围内。验证了下肢外骨骼康复机器人刚柔耦合模型的正确性与合理性,为后续的结构优化和控制系统的设计提供了参考依据。     

四自由度串并联机器人的位姿误差分析

介绍四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联机器人的机构特点和机器人位姿误差分析的"小位移摄动法",利用该方法建立该构型机器人的位姿误差分析模型,通过仿真实验分析机器人广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响。仿真结果表明角度误差对机器人末端位置误差的影响较大,结构误差对机器人末端位姿误差的影响不大,证实该位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供参考。     

基于优化位姿控制的并联液压机械手跟踪控制研究

针对二自由度并联液压机械手控制系统容易受到外界干扰问题,对机械手控制系统输出误差进行研究。结合机械手平面简图分析了并联液压机械手工作原理,推导出机械手运动学和动力学方程式。引用模糊PID控制系统,采用差分进化算法和前馈补偿方法对模糊PID控制系统进行优化,将优化后的控制系统通过MATLAB软件进行误差仿真,同时与模糊PID控制系统输出误差进行比较和分析。仿真误差显示：在无干扰环境中,优化前和优化后的二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差差别不大,跟踪效果较好。在有干扰环境中,优化前二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,运动位移和角位移输出误差较大,而优化后二自由度并联液压机械手模糊PID控制系统,其运动位移和角位移输出误差较小。采用差分进化算法和前馈补偿控制方法,能够抑制外界信号波的干扰,提高二自由度并联液压机械手的跟踪精度,其控制效果较好     

压电驱动微位移放大机构的分析与实验

针对航天微型扭杆性能测试装置用到的微小扭矩加载系统中的压电驱动微位移放大机构,建立了精确的有限元模型,对微位移放大机构在不同驱动力下的位移输出,利用有限元分析软件Nastran 2001进行了仿真分析,实验结果验证了仿真分析的准确性。结果表明：利用杠杆原理计算微位移放大机构的放大比会带来较大的误差,本机构中达到了50．6％,而有限元分析是行之有效的方法。     

一种基于VB的超声波线切割机导轨误差的测量与补偿系统设计

以机床导轨误差理论为基础,基于VB设计了一种机床导轨误差测量与补偿系统。该系统采用光栅传感器来确定导轨的水平位置,通过电涡流位移传感器把被测量(机床导轨误差)转化成电信号,用USB2828数据采集卡的AD功能把传感器输出的电信号转化成数字信号,按传感器及驱动电源的灵敏度计算出补偿误差所需的电压值,再用采集卡的DA功能输出电信号给驱动电源。驱动电源的输出电压控制微位移器的位移(即刀尖的位移)变化,实现了导轨误差的补偿。实验结果表明测试系统的设计较合理,基本达到了补偿的要求。     

柱塞倾斜式变量泵恒功率控制功能原理性误差的研究

从恒功率变量机构之间的运动关系出发,分析恒功率控制阀和滚轮柱对摇杆的作用力,推导倾斜柱塞的运动方程,计算斜盘倾角与斜柱塞位移之间的函数关系,建立从斜盘倾角到工作压力和输出流量的映射,证明并计算柱塞倾斜式变量泵恒功率控制功能存在的原理性误差。     

基于BP神经网络的并联机构误差分析

以3-UPS/S并联机器人机构为研究对象,构建一种基于虚拟实验与BP神经网络的并联机构输出误差预测模型,能够快速预测并联机器人机构的输出误差。充分考虑并联机构铰链安装误差与铰链轴线误差,建立包含上述输入误差的虚拟样机模型,通过虚拟实验仿真求解该机构输出误差;假定机构零部件在大批量生产情况下误差服从正态分布,构造多组服从正态分布的输入误差样本,进而建立该机构的BP神经网络预测模型。研究结果表明:该BP神经网络模型可以准确、快速地对机构位姿输出误差进行预测,为并联机器人机构的误差分析与精度综合提供了新的依据。     

一种并联机器人机构的精度分析与机构参数选取

介绍了一种能实现空间一维移动和两维大转角摆动的少自由度并联机器人机构模型--空间3-PUU并联机构模型.从对该机构运动支链的分析入手,建立了机构的闭环矢量模型,借助微分分析法,建立了位姿误差的数学模型,得出包含全部结构参数误差在内的误差正解模型.对于给定的各结构参数误差,应用此模型求解出并联机构输出位姿误差,分析了机构位姿变化对位姿输出误差的影响.利用精度模型对机构参数进行了优化分析,讨论了机构参数的合理选取问题,通过仿真给出了在RL、L一定的情况下r的参数选取曲线,探讨了结构参数选取的合理性.     

基于运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输入条件下,建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品,实验与仿真分析表明:采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法,在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台,表明该方法对平面定位平台设计具备有效性,为其后续研究提供基础。     

Investigation on the displacement fluctuation of the linear motor feed system considering the linear encoder vibration

Optical linear encoder is generally adopted to realize the full-closed loop control for the linear motor feed system. Its reading head installed on the worktable may vibrate as a result of the excitation of disturbance harmonics, which leads to the encoder's error. This study aims to investigate the mechanism of displacement fluctuation due to the encoder's error caused by the worktable vibration in the linear motor feed system. The vibrating modes of feed system are analyzed firstly, and then the influences of three torsional vibrations on encoder's errors are investigated. The transfer function between disturbance and output response is proposed to analyze the influence of encoder's error on the displacement fluctuation. The relationships among vibration, encoder's error, thrust harmonic and displacement fluctuation are discussed in detail. The results show that the encoder's error can produce obvious displacement fluctuation for the linear motor feed system, which is actually an electromechanical coupling process due to the direct drive and full-closed loop control. Finally, three effective measures are put forward to diminish the system displacement fluctuation.     

基于压电双晶片驱动微位移放大机构设计

本文主要介绍了以压电双晶片驱动微位移放大机构的设计,该放大机构以三角放大机理构造的柔性铰链机构作为位移输出。并通过理论计算、建模以及有限元软件对微位移放大机构进行设计,最后制作了微位移放大机构的样机,并进行了实验测试。对得到的测试数据进行分析,结果表明:微位移放大机构的行程为0～77.8μm,放大倍数约为6.2倍。     

基于正交实验设计的并联机构误差分析

介绍了一种新型含恰约束支链3-SPS/S并联机器人机构,为提高终端平台的定位精度,对该并联机构进行误差分析。首先在运动学逆解基础上,对驱动支链的运动方程进行微分,建立该机构位姿输出误差正解数学模型。并在给定机构误差的条件下,考虑末端执行器在工作过程中位姿输出误差的变化情况。利用正交实验设计的思想均衡排布参数的误差水平,对该机构进行精度分析,并绘制某姿态下的误差分布直方图及许用精度范围内的可靠度。结果表明:利用正交实验法能够快速计算误差值,为并联机构的精度设计和运动学参数的标定建立了理论基础。     

基于并联机构的船舶运动模拟控制器设计与仿真

基于Stewart并联机构设计六自由度船舶运动模拟器,推导模拟器在给定运动位姿下驱动支链伸缩量的逆解算法。以垂荡-纵摇耦合运动为例,联合MATLAB/Simulink和SimMechanics构建运动模拟器仿真模型,并建立基于PID控制算法的驱动模型。为有效提高模拟器运动精度,基于模糊PID控制算法,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,设计相应的模糊控制器。结果表明：对波浪运动模拟器实施模糊PID控制后,计算得到的驱动支链伸缩位移误差能较快达到稳定值,稳定后误差明显比经典PID控制算法低。     

一种机电式测距装置的精度分析

设计开发了一种机电式测距装置。适用于大尺寸的测量。并对这种测量装置的测量精度误差问题进行了分析。     

一种大位移测量装置的精度补偿

介绍了一种新型大位移测量装置 ,并对这种大位移测量装置的误差补偿问题进行了分析     

中凸变椭圆活塞裙部车削中二自由度机构的研究

引证了对心曲柄滑块机构的位移曲线是条近似椭圆曲线。分析了以曲柄滑块机构和凸轮机构为主动的二自由度机构成型活塞中凸变椭圆的工作原理。推导了滑块冲程和凸轮升程的计算公式。分析了机构成型的误差。     

RSSR空间机构的运动分析和优化设计

为了实现舵机4个舵翼同时偏转相同的角度,采用了RSSR空间连杆机构组合。利用解析法建立机构的运动分析模型,用MATLAB软件求解机构输入与输出的运动关系曲线。利用ADAMS软件对机构进行参数化建模及优化设计,通过计算敏感度,确定优化设计变量,结果表明:输入杆摆角为-11.842 7°~11.841 9°,峰值相差0.000 8°;各舵翼之间的摆角误差范围在-0.357 3°~0.477°,在误差范围±0.5°内,该机构的优化满足设计要求。