Автоматизация имитационного моделирования на ЭЦВМ динамики пространственных механизмов с переменной структурой

• Автор: Аузиньш, Янис Петрович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Рига
• Количество страниц: 178 c. : ил

1. Аналитический обзор литературы и постановка
задачи исследования
1.1. Обзор литературы по методам автоматизированного формирования систем дифференциальных уравнений динамики механизмов

1.2. Обзор литературы по численным методам решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений динамики механизмов
1.3. Выводы по обзору и постановка задачи исследования
2. Алгоритм формирования неявных СДАУ движения механизмов
2.1. Вывод основного уравнения
2.2. Кодирование механизмов со структурой дерева
2.3. Уравнения движения систем со структурой дерева
2.4. Вычисление матрицы инерции
2.5. Автоматическое формирование уравнений дополнительных связей
3. Численные методы решения неявно заданных СДАУ второго порядка
3.1. Вывод формул обобщенных ЛММ
3.2. Абсолютная устойчивость обобщенных ЛММ
3.3. Устойчивость обобщенных ЛММ при решении СДАУ
3.4. Обобщенные ЛММ специального вида
3.5. Реализация обобщенных ЛММ при решении СДАУ
3.6. Учет неидеальных связей

4. Проверка эффективности алгоритмов и численные
примеры моделирования
4.1. Краткое описание пакета программ автоматического моделирования динамики механизмов
4.2. Численные примеры моделирования
4.2.1. Поворот рычага манипулятором
4.2.2. Крупногабаритный манипулятор
4.2.3. Двурукий манипулятор
4.2.4. Платформа Стюарта
4.2.5. Моделирование сборочной операции
4.3. Выводы
Заключение
Литература
Приложение. Сведения о внедрении

Актуальность темы
Основным направлением развития современной техники является автоматизация всех видов производства с целью облегчить труд людей, повысить производительность труда и качество изделий.
В материалах XXVI съезда КПСС и в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" особо отмечена важность создания и увеличения производства высокоэффективных машин автоматического действия, автоматических манипуляторов и промышленных роботов, позволяющих исключить применение малоквалифицированного труда, особенно в тяжелых и вредных для человека условиях.
Современные автоматические машины отличаются сложной кинематикой, высоким быстродействием,наличием сложных систем приводов и управления. Роботы-манипуляторы и другие машины, выполняющие операции при взаимодействии с внешной средой, имеют переменную структуру - изменяющееся во время движения число степеней свободы.
Повышение энергетических, силовых и скоростных характеристик машин автоматического действия, высокие требования к их надежности и точности обуславливают необходимость развития методов динамического исследования и расчета машин с применением ЭЦВМ. В первую очередь должны быть развиты работы по динамическому анализу на ЭЦВМ машин-автоматов, роботов, манипуляторов, входящих в состав гибких переналаживаемых производств, а также исполнительных механизмов шагающих, подъемных и землеройных машин. Однако широкому использованию ЭЦВМ при анализе динамики пространственных механизмов в совокупности с приводами и систе-

Число уравнений дополнительных связей (2.19) может меняться во время движения - механическая система может иметь переменную структуру. Одновременно меняется число степеней свободы системы, равное п-Б , где ^5 - теперь число связей в (2.19).
Включение и отключение отдельных связей может произойти из-за различных причин, так, например, связи могут быть односторонними. Будем считать, что дополнительные связи мгновенно включаются^ при этом происходит абсолютно неупругий удар. Такие связи соответствуют определению импульсивных связей по терминологии Л. Парса [бв] . В результате удара скачкообразно меняются скорости ^ . При этих предположениях имеет место принцип наименьшего принуждения в теории удара (Л. Парс [б8] ,стр.249), гласящий, что кинетическая энергия "потерянных" скоростей £ имеет минимум в классе скоростей, возможных после удара. Обозначим - обобщенные скорости до удара, 0+ - обобщенные скорости после удара.
Кинетическая энергия "потерянных"скороетей равна Условия минимума G с ограничениями. С+£)~д систему алгебраических уравнений
дают
Га !-ст1 а* А о
_ 1 С; 0 _ _ А
(2.21)
где К - матрица-столбец множителей Лагранжа - импульсов реакций связей.
В случае неудерживающих связей в момент наложения одной связи могут отключаться другие. Истинный набор действующих связей после удара может быть определен, используя результаты работ (78,82) . Далее уравнения движения (2.11) и (2.13) конкретизируются для механизмов со структурой дерева.