双连杆柔性臂动力学及主动振动控制的研究

摘要

本文以平面双连杆柔性机械臂为主要研究对象,研究柔性机械臂动力学及振动主动控制,但许多结论可以向更一般的情况推广.本文的主要研究内容包括以下几个方面:1.在柔性机械臂动力学方面首先,应用有限元方法基于Lagrange方程建立了平面双连杆柔性机械臂的强耦合、强非线性动力学方程.并用MATLAB软件编程实现了计算机自动推导方程过程.其次,对刚性问题及刚性方程组的数值积分法进行了详细的研究,比较了Runge-Kutta方法和Gear方法在求解柔性机械臂动力学方程时的优缺点.2.压电陶瓷传感器、作动器用于柔性机械臂主动振动控制方面对压电陶瓷传感器、作动器的数学模型,压电陶瓷作动器输出力矩的方程及传感器的相关方程作了详细的分析、研究.

目录

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特此声明

第一章绪论

1.1引言

1.2柔性机械臂动力学建模研究现状

1.2.1坐标系的选择

1.2.2模化方法

1.2.3建模方法

1.3柔性臂振动控制研究现状

1.3.1柔性机械臂振动控制问题的产生

1.3.2智能振动控制

1.3.3主动振动控制

1.3.4主被动一体化控制

1.4柔性臂的实验系统研究现状

第二章平面双连杆柔性机械臂有限元建模方法研究

2.1引言

2.2双连杆柔性机械臂的有限元建模方法

2.2.1坐标系的建立

2.2.2单元划分

2.2.3形函数定义

2.2.4计算系统动能

2.2.5计算系统势能

2.2.6系统模型的建立

2.3建模的实现方法

2.3.1 MATLAB软件介绍

2.3.2用MATLAB实现有限元建模流程

2.3.3程序介绍

2.3.4算例

第三章刚性方程组的数值积分法研究

3.1引言

3.2刚性问题基本概念

3.3 Runge-Kutta法简介

3.4 Gear法简介

3.4.1 Gear法的实现步骤

3.4.2 Gear方法及其误差分析

3.4.3 Nordsieck向量表示的预估—校正法

3.5程序简介

3.6算例

第四章压电陶瓷作动器、传感器用于柔性臂振动控制分析

4.1引言

4.2压电陶瓷基本原理和基本特性

4.2.1压电陶瓷基本原理

4.2.2压电陶瓷基本特性

4.2.3压电陶瓷的主要特性参数

4.3压电陶瓷驱动器和传感器的数学模型

4.3.1驱动器的数学模型

4.3.2传感器的数学模型

4.4压电陶瓷作动器输出力矩方程

4.4.1压电陶瓷作动器的工作原理

4.4.2柔性梁上的压电陶瓷作动器分析

第五章柔性机械臂振动控制试验装置的研究

5.1引言

5.1柔性结构振动控制试验系统的组成

5.2柔性机械臂及其振动控制系统原理

5.3柔性机械臂综合试验装置的研制

5.3.1柔性机械臂

5.3.2电阻应变片

5.3.3电机

5.3.4光电码盘

5.3.5压电陶瓷驱动器件驱动原理

5.3.6双极性压电陶瓷驱动电源

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文