彈性連桿機構振動主動控制理論與實驗研究.pdf

1、本文以彈性連桿機構為對象，對含機敏構件的彈性機構動力學模型的建立、機構彈性振動主動控制方法、原動件速度變化對機構動態(tài)性能的影響等問題進行了比較系統(tǒng)深入的研究。主要研究工作及結論如下： 采用有限元法和Lagrange方程，建立了含壓電機敏構件的彈性連桿機構動力學模型，并對其動力學響應進行求解。在建模過程中，考慮了機構剛體運動和構件彈性變形引起的剛彈耦合效應、壓電材料機電耦合效應對機構動能和變形能的影響、以及機構變形引起的幾何非線性因素等。

2、建立的機構模型為時變的非線性動力學方程，采用改進的狀態(tài)空間閉式算法對其進行求解。計算出的彈性機構動力學響應與實驗測得的響應數(shù)據(jù)基本吻合。 針對彈性連桿機構振動主動控制系統(tǒng)特點，提出了基于機構離散狀態(tài)空間模型的主動模型算法控制方法。復雜的時變非線性彈性連桿機構動力學行為受多種因素影響，而模型算法控制方法降低了對系統(tǒng)模型的要求，其突出優(yōu)點在于對復雜系統(tǒng)的不確定因素的適應性。采用該方法對彈性機構振動主動控制進行了仿真和實驗研究。仿真結果與最優(yōu)

3、控制方法計算結果進行比較，對比顯示其控制效果優(yōu)于最優(yōu)控制。實驗研究驗證了主動模型算法控制方法的有效性。 在機構振動響應主動模型算法控制研究基礎上，進一步提出了抑制彈性連桿機構振動響應的主動預測函數(shù)控制方法。根據(jù)機構動態(tài)響應和壓電材料的特性，選擇了機構振動變形響應的參考軌跡、基函數(shù)和電壓約束條件。通過優(yōu)化基函數(shù)的線性組合系數(shù)，使控制電壓具有規(guī)律性，在線計算量減小。討論了預測時域長度等相關參數(shù)變化對控制效果的影響。對最優(yōu)控制、模型算法控制和