基于并行计算的杆长和惯性参数可变的平面闭链机构动力学解析模型

摘要

基于凯恩动力学方程和数字-符号方法,提出基于构件子模型和并行计算建立杆长和惯性参数可变的平面闭链机构动力学解析模型的方法,并对驱动构件杆长和质量变化对驱动力/力矩的影响进行研究。采用封闭矢量法对平面闭链机构进行运动分析,得到各构件的速度和加速度表达式;将独立广义坐标以及杆长和惯性参数作为符号量,其余参数处理为数字量,离线生成各动力学子模型矩阵元素的实时代码,然后由叠加得到机构总的驱动力/力矩。针对各构件的子动力学模型,提出一种基于子模型动力学并行算法的实时代码优化方法。由于动力学模型的离线建立和优化以及采用并行计算结构,简化了机构的动力学模型,大大减少了在线计算时间,从而为机构的实时控制提供了有利条件。给出的动力学仿真实例证明了此方法的有效性。