Разработка автоматизированного программно-аппаратного комплекса для исследования многокоординатных нелинейных механизмов на примере прецизионных триподов

• Автор: Антонов, Семен Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР НАПРАВЛЕНИЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

1.1 Обзор механизмов параллельной структуры

1.2 Анализ свойств механизмов параллельной структуры.

1.3 Анализ математических моделей

1.4 Обзор и анализ развития АСНИ.

1.5 АСНИ механизмов параллельной структуры.

Выводы.

2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ АСНИ ПРЕЦИЗИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИКИ

2Л Постановка задачи исследования

2.2 Выбор методов исследования.
2.3 Структурная схема АСНИ.
2.4 Модель объекта управления
2.5 Подходы к автоматизации исследований.
2.6 Методики автоматизации образовательного процесса.
Выводы.
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСНИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ТРИПОДОВ
3.1 Моделирование структуры
3.2 Моделирование кинематики.
3.3 Анализ конфигурационного пространства
3.4 Моделирование динамических свойств.
3.5 Управляемость, методы оценки близости особых положений
3.6 Оптимизация управления двигателями.
3.7 Планирование траекторий движения.
Выводы.
4 ОСОБЕННОСТИ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЛЕКСА.
4.1 Компонентная архитектура системы.
4.2 Особенности прецизионного моделирования
4.3 Конфигурация, сценарии управления
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Санкт-Петербург); Единая образовательная информационная среда: направления и перспективы развития ( г. Томск); XIV Конференция молодых ученых «навигация и управление движением» ( г. Всероссийский конгресс молодых ученых ( г. Санкт-Петербург); Х1Л научно-методическая конференция НИУ ИТМО с участием молодых ученых ( г. Санкт-Петербург); Информационная среда вуза XXI века ( г. Куопио, Финляндия); Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘ ( г. Одесса). Публикации. Материалы диссертации опубликованы в тринадцати печатных работах, из них 2 статьи в рецензируемых научных журналах [2, 4], рекомендованных ВАК РФ для представления основных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата паук. Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Подготовка трех публикаций проводилась совместно с соавторами, при этом вклад автора был определяющим. Все представленные в диссертации результаты получены лично автором. Решение задачи исследования механизма параллельной кинематической структуры предполагает наличие адекватной математической модели, которая должна с достаточной степенью точности описывать поведение механизма, и быть пригодна для оценки параметров, и обоснования применения той или иной конфигурации устройства, при решении поставленных задач. Также модель должна быть применима для синтеза и апробации алгоритмов управления. По получению удовлетворительных результатов с использованием упрощенной математической модели, они должны быть опробованы и проверены на адекватность с помощью реальной модели устройства, что позволит, в том числе оценить ошибки математической модели, внести необходимые коррективы в законы управления. Отличительной особенностью механизмов параллельной кинематики является структура соединения выходною звена и неподвижного основания при помощи нескольких независимых кинематических цепей. Устройства параллельной кинематической структуры являются многокоординатными нелинейными механизмами, обладающими различными преимуществами, перед устройствами с последовательным соединением кинематических цепей, в том числе: повышенной жесткостью, точностью, способностью манипулировать большими нагрузками []. Основными недостатками данных механизмов являются относительно небольшая рабочая область и повышенная сложность управляющего программного обеспечения []. Типовые алгоритмы моделирования механизмов параллельной структуры были разработаны и представлены в работах [, , , , , , ] и др. Основными методами исследования параллельных механизмов являются: структурный анализ и синтез, кинематический, динамический анализ. Также важны задачи разработки методов и алгоритмов управления, поиска и преодоления особых положений [, , , , , , , , ]. Для решения задач исследования строятся функциональные, структурные, геометрические, кинематические и динамические модели устройств. По методу исследования, модели делятся на графические, численные, графо-аналитические, энергетические, кинсто-статическис и экспериментальные. Гак как параллельные механизмы являются нелинейными системами, то для их исследования применяются методы анализа нелинейных систем, такие как: методы на основе линеаризации нелинейных характеристик, методы на основе решения нелинейных дифференциальных уравнений. Механизмами параллельной кинематической структуры называются устройства, исполнительное звено которых соединено с основанием с использованием нескольких независимых кинематических цепей. Каждое исполнительное звено оснащено двигателем, или налагает некоторое количество связей и ограничений на движение выходного звена. Впервые механизм параллельной кинематики был предложен Д. Гвиннетом в г. Было предложено создание устройства для перемещения кресел в зрительном зале кинотеатра, и моделирования различных типов перемещений, в зависимости от видео-ряда. Принципиальная схема устройства приведена на рисунке 1. Устройство реализовано не было.