Hi:欢迎来到中国论文网     

所有论文科目分类


中国论文网 > 硕博论文 > 冗余直驱龙门系统的多输入多输出精密运动控制

冗余直驱龙门系统的多输入多输出精密运动控制

作者2019-03-27 10:03未知
在日益增加的高速、高加速、高精度运动需求下,冗余直驱龙门平台成为高档数控装备的关键功能部件,其冗余驱动及高刚性物理连接的结构特点具有获得更优运动性能的潜力。然而,高速、高加速运动下,强机械耦合效应及导轨副部件柔性变形容易造成过度的耦合约束内力,其成为影响系统平稳运行(可靠性保证的基本需求)和使用寿命的主要因素,并进一步限制运动控制性能的提升。受限于该冗余执行器间的协同问题,传统仅考虑轴间运动协调的轮廓运动控制方法,显然无法满足此类平台高性能轮廓跟踪的最终需求。据此,本文创新提出冗余协同与轴间运动协调并重的轮廓运动控制新理念,并以此为发表指导展开细化研究。现阶段,限制冗余直驱龙门平台控制发展的主要因素是缺乏有效的模型发表指导,从而导致对平台特性认知不全。为此,本论文首先探索此类具有高刚性物理连接和相对柔性导轨副部件的多轴机械平台刚柔耦合建模及辨识验证的系统方法:所提建模分析方法给出了平台完整运动及多自由度复杂耦合特性的准确描述,亦对耦合效应的产生根源和作用机制给出了详细的分析;所提频域辨识方法本质上解决了机械系统受非线性摩擦力影响而导致频率响应失真的普遍问题,从而通过该方法有效验证了建模的正确性并获得了准确的模型信息,用以发表指导控制器设计。随后,为首要保证系统的平稳运行,提出了兼顾内力调节与运动跟踪的多变量精密协同控制方法:所提方法针对系统的不同负载情况,在对应多变量耦合模型的发表指导下,设计了相应的在线准确自适应和实时模型补偿机制以处理不确定性和耦合效应的影响,并通过主动控制横梁旋转动态以抑制约束内力,从而有效提高协同控制性能,同时保证约束内力与运动跟踪的高性能瞬态和稳态表现。最后,为满足此类平台的高性能轮廓跟踪需求,创新提出兼顾冗余协同及轴间运动协调的轮廓运动控制方法:基于对横梁旋转的有效认知,修正了轮廓误差的估计模型以提高实际计算精度;以此为基础提出的轮廓运动控制方法有机结合了本文所提动态负载情况下的冗余协同控制策略及基于全局任务坐标系(GTCF)的高效运动协调机制,克服了传统基于刚性假设的轮廓运动控制在实际应用中的性能不确定性,可切实保证此类平台在不同负载、不同曲线轮廓下的高性能轮廓跟踪并进一步提升;所提方法为冗余直驱龙门平台轮廓运动控制问题的本质解决方案。本论文共分为六章,分别对应如下内容:第一章,介绍了冗余直驱龙门平台的需求背景及发展趋势,归纳了此类系统为满足实际应用需求所涉及的主要科学问题。然后分别阐述了相应问题的研究现状与不足之处,总结出冗余执行器间的强协同性能是此类平台进一步追求高性能运动控制的前提条件,进而提出综合考虑冗余协同及轴间运动协调的轮廓控制新理念。最后概述了本课题的研究意义和主要研究内容。第二章,针对冗余直驱龙门平台,基于对各部件及连接相对刚柔性的分析,给出了包含横梁和梁上负载直线运动、以及常被忽略的横梁旋转运动的的完整运动学描述,建立了可准确体现其刚柔耦合特性的三自由度动力学模型,并推导出易于频域辨识验证的本质线性动力学传递函数模型。随后详细分析了直驱系统中非线性摩擦力对于本质线性动力学频率响应的影响机理,进而提出基于非线性摩擦力补偿的频域辨识新方法,有效改善频域辨识结果。最后,结合所提频域辨识方法及系统线性传递函数模型,通过频域辨识实验,充分验证了建模的有效性并获得准确模型信息,为进一步发表指导提出冗余协同控制及轮廓控制新方案提供基础。第三章,针对负载质量以及分布位置变化等静态影响情况下的冗余直驱子系统协同控制问题,首先依据现有考虑内力调节本质问题的推力分配协同控制策器,结合本文更为准确的离线辨识结果,发表指导优化其关键参数的设计,以有效提高并保证其协同性能;亦通过对比实验进一步分析其不足之处,指出横梁旋转角度与耦合约束内力的直接对应关系。据此,提出基于推力分配系数等参数在线准确自适应,并主动控制旋转动态以调节约束内力的两输入两输出精密协同控制方法,通过与参数优化后的推力分配协同控制的对比实验,充分验证了所提方案的更优性能及实用价值,亦为进一步研究动态负载情况下的协同控制提供思路。第四章,针对动态负载影响(两轴联动工况)下更为复杂的三自由度耦合情况,设计了有效的在线参数自适应及实时模型补偿机制以处理不确定性及耦合影响,并以此为基础提出兼顾两轴运动跟踪及横梁旋转动态主动控制(内力调节)的三输入三输出精密协同控制方案。对比实验结果充分说明了所提方案能同时保证两轴的高直线定位精度及强旋转动态抑制作用。此外,考虑到实际系统中常用增量式编码器无法提供绝对位置信息从而影响补偿效果、降低协同性能的情况,提出通过对初始零位偏差进行在线自适应以解决该问题的拓展方案,以避免实际应用中可能需要的离线位置标定措施,实现负载任意初始运动位置情况下的精密协同性能。通过对比实验,验证了所提方案的有效性和更优的实用性。第五章,进一步追求冗余直驱龙门平台的优越轮廓加工性能。首先分析了传统基于刚性动力学假设的轮廓误差估计问题,即其无法准确反映实际轮廓跟踪水平;从而提出相应的修正方案,通过在计算中引入横梁旋转信息以估计实际工作点的准确位置,进而计算得到轮廓误差准确值;随后,以实际轮廓误差为直接目标,在所提出动态负载情况下的多变量协同控制策略中引入基于GTCF的高效运动协调机制,提出综合考虑冗余协同及轴间运动协调的轮廓运动控制方法。最后,通过与传统基于刚性动力学假设的轮廓运动控制器的对比实验,指出旋转柔性模态对传统轮廓运动控制的性能限制,亦验证了所提轮廓控制方法在实际应用中切实保证系统平稳运行并进一步提高轮廓加工性能的优越性。第六章,归纳总结了本论文的主要研究工作及成果,阐述了研究结论及创新点,并对后续研究进行了展望。

最新更新

热门推荐

[硕士论文]MPACC硕士论文重复率要求是
MPACC硕士论文 重复率要求是多少及方法?每个学校对自己的论文重复率要求可能会有所不同,但是大致也不会超过哪个范围,本篇文章就为大家介绍一下MPACC硕士论文重复率要求是多少?大家可以大致的参考一下,具体情况还请参考自己学院的详细要求哦。 MPACC硕士论文重复率要求 一般而言,大部分院校针对硕士研究生研究生论文重复率都规定在20%以内,当然,也有部分院校规定...[全文]
[硕士论文]MPACC硕士论文答辩详细流程
论文答辩都有一套详细的流程要走,具体哪个步骤做什么,都会有详细的要求介绍,下面我们就为大家详细介绍一下MPACC硕士论文答辩的详细步骤,具体哪一步做什么,都给大家粗略的介绍一下。 一、 MPACC硕士论文 答辩的详细步骤 二、自我介绍想必关于自我介绍大家都知道, 而在论文答辩的过程中, 自我介绍的时候,需要举止大方、态度从容、面带微笑,礼貌得体的介绍自己...[全文]
[硕士论文]教育硕士毕业论文开题报
教育硕士研究生开题报告可能很容易忽视,可能内心想着就是那几个方面,不需要一直提,其实有很多细节你可能不知道,现在58 博学论文 网小编主要包括以下几个方面: (一)教育硕士论文名称 论文名称就是课题的名字 第一,名称要准确、规范。准确就是论文的名称要把论文研究的问题是什么,研究的对象是什么交待清楚,论文的名称一定要和研究的内容相一致,不能太大...[全文]
[硕士论文]企业管理研究生论文创新
企业发展过程中的重要途径和方式就是企业管理,结合市场发展以及企业的实际情况进行调整才是企业管理的重要需求。传统的管理方式已经无法满足企业发展的需求,因此电力企业创新管理体系构建十分必要,利用现有的资源,实现科学发展,制定企业发展的具体目标,适应环境的变化,尤其是要让企业内部实现紧密配合,提高企业的经济效益,满足更多的社会需求,管理创新可以促进企业...[全文]
[硕士论文]硕士研究生开题报告选题
很多 管理论文 的硕士研究生开题报告中,会对自己的学科领域在报告中最后做一个综合说明。述更多的并不是叙述,而是评述与述评,即要有作者自己的独特见解。要注重分析研究,善于发现问题,突出选题在当前研究中的位置、优势及突破点;要摒弃偏见,不引用与导师及本人观点相悖的观点是一个明显的错误。 1、开题报告毕业论文题目题目是硕士毕业论文中心思想的高度...[全文]
[硕士论文]硕士研究生开题报告怎么
硕士研究生开题报告 格式与开题报告技巧开题报告是研究生毕业论文工作的重要环节,是指为阐述、审核和确定毕业论文题目而做的专题书面报告,它是研究生实施毕业论文课题研究的前瞻性计划和依据,是监督和保证论文质量的重要措施,同时也是训练研究生科研能力与学术作品能力的有效的实践活动。《中国青年报》报道:复旦大学新闻学院2002级研究生所做毕业论文开题报告...[全文]
关闭窗口 论文咨询