Кинематический и силовой анализ плоских механизмов параллельной структуры с учетом особых положений и алгоритмов управления

• Автор: Есина, Марина Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.02.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Глава 1. Обзор методов исследования механизмов параллельной

структуры и управляющих систем с учетом характеристик приводов.

1.1. Методы исследования механизмов параллельной структуры.

1.2. Анализ приводных систем манипуляционных механизмов | £ при разных законах управления.

1.3. Цель и задачи диссертационной работы.

Глава 2. Моделирование манипуляционных механизмов

параллельной структуры без учета характеристик приводов.

2.1. Кинематическое моделирование плоских механизмов параллельной структуры.

2.2. Моделирование силовых соотношений плоских механизмов параллельной структуры.

Ф 2.3. Кинематическое моделирование плоских механизмов

параллельной структуры с учетом особых положений.

2.4. Динамическое моделирование плоских механизмов параллельной структуры вблизи особого положения.
Глава 3. Моделирование плоских механизмов параллельной структуры с учетом характеристик приводов.
3.1. Построение сплайн - функции изменения обобщенных координат манипуляционных механизмов параллельной структуры.

3.2. Определение законов изменения управляющих напряжений на основе обратной задачи динамики.
3.3. Построение законов движения на основании управляющих напряжений с учетом особых конфигураций системы.
Глава 4. Моделирование законов управления механизмами
параллельной структуры на основе решения обратной задачи динамики.
4.1. Определение коэффициентов обратной связи, минимизирующих ошибки при движении по траектории.
4.2. Моделирование движения механизма по траектории при использовании закона управления с учетом обратной связи.
4.3. Моделирование законов движения механизмов параллельной структуры с учетом уточненного критерия особых положений.
Заключение
Список литературы
Функциональные возможности манипуляционных механизмов обусловливают их применение во многих отраслях промышленности, в таких, как машиностроение, приборостроение, автомобилестроение, подводные и космические исследования, а также для выполнения работ в экстремальных условиях. В зависимости от области использования роботов определяются их основные технические показатели, к которым относятся число степеней свободы, грузоподъемность, мобильность, рабочая зона, погрешность позиционирования. Если к механизму предъявляются такие требования, как грузоподъемность, жесткость и высокая точность, то предпочтение по сравнению с механизмами с последовательным расположением звеньев отдается механизмам параллельной структуры. Существенные преимущества механизмов параллельной структу ры определяются тем, что они воспринимают нагрузку подобно пространственным фермам.
Выходное звено механизмов параллельной структуры связано с основанием несколькими кинематическими цепями, каждая из которых оснащена приводом либо налагает некоторое количество связей на движение выходного звена. Поэтому к недостаткам механизмов параллельной структу ры можно отнести ограничение рабочей зоны рассмотренных механизмов, а также относительно небольшую их манипулятивность.
Тем не менее, манипуляторы параллельной структуры находят широкое применение в двигательных, измерительных и испытательных устройствах. Исследования механизмов данного класса имеют большое значение, и важной частью данных исследований является разработка управлений движением механизмов, исходя из заданных требований, предъявляемых к системе. При синтезе закона управления необходимо учитывать такие конфигурации механизма, которые могут приводить к потере управляемости механизмом, т. е. особые положения механизма. Для улучшения качества функционирования механизмов необходимо либо составить программную траекторию, обходящую особые положения системы, либо провести управление системой таким образом, чтобы

У/ „ -1гС08(Ч2-ЧЛв) + 12-и122-С08(Чдв-Члс)-и
1аг-Зш(Ялс-Члв)
Найдем , для этого продифференцируем (2.19) по переменной ц2
д(&
после преобразований получаем
иш‘из2 , ( и.г-2‘из2
и- = ——- + и12-12-зт(я3-ядв)-^
322 12 2 13 1АВ)
Цв Б
Для нахождения смешанных частных производных второго порядка от передаточных отношений продифференцируем (2.18) по переменной ц2. Получаем
п _и21-и22-с^(дАС-д,чВ)-Цп-и,г 112 * / 3 вицд^-д«)
„ _ии-и.2-с08(яДС-яДВ)и21-и22
8‘п(ддс-Ялв)

Выражение также продифференцируем по переменной ц2:
8Ч.
цзи = Ц—+ЦЛ • (цв-ии)-1д -зшСяз-qAC) +
и 2.
+ из. ■ и12 • 12 -зЦч« - я,).
Для составления уравнения Даламбера - Лагранжа требуется определить силу инерции точки А, в которой сосредоточена масса звена АР, и силы инерции центров масс звеньев АВ и АС, т. е. точек О и Н, для вычисления которых необходимо знать ускорение соответствующих точек.
Найдем скорости точек А, в и Н.
^А^Л-ьМг^-^-^ПдАВ-Юдв а ^Лг=11-0О8Ч1-Ю1+1а-СО8Ч,