同步带传动机械手的建模与振动控制研究

为了实现硅片在测试过程中的自动传输,设计了一种同步带传动的机械手.由于同步带的柔性,在运动的过程中不可避免的带来振动.为了得到平稳的运动,建立了同步带传动机械手的数学模型,从机械设计和控制算法两方面来抑制机械手的振动,并通过计算机仿真进行了验证.     

同步带传动的虚拟样机建模与动态性能研究

利用柔性多体系统动力学原理,采用RecurDyn软件建立了实体样机的虚拟样机模型并进行了动力学仿真分析,得到了需要的系统动态参数和动力学参数曲线。使我们在设计阶段就可以全面了解同步带运动情况,为实际同步带传动的设计、使用和生产提供了参考。     

柔性驱动对旋转冲击运动的控制

对旋转机械,用柔性联接驱动代替刚性联接驱动。建立了旋转系统运动与柔性联轴器参数的关系。通过对柔性联轴器扭转响应和旋转系统扭转冲击响应的计算分析,发现旋转系统冲击角加速度随柔性联轴器阻尼的增大而减小,随柔性联轴器扭转刚度的减小而减小。说明在旋转系统其他参数不变的情况下,可通过调整柔性连轴器的扭转刚度和阻尼达到对旋转系统冲击运动的控制。     

回转旋臂式船用起重机的动力学分析与建模

对一种回转式船用起重机系统,采用拉格朗日分析方法建立动力学模型。在固定于船体的非惯性系中,应用拉格朗日方法,计算出吊车系统的相对动能,并将系统的惯性力加入各自由度的广义力中,分析得到旋臂运动与负载摆动的动力学方程。建立的动力学模型不但描述吊车控制量以及旋臂回转、俯仰力矩与吊绳张力对系统状态的影响,而且充分考虑船体本身受海浪作用产生的6自由度运动对吊车系统状态的影响。此外,这种模型结构相对简单,便于对系统进行动力学特性分析与控制器设计。通过仿真试验验证了系统的部分运动学特性。     

欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

运用有限元法,建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础,分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应,并针对欠驱动柔性机器人,提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较,在某个驱动器位置,柔性系统得到较大的耦合值,说明此时柔性系统更加有利于能量的传递,体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时,数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。     

谐波驱动柔性臂系统耦合动力学建模及辨识

为研究谐波驱动的柔性臂系统耦合动力学建模问题,分别进行了谐波驱动模型的参数辨识和柔性机械臂振动特性的耦合动力学模型辨识。通过阶跃电流激励和低匀速转动实验辨识出了关节的库伦摩擦力,在伪随机二进制信号的激励下,辨识得到了包含驱动系统转动惯量和黏性摩擦因数的驱动传递函数模型,将其与实际结构系统比较验证了此模型的准确性。理论分析了振动耦合力矩和柔性臂应变输出电压之间的线性关系,辨识得到了从电机转动角位移到柔性臂应变电压输出之间的传递函数,其输出在时域和频域上都与实际系统比较吻合,说明了建立的传递函数模型对于实际系统的适用性。综合两个辨识得到传递函数模型,实现了对谐波驱动的柔性机械臂系统的耦合动力学建模。     

闭环步进驱动系统的最少拍控制

提出了步进驱动系统的最少拍闭环控制方法,开发出基于该方法的新型闭环步进位置控制系统,该系统既具有全闭环系统的控制精度,又具有开环系统的稳定性,并且具有很广的适用范围,可对多种类型的数控机床实现以低成本,高精度,高稳定性和优良的动态性能为特征的全闭环位置控制,该系统已在数十台国产数控机床上进行了应用,在复杂精密零件加工方面取得良好效果。     

一体化单摆臂悬架-同步带传动轮边电驱动系统的设计与分析

现有分布式驱动电动汽车的轮边驱/传动系统簧下质量笨重、系统成本过高,成为制约其技术进步和推广应用的主要瓶颈。本文通过对轮边电机、同步带传动装置与单摆臂悬架一体化机构的结构设计与分析,提出了有效减小轮边驱/传动系统垂向振动负效应的机构原理,并进行了单摆臂悬架系统运动学仿真,验证了轮边电驱动系统质心位置对汽车平顺性有较大影响。     

欠驱动柔性机器人动力学建模及仿真

根据欠驱动机器人的结构特点，以柔性多体系统动力学理论为基础，采用便于实时控制的假设模态方法，建立了具有柔性杆件的欠驱动机器人的动力学模型。对动力学模型的求解进行了分析，讨论了被动关节处模态函数各种边界条件的确定。通过对二自由度欠驱动机器人被动关节的位置控制，实现对柔性杆的弹性变形及其变化的仿真分析，所得结果验证了假设模态方法动力学模型的有效性，反映了不同驱动器位置系统的振动特性和对系统振动控制的必要性。     

一种3自由度并联柔索驱动柔性操作臂的建模与控制

以一种3自由度并联柔索驱动机器人为研究对象,研究这种并联柔性系统的控制规律。考虑到运动描述的唯一性及易测性,取约束关节的位置作为广义关节变量,用以描述操作臂的运动状态。在此基础上分析了操作臂的运动学和静力学关系,建立了并联柔性系统的动力学模型。然后,以轨迹控制为目标,分别基于刚性模型和柔性模型设计控制器,并对系统的性能进行分析和仿真。结果表明:基于刚性模型控制器的性能较差,而基于柔性模型的奇异摄动方法则可以获得较好的控制效果。     

分布式轮边驱动中同步带传动的设计与研究

同步带减速装置在分布式轮边驱动电动车中的合理应用可有效减小等效簧下质量。以一体化单摆臂悬架-同步带轮边驱/传动结构为基础,建立同步带传动强度实验台,合理设计了带张紧机构。对同步带静态性能进行研究,并利用RecurDyn软件对同步带进行传动仿真。综合实验及仿真可为轮边系统中同步带张紧力的选取提供一定参考。     

闭环步进驱动系统的最少拍控制

提出了步进驱动系统的最少拍闭环控制方法,开发出基于该方法的新型闭环步进位置控制系统。该系统既具有全闭环系统的控制精度,又具有开环系统的稳定性,并且具有很广的适用范围,可对多种类型的数控机床实现以低成本、高精度、高稳定性和优良的动态性能为特征的全闭环位置控制。该系统已在数十台国产数控机床上进行了应用,在复杂精密零件加工方面取得良好效果。     

同步带的初拉力及其控制

通过对同步带传动的受力分析,推导出合理确定初拉力的计算公式,得出同步带初拉力值与功率和带速有关的结论。计算编制出不同带速时同步带初拉力最大值的数据表。介绍了控制与检验同步带初拉力的挠度法,并给出合理确定同步带初拉力的计算示例。     

面向翼身对接的移载定位系统全驱动调姿算法

飞机大部件对接工艺在使用移载定位系统时需要快速标定坐标系并且采用全驱动调姿算法,目前国内学者针对该领域的研究较少。文中建立了移载定位系统的运动学模型,提出了一种翼身对接移载定位系统的全驱动调姿算法。通过测量设备获取数据计算得到定位系统坐标系;设计了调姿轨迹,根据调姿轨迹求解出驱动量;结合激光雷达误差检测实时对轨迹进行优化,保证了调姿过程的安全性与准确性;对运动误差进行了仿真分析。结果表明该全驱动调姿算法驱动量计算准确,在移载定位系统存在运动误差或球头位置误差时能实现调姿轨迹的实时修正,使机翼姿态达到对接工艺要求。     

滑阀柔性直接驱动技术研究

数字伺服阀是未来伺服阀发展的一个重要方向。数字伺服阀大多采用驱动元件直接驱动阀芯滑动的方式,直驱方式的不同很大程度上决定了阀芯滑动的灵活性,进而影响整阀的分辨率。对滑阀柔性直接驱动技术进行了深入的理论及仿真分析,并进行了相应的试验验证,最终给出了结论。     

全柔性机构与MEMS

柔性机构是一种新型机构。首先描述了柔性机构和全柔性机构的概念及特点,论述了它们与MEMS之间的关系。然后详细介绍了全柔性机构在MEMS领域内包括微装配、微操作等应用背景下的状况及前景。最后就对全柔性机构研究中的几个关键技术问题如机构的分析、设计及加工,柔性铰链的选择与设计,驱动器的选择及设计等进行了探讨。     

基于PMAC的典型同步带传动系统的PID控制分析

对典型同步带传动系统建立PID控制模型,分析PMAC控制算法流程,最后对传动控制系统进行整定分析。整定曲线表明,PMAC PID控制典型同步带传动系统具有很好的稳定性和相应性,能够满足高速度、高精度的工况要求。     

浅谈齿形同步带在电梯门系统的应用

从20世纪初到现在，电梯发展已有100多年历史。门系统的部件是电梯的核心部件之一，起着至关重要的作用。门机的发展历程中，由摇臂式门机发展到皮带驱动式门机。到目前为止，所有的电梯门机均离不开皮带。皮带在门系统的应用中，齿形同步皮带最受欢迎。齿形同步皮带相对于其他皮带性能更优越。随着化学工业的发展，皮带的种类也越来越多，选择材料合适的皮带对门机使用性能的提高有着必不可少的帮助。     

柔性机械手驱动方式及结构方案设计

机械手控制灵巧性的特点在许多领域得到应用。在分析平动机械手和三爪机械手不足的基础上,采用流体容积控制方法并结合等压腔原理设计一种柔性可调的机械手。通过分析机械手驱动方式的优缺点,选取气体驱动形式,并给出了设计方案以及设计结果。该研究可为后续开展详细的设计以及动力学分析奠定一定的基础。     

基于机械臂位姿变换的柔性负载伺服驱动系统控制策略

伺服驱动系统的柔性负载端转动惯量等参数随柔性机械臂位姿变化而变化,进而影响伺服驱动系统电动机输出端转速。为降低电动机输出端速度波动,采用极点配置的方法设计伺服驱动系统转速环PI控制器参数,该参数的选择随柔性机械臂位姿变化而变化,从而使伺服驱动系统在不同位姿下获得良好的动态响应特性,避免机械谐振发生。首先根据连续体振动理论和拉格朗日原理建立了柔性负载伺服驱动系统动力学模型,并通过状态方程求得电动机转速到柔性负载驱动转矩的传递函数。将变参数PI控制策略应用于伺服驱动系统转速环控制中,分析了柔性负载对转速环的控制特性的影响,采用极点配置的方法设计控制器参数。接下来分别采用相同幅值、相同阻尼系数、相同实部3种极点配置策略设计控制器参数。讨论了这3种极点配置策略不同参数对系统谐振峰值、谐振频率和带宽的影响。最后通过数值仿真分析表明:伺服驱动系统等效柔性负载参数与机械臂的位姿有关;柔性负载回转半径、转动惯量较大的情况,不适宜使用相同实部的极点配置方法,但其余两种方法可通过适当选择参数使电动机输出转速波动程度减小。