曲柄滑塊機構(gòu)動力學建模及其參數(shù)估計.pdf

1、本文以包裝機械產(chǎn)品中廣泛應用的曲柄滑塊機構(gòu)為研究對象，對其進行了運動學和動力學的模型建立、計算機仿真研究以及對機構(gòu)中的不確定參數(shù)的估計。目的是為了更好的研究曲柄滑塊機構(gòu)的運動規(guī)律和動力學特性，從而為曲柄滑塊的動態(tài)設計打下堅實的基礎。
　　矩陣法是目前應用最為廣泛的建立平面多剛體系統(tǒng)動力學方程的一種先進方法。矩陣法屬于絕對坐標法，描述剛體的位置時采用剛體質(zhì)心關(guān)于系統(tǒng)參考基的笛卡爾坐標；描述剛體的姿態(tài)時采用剛體關(guān)于系統(tǒng)參考基的一個轉(zhuǎn)角

2、。這個轉(zhuǎn)角就是剛體轉(zhuǎn)動的“實坐標”，也就是轉(zhuǎn)角的一階導數(shù)是剛體轉(zhuǎn)動的角速度，二階導數(shù)是剛體轉(zhuǎn)動的角加速度。本文在分析了拉格朗日方程和哈密爾頓原理的基礎上，以矩陣法建立了曲柄滑塊機構(gòu)系統(tǒng)的動力學方程，并對系統(tǒng)方程做了改進，即曲柄滑塊機構(gòu)的系統(tǒng)動力學方程直接用滑塊的位移、速度和加速度三者的關(guān)系體現(xiàn)出來。接著分別用MATLAB和ADAMS軟件對曲柄滑塊機構(gòu)進行了數(shù)值模擬和動力學模擬仿真，兩者的仿真結(jié)果表明所建立系統(tǒng)動力學方程能正確反映曲柄滑塊

3、的運動規(guī)律和動力學特性。最后通過實驗來研究曲柄滑塊機構(gòu)的運動規(guī)律和動力學特性，結(jié)果表明本文所建立的動力學模型的正確性。
　　對于曲柄滑塊機構(gòu)中的不確定參數(shù)，本文選取了具有代表性的滑塊和滑動面之間的摩擦系數(shù)和曲柄轉(zhuǎn)盤質(zhì)量作為估計對象。最小二乘法是處理參數(shù)估計問題最常用的方法之一，它的優(yōu)點是可以平均掉測量噪聲的影響，對于噪聲和干擾有較好的魯棒性。文中采用最小二乘的離散遞推估計法，以較少的迭代次數(shù)得到了摩擦系數(shù)和曲柄轉(zhuǎn)盤質(zhì)量的實際值。數(shù)