基于部分平衡的DFC方法及應(yīng)用.pdf

1、可控機(jī)構(gòu)不但能實(shí)現(xiàn)可控的柔性的輸出，而且具有輸出運(yùn)動(dòng)精度高、運(yùn)行速度快、承載能力強(qiáng)、控制靈活等的特點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用前景，它的研究引起了人們的關(guān)注。面向控制的設(shè)計(jì)（Design for Control ,簡(jiǎn)稱DFC）方法是應(yīng)用于可控機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)電集成設(shè)計(jì)方法。DFC的基本思想就是在設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的時(shí)候，就充分考慮到系統(tǒng)控制部分的需要和約束，以便簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)，獲得良好的控制效果。 本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：

2、1. 分析了目前的DFC方法的研究現(xiàn)狀及主要成果，總結(jié)闡述了面向控制的設(shè)計(jì)方法的基本思想和內(nèi)涵，在此基礎(chǔ)上，從更廣的角度和范圍擴(kuò)展了面向控制的設(shè)計(jì)方法，指出應(yīng)同時(shí)從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制器設(shè)計(jì)兩方面對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以使得系統(tǒng)整體獲得最優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能。 2.在應(yīng)用DFC方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，針對(duì)目前所采用的質(zhì)量重布設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，提出了通過(guò)部分平衡進(jìn)行質(zhì)量重布，即基于部分平衡的DFC方法，給出了應(yīng)用此方法的基本步驟。并

3、且以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例，用MATLAB進(jìn)行仿真計(jì)算，得出了最后的結(jié)果，并針對(duì)完全平衡、部分平衡、未平衡的情況做了詳細(xì)的對(duì)比和分析。結(jié)果分析表明，基于部分平衡的DFC方法，相對(duì)于目前的DFC方法，能使得機(jī)器獲得相當(dāng)好的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力特性，在一定程度上減小機(jī)構(gòu)質(zhì)量重布后的總質(zhì)量及所占的空間，而且在實(shí)際中易于操作和實(shí)施。 3. 研究了面向控制的設(shè)計(jì)方法在可控壓力機(jī)中的應(yīng)用。在回顧分析了可控壓力機(jī)的機(jī)械機(jī)構(gòu)之后，最終選定了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為可控壓

4、力機(jī)的結(jié)構(gòu)，并且按照基于部分平衡的DFC方法的基本步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，在對(duì)可控的曲柄壓力機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量重布時(shí)，提出了綜合考慮慣性力最大值和慣性力絕對(duì)值的平均值的優(yōu)化平衡方法，并且應(yīng)用此方法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量重布。最后，給出了兩個(gè)仿真設(shè)計(jì)算例，驗(yàn)證了通過(guò)控制可控機(jī)構(gòu)的輸入速度，能夠?qū)崿F(xiàn)可控的輸出，而且對(duì)于同一個(gè)機(jī)構(gòu)，在改變輸入的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)多種輸出規(guī)律，完成多種功能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論方法的有效性和正確性。 以上的研究表明，本文所提出的基