手表结构原理 （机械手表）.pdf

Ⅳ【ULTIBODYDYNAMICSANDCONTROLOFSCISSOR—。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:面狲日期:埋!主:2:翌东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名:幼囊L导师签名:>况,<日期:丝!圣:Z:堡摘要摘要可展机构在航空航天、机械、建筑及日常生活等领域得到广泛应用,尤其是随着航空航天技术的飞速发展,对可展机构的研究受到国内外学者的关注。由于可展机构往往构件数目多、结构复杂,且要求其质量轻、工作空间大、展开折叠动作可靠、快速准确,因此对可展机构的研究,除了其构型设计、可展开性能之外,机构动力学与控制问题成为可展机构研究的热点。同时,因为可展机构的高度非线性与时变特性,考虑刚柔耦合的机构动力学与控制问题则更为复杂,也是可展机构研究领域的难点问题。本文以剪式柔性可展机构为对象,围绕可展机构设计、结构模态特性分析、刚柔耦合动力学建模、控制系统设计、实验研究等问题,旨在发展柔性可展机构刚柔耦合动力学高效率、程式化的建模及控制方法,实现柔性可展机构刚体运动的准确控制及弹性振动的有效抑制。首先完成了剪式柔性可展机构的方案设计及详细设计,将三组平面剪式机构分别布置在三棱柱的三个侧面上并相互铰接,形成空间剪式可展机构,提高了可展机构的刚度。在机构的底面安装相互成120度角Y形布置的三条导轨,采用钢丝绳驱动,可实现三个滑块的同步运动,从而实现可展机构的展开与折叠。所设计的空间剪式机构结构紧凑、占用空间小。在方案设计的基础上,对剪式可展机构进行传力特性及运动学特性分析,完成了零部件的详细设计及运动仿真。运用有限元方法,建立了剪式可展机构的结构动力学模型,完成了模态计算、分析与仿真,得到其固有频率与振型。分析了平面、空间可展机构以及串联级数不同时的模态特性,研究了可展机构展开角、结构参数与模态特性之间的关系。剪式铰是组成剪式可展机构的重复单元,考虑刚体运动与弹性振动之间的耦合,建立了剪式铰单元微分代数形式的动力学方程,并通过零空间法将其转化为最小未知量系统。在此基础上,将剪式铰单元作为子系统,针对子系统间相互耦合且具有重复闭环结构的系统,提出了一种高效计算的子系统递推算法,避免了求解整个系统的大规模运动方程。建立了剪式可展机构的刚柔耦合动力学方程,通过仿真,得到其动力学特性曲线,分析了不同参数对动力学特性的影响。以所建立的动力学模型为基础,运用奇异摄动理论,将柔性可展机构划分为慢变子系统和快变子系统,在不同时间尺度下分别设计控制规律,对慢变子系统设计了自适应模糊PD控制,对快变子系统采用最优控制,通过组合控制器实现对剪式柔性可展机构的控制,在实现大范围刚体运动的同时,实现了对弹性振动的有效抑制,仿真结果表明了该方法的有效性。最后,以所设计的剪式可展机构为基础,构建了可展机构的模态特性实验平台。完成了可展机构的结构动力学性能辨识,并和有限元计算的结果做了对比分析,二者能够东南大学博士学位论文较好吻合,证明了有限元分析的有效性及实验方案的可行性;对剪式可展机构在开环控制下的动力学特性进行TN试和分析,为剪式柔性可展机构动力学参数辨识与实验建模奠定了基础;基于MATLAB的R1W工具箱搭建了剪式可展机构闭环实时控制实验平台,对所设计的控制算法进行了实验研究,通过对实验结果的分析,验证了控制算法的有效性。关键词:可展机构;柔性多体系统;子系统;动力学模型;动力学控制AbstractABSTRACTDeployablemechanismiswidelyusedinaerospace,mechanica