萬噸級試驗機水平超冗余驅動機構控制策略的研究.pdf

1、隨著經濟的迅猛發(fā)展，結構件尺寸趨于大型化和標準化，因此我國的建筑業(yè)對大型結構件提出了越來越高的要求。目前的結構試驗機都是應用標準件或小尺寸模型的試驗結果來推定大型結構件的性能，而這不能為大型結構件的測試提供可靠試驗數(shù)據(jù)。所以必須要研制加載能力與剪切位移較大的萬噸級試驗機來完成大型結構件的全尺寸試驗。水平超冗余驅動機構是萬噸級試驗機實現(xiàn)水平大位移剪切的關鍵結構，本文主要研究水平超冗余驅動機構冗余控制策略。本研究分為五個部分：
　　第

2、一章：介紹了大型結構試驗機的國內外研究現(xiàn)狀，然后在國內外學者研究冗余并聯(lián)機構控制策略的基礎上總結出超冗余長行程冗余并聯(lián)機構在動力機構、機械結構設計、位置控制、內力抑制等方面的關鍵技術問題。
　　第二章：根據(jù)試驗機的技術要求分別對水平超冗余并聯(lián)機構兩個方向的動力機構進行最佳負載匹配設計，并分別對動力機構進行數(shù)學建模。
　　第三章：采用并聯(lián)機器人的運動學正反解思想，提出了基于運動學的自由度空間控制策略對系統(tǒng)的位姿進行精確控制。國

3、內外的學者均指出超冗余并聯(lián)機構因作動器的動態(tài)特性不一致等原因而產生較大的內力，系統(tǒng)內力嚴重過大會破壞試驗系統(tǒng)。傳統(tǒng)的壓力鎮(zhèn)定控制器與八自由度壓力鎮(zhèn)定控制器在超冗余并聯(lián)機構中的應用存在調節(jié)參數(shù)繁多以及增設冗余自由度困難等問題。
　　第四章：在對系統(tǒng)動力學方程求解的過程后，將系統(tǒng)不對外做功部分的通解所組成的空間定義內力空間，將系統(tǒng)的內力用數(shù)學方法具體表示出來。在此基礎上提出基于內力空間的內力抑制策略，將系統(tǒng)內力反饋到伺服閥的控制信號信

4、號中達到內力抑制的目的。
　　第五章：利用ADAMS建立冗余并聯(lián)機構的動力學模型，在Simulink中搭建基于運動學的自由度空間控制模型，二者聯(lián)合對基于運動學的自由度空間控制策略進行仿真驗證。在此基礎上加入基于內力空間的內力抑制控制器驗證其內力抑制效果。最后在ANSYS中建立柔性試件并導入 ADAMS中，利用MATLAB與ADAMS的聯(lián)合仿真驗證系統(tǒng)在柔性負載情況下基于運動學的自由度空間控制策略與基于內力空間的內力抑制控制器的效果