盾構(gòu)管片拼裝機(jī)動力學(xué)分析與控制研究.pdf

1、伴隨著我國城市化步伐的加快和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對地下空間的開發(fā)力度不斷增大，對盾構(gòu)機(jī)的需求也是日益增長。盾構(gòu)機(jī)是一種集機(jī)電液、光學(xué)和自動控制于一體的高度智能化的大型工程機(jī)械設(shè)備，而管片拼裝機(jī)是其中一個很重要的組成部分。管片拼裝機(jī)的性能直接影響到整個盾構(gòu)機(jī)的好壞和施工進(jìn)度，所以研究管片拼裝機(jī)對開發(fā)良好性能的盾構(gòu)機(jī)有著十分重要的意義。
　　本課題以沈陽北方重工集團(tuán)全斷面掘進(jìn)機(jī)國家重點實驗室的Φ3.2米多功能全斷面掘進(jìn)試驗機(jī)為

2、平臺，對改進(jìn)后的管片拼裝機(jī)模型進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析、驅(qū)動關(guān)節(jié)的軌跡規(guī)劃、以及控制器研究分析，以此來驗證改進(jìn)后模型的可靠性，為搭建基于視覺伺服反饋的智能化全自動管片拼裝控制系統(tǒng)提供的數(shù)學(xué)模型和動力學(xué)理論基礎(chǔ)。本文主要從如下幾方面進(jìn)行研究:
　　首先簡要的介紹本課題研究的管片拼裝機(jī)，簡化其結(jié)構(gòu)，建立運動學(xué)分析模型，運用串并連機(jī)器人運動學(xué)知識求出管片拼裝機(jī)運動學(xué)正解和逆解的解析表達(dá)式。在Adams中對管片拼裝機(jī)模型進(jìn)行運動學(xué)仿真分

3、析。
　　其次，接著對管片拼裝機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)分析。運用牛頓—歐拉遞推方程，建立管片拼裝機(jī)串聯(lián)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型，運用基于影響系數(shù)法的拉格朗日方程建立管片拼裝機(jī)微調(diào)機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型，并在Adams對管片拼裝機(jī)模型進(jìn)行動力學(xué)仿真。
　　最后，對管片拼裝機(jī)驅(qū)動關(guān)節(jié)的運動軌跡進(jìn)行了研究，并用Matlab對其仿真分析。設(shè)計了基于管片拼裝機(jī)逆動力學(xué)模型的計算力矩控制器，搭建起Adams和Matlab控制聯(lián)合仿真平臺，并進(jìn)行控制仿真分析。