混合驱动精压机的最优控制

作     者：李建新 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋轶民

授予年度：2007年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：混合驱动 精压机 最优控制 变分法 动力学仿真 

摘      要：混合驱动精压机采用常规电机和伺服电机混合驱动,通过二自由度九杆机构进行运动合成后实现一定的柔性输出运动。其中,系统的主要动力由常规电机提供,伺服电机对系统起运动调节作用。本文研究涉及混合驱动精压机机构的运动学分析、机电动力学建模、最优控制模型的建立与计算机仿真。全文主要工作如下: 1.利用矢量法分别建立了该机构的正、逆运动学分析模型。在已知常规电机和伺服电机驱动曲柄的运动规律后,根据正运动学模型求出了滑块和各连杆的运动参数;在已知常规电机驱动曲柄和滑块的运动规律后,根据逆运动学模型求出了伺服电机驱动曲柄和各连杆的运动参数。 2.以运动学分析为基础,求出了各构件质心的运动参数。并用虚功原理建立了混合驱动精压机机构的动力学模型,并与直流电机的动力学模型联立,进而建立了混合驱动精压机机电系统的动力学模型。 3.首先建立混合驱动精压机机电系统最优控制模型,利用最优控制的变分法原理,求出控制变量的最优解;其次,将最优控制问题转化为求解两点边值微分方程组的数学问题,并通过共轭函数法求解非线性微分方程组,进行了计算机仿真;最后,将混合驱动精压机的最优控制仿真结果与PID控制仿真结果进行了对比分析,论证了最优控制的有效性和优点。 4.最后,总结全文工作,并对混合驱动精压机的基础理论和控制理论研究提出了建议和展望。