連桿混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院連桿混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)Research On The Hybrid-drive Linkage Mechanism學(xué)科:機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名趙冬華導(dǎo)師:金洙龍教授日期:2010年5月論文題目: 連桿混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)論文摘要柔性自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但投資大、控制難、維護(hù)費(fèi)用高 ；傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)雖然具有很高的承載能力，能很好地滿足高速大批量生產(chǎn)的要求， 但最大的不足是系統(tǒng)缺乏柔性。而混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)同時(shí)采用實(shí)時(shí)不可控電機(jī) (主電機(jī))和實(shí)時(shí)可控電機(jī)(伺服電機(jī))作為其動(dòng)力源，兩種類(lèi)型的輸入運(yùn)動(dòng)通 過(guò)一個(gè)多自 機(jī)構(gòu)合產(chǎn)生 要的輸 運(yùn)動(dòng)， 而大大地 傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的性能， 、 、 、 自動(dòng)機(jī)械 ，具有 的 用 合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 構(gòu)最為 的 型機(jī)構(gòu)是兩自 桿機(jī)構(gòu)，文的是一有currency1“的兩自 桿機(jī)構(gòu)。目 ，混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要為機(jī)構(gòu)可動(dòng)性型合fi，fl 運(yùn)動(dòng)控制性能 。有fl 運(yùn)動(dòng)控制的，主要” 的能實(shí)， 點(diǎn)是fl 運(yùn)動(dòng)控制的可性，系統(tǒng)的控制輸 ，為能很好地采用而合的控制系統(tǒng)和控制 。 ， 題，文 fl 運(yùn)動(dòng)控制及性能fi 入的。 系統(tǒng)采用 伺服 動(dòng)控制系統(tǒng)，要求電機(jī) 實(shí)時(shí) ， 有 的 速 和高的 ，控制系統(tǒng)和控制 有高要求。過(guò) 地 ，最 采用最 控制系統(tǒng)， 好的 。，混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) ， 有構(gòu) 采用金 制 ， 為金 高、 ， 制造。但金 大， 速運(yùn)動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生大慣性力慣性力矩，尤其是 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) ，大多 構(gòu) 的質(zhì)心是作變速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的動(dòng)載荷又難以完 平衡和消除， 而 fl 電機(jī)率就偏大，一般 達(dá)主電機(jī)率的30%以，fl 電機(jī)控制不利。 ，有必要尋找辦來(lái)克服混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) 金 構(gòu)桿慣性大的缺陷，降 負(fù)載，更好地滿足給曲線輸 運(yùn)動(dòng)要求。為，文分別采用金 、尼龍棒、酚醛棉布模 棒以及三維編復(fù)合 制作機(jī)構(gòu) 最長(zhǎng)的連桿構(gòu)輕質(zhì) 優(yōu)化系統(tǒng)控制性能的影響。 明，輕質(zhì)的尼龍棒和層合復(fù)合 酚醛棉布模 棒有 提高系統(tǒng)控制性能；而三維編 復(fù)合 固化工藝限制，尺寸和剛性暫時(shí)滿足工業(yè)使用。為 提高系統(tǒng)的性能， 過(guò)程 時(shí)刻遵循可靠性設(shè)計(jì)的理念。 元器 選擇時(shí)，采用 高、可靠性好的元 ，如機(jī)構(gòu) 的currency1“，采用 密滾珠絲杠。電路設(shè)計(jì)時(shí)，采用 抗干擾、提高可靠性的措施， 委托專(zhuān)業(yè)廠家將設(shè)計(jì)的電路制 PCB板。 為系統(tǒng) 體的良好打下 基礎(chǔ)。文章最 之 系統(tǒng) 的實(shí)驗(yàn) 據(jù)， 詳盡的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn) 誤差 據(jù)的采集、系統(tǒng)誤差判別以及多元線性回歸分析，揭示 誤差的影響 素， 一有益的 論?；旌向?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 括運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)三個(gè)fi。一fi, 設(shè)計(jì)相互影響和聯(lián),具有非常的耦合系。另一fi,各個(gè)設(shè)計(jì)fi的設(shè)計(jì)準(zhǔn)、設(shè)1長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院計(jì)目標(biāo)卻有 差別。串設(shè)計(jì)是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì),最 再控制設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)是將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)一 設(shè)計(jì)。 混合驅(qū)動(dòng)平fi桿機(jī)構(gòu),分別采用串設(shè)計(jì)和 設(shè)計(jì) 不同的設(shè)計(jì)策略,盡管設(shè)計(jì) 采用的優(yōu)化 是 分化,但是設(shè)計(jì) 卻有 不同。串設(shè)計(jì)可以達(dá) 高的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求,但控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 難,而控制 不好。 設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì) 是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制 以 ,但是設(shè)計(jì)的 學(xué)模型變 復(fù) ,機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 有 下降。趙冬華(機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化)導(dǎo)師: 金龍教授 :混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)、fl 運(yùn)動(dòng)、最 控制、 驗(yàn)2長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院AbstractTopic: Research On The Hybrid-drive Linkage MechanismAlthough with many advantages, Flexible mechanical system needsheavy investment. Traditional mechanical system fits for scale economy,but it is not flexible. By using uncontrollable motor and controllablemotor together, hybrid-drive mechanism combines two types of inputsand gets output needed, which makes it widely used in automationmachines.The simplest hybrid-drive mechanism is five-bar linkage mechanism,which is used in this dissertation as execution mechanism. Presentresearches focused mostly on the mechanism mobility. Among those whoresearched the auxiliary motion controlling, they emphasized not on thecontrol system performance but feasibility. In-depth research on thecontrol system is carried in this paper. The system discussed is an ACservo system, which needs high following precision. Through surveyingand comparing, the least beats and no wave control system is used tocontrol auxiliary motion to get good performance.Linkages are all made of metal iu1 present researches. Metal linkagesare cheap but heavy. It makes controlling more difficult. Approaches must be carried todeal with this problem. In this paper, metal material，nylon plastics,phenolic cotton cloth laminated and 3 一composite material isrespectively used as one of the 1inlages. We compare these four systemsto test the performance of light material in mechanism. We draw theconclusion thatnylon plastic and phenolic cotton cloth laminated tube arehelpful to control system. 3-D composite material cant be used in theindustry for the limiting of curing tech.For increasing the performance of whole system, reliability designmethod is applied throughout the paper.In the last of the paper, we collect the output error data of traditionalhybrid-drive linkage mechanism. Systematic error is proved existing bystatistical analysis. Multiple linear regression method is applied toanalysis systematic error, which leads to a satisfying model and anapproach to improve the output precision.eavy. Therefore, servomotor needs more power to driveThe design of a linkage with hybrid actuators involves three aspects. They are kinematic design, dynamic design and control design. On one hand, each of the aspects affects and relates to others. They are strongly coupled. On the other hand, they are different in design criteria and decision objective as well. In sequential design, the kinematic design is completed firstly, then the dynamic design, and finally the control design. Whereas in concurrent design, the optimizations of the three aspects are considered simulta.3長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院Key words: Hybrid-drive Linkage Mechanism、Auxiliary Motion、Least Beats with No Wave Control System, Statistical AnalysisZhao donghua (Mechanical design and theory)Directed by Professor Jin zhulong4長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院目 一章 論.”.101.1 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) .101.2 連桿機(jī)構(gòu) . .1.3 題 . . . 141.4 題的 和實(shí)目標(biāo).14章混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu). . . 202.1 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) . .202.2 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析. . .23三章 伺服 動(dòng)控制系統(tǒng). 293.1 伺服系統(tǒng)的 . .293.2 控制系統(tǒng)類(lèi)型選擇.313.3 控制選擇，.333.4 最 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . .353.5 最 控制的 實(shí). .393.6 程 設(shè)計(jì) 個(gè) 要題.41章 系統(tǒng)及抗干擾 施. . . .454.1 系統(tǒng). . . . .454.2 抗干擾措施. . . .494.3 制作PCB板. . . .53章 文 及 . . . . .865.1 文 . . . . . 865,2 . . .87. .88. .905長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院一章 論1 1混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) 柔性自動(dòng)化機(jī)械系統(tǒng)雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但投資大、控制難、維護(hù)費(fèi)用高；傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)雖然具有很高的承載能力，能很好地滿足高速大批量生產(chǎn)的要求，但最大的不足是系統(tǒng)缺乏柔性，是機(jī)械輸 運(yùn)動(dòng) 變就 機(jī)械機(jī)構(gòu)的currency1尺寸 變，而 種 變通常很 難。1.5 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu) 地 用 業(yè)、 、 型機(jī)械、“金、 密機(jī)械 業(yè) 。連桿機(jī)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn):承載能力；工制造；通過(guò) 變桿長(zhǎng)相系可實(shí)不同運(yùn)動(dòng)fi。但是連桿機(jī)構(gòu) 實(shí)運(yùn)動(dòng)fi。fl 機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) :要設(shè)計(jì) fl 線，可實(shí)給運(yùn)動(dòng)fi，而機(jī)構(gòu) 。但是fl 機(jī)構(gòu) ，不具通用性，制造 高?；旌向?qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)合 連桿機(jī)構(gòu)和fl 機(jī)構(gòu)的優(yōu)，不”工，承載，而具 的輸 運(yùn)動(dòng)。章主要 題的實(shí)驗(yàn) 、設(shè)計(jì)目標(biāo)， 通過(guò) MATLAB 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，計(jì) fl 電機(jī)控制的桿長(zhǎng)變化fi，而使混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)給輸 fi。混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu) 合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)多自 機(jī)構(gòu)，同時(shí)采用實(shí)時(shí)不可控電機(jī)(常電機(jī))和實(shí)時(shí)可控電機(jī)(伺服電機(jī))作為其動(dòng)力源。 型的混合驅(qū)動(dòng)曲 連桿機(jī)構(gòu)如2-1 示。 可，機(jī)構(gòu)是兩自 機(jī)構(gòu)。主電機(jī)驅(qū)動(dòng)AB桿以固運(yùn)動(dòng)fi(通常為速) 動(dòng)，fl 電機(jī)通過(guò)currency1“將復(fù) 動(dòng)變?yōu)閯?dòng) 以fi 變桿長(zhǎng)l，可使桿DE的輸 運(yùn)動(dòng)能準(zhǔn) 實(shí)給運(yùn)動(dòng)fi。 題 的混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)據(jù)2-1的機(jī)構(gòu) 型設(shè)計(jì)工而 ，各尺寸如下:a=40 mm, b = 390.2 mm, d=400 mm, e = 69.4 mm, = 8.80。題 用實(shí)驗(yàn) 的系統(tǒng) 構(gòu)如2-2 示。6長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院其 ，主電機(jī)1有變速器驅(qū)動(dòng)，過(guò) 2和傳動(dòng)大 3速，驅(qū)動(dòng)主4及曲 5。曲 5(桿a)采用偏心，通過(guò)主 6動(dòng)連桿7(桿b)，再 “ 8動(dòng)連桿9(e桿)，而9桿10桿(桿l)為currency1“連 ，10桿為滾珠絲杠，fl 電機(jī)11的固 ；fl電機(jī)的 為 的，其 托 12連 ，托 動(dòng)13通過(guò) 固，的另一 可 負(fù)載15。主的一 有光電 生器14a13為輸 ，通過(guò)fl 電機(jī) l桿長(zhǎng) 的實(shí)時(shí)變化，使13的輸 運(yùn)動(dòng)實(shí)給運(yùn)動(dòng)fi。13 有電 計(jì)，通過(guò) 量電 計(jì)的電 變化，一個(gè) 將其 為 輸 曲線。系統(tǒng)主要 構(gòu) 如下:1.主電機(jī) 電機(jī)廠生產(chǎn)的1.5 三相電動(dòng)機(jī)一 。2.fl 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器下 MINAS 伺服電動(dòng)機(jī)一 。 矩:2.4N.最大 矩:6.9N.型 :MSM082A1；率:750W；m； 速:3000r1/nin；最高 速:驅(qū)動(dòng)器型 :MSD083A1X，電機(jī)自 量編 器，分 率為2500P/ro3.主電機(jī)光電編 器MEMICON光電編 器一個(gè)。型 :OVW-06-2MC；分 率:600PPR；最大響 率 :200KUz.； 驅(qū)動(dòng):集電輸 ；最高 速:5000r/minx4. 機(jī)及 器AEDKS 196 器及UPH552用 系統(tǒng)一 。自作 LCA for DOS一 。給輸 曲線為 實(shí)驗(yàn) ，文選 論文24和論文25相同的輸 曲線。7長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院目 ，生產(chǎn)實(shí) 大量 求的機(jī)械系統(tǒng)不”要高 、大負(fù)載地高速運(yùn) ，而要能滿足使用合的柔性要求，造又 。 種能以高的速 、高、 高負(fù)載地運(yùn) ，又能提 一 圍的柔性的多自 機(jī)構(gòu)被稱(chēng)為“混合驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)”currency1稱(chēng)“混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)”( 1-1) 1 。系統(tǒng)同時(shí)采用實(shí)時(shí)不可控電機(jī)(主電機(jī))和實(shí)時(shí)可控電機(jī)(伺 服電機(jī))作為其動(dòng)力源，不可控電機(jī)為系統(tǒng)提 主要的動(dòng)力，可控電機(jī)起運(yùn)動(dòng) 作用。 兩種類(lèi)型的輸入運(yùn)動(dòng)通過(guò)一個(gè)多自 機(jī)構(gòu)合 產(chǎn)生 要的輸 運(yùn)動(dòng)。 而混合驅(qū)動(dòng)大大地 傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的性負(fù)載能， 、 、 、 自動(dòng)機(jī)械 ，1-1 自 混合驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)具有 的 用 景。采用不同的混合驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng) 構(gòu)案可以產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)fi。如用差速器作為運(yùn)動(dòng)合 機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)曲 機(jī)構(gòu)可實(shí)變fi的復(fù)運(yùn)動(dòng)z。如 用兩自 七桿機(jī)構(gòu)作為混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生 的 動(dòng)輸 30混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 構(gòu)最為 的 型機(jī)構(gòu)是兩自 桿機(jī)構(gòu)。8長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的是90年代初始。 英國(guó)學(xué)者Tokuz首次提 Hybridmachine的 念 4 。目 ，有兩自 混合驅(qū)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)的理論以其運(yùn)動(dòng)可動(dòng)性條 多。廖漢元 5 和李佳 6 兩自 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可動(dòng)性條 ， 兩自 桿機(jī)構(gòu)的曲 存 條 7 。張 華 8 、益奇9, 10廖漢元11、李保生12 國(guó)13 學(xué)者 兩自 混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的型合，通過(guò)排列搭配構(gòu) 和運(yùn)動(dòng)“ 機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)機(jī)構(gòu)的創(chuàng) 設(shè)計(jì)。 Ting1415, 16. 17. 18 平fi 鏈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可動(dòng)性 理。周雙林19和 國(guó)20混合驅(qū)動(dòng)桿機(jī)構(gòu)的完 分類(lèi) 。程光蘊(yùn)21 兩自 連桿機(jī)構(gòu) 實(shí)平fi軌跡，白英22 再圓弧軌跡的兩自 桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)fl 運(yùn)動(dòng)控制及性能，國(guó) 。高馨23混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)fl 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作 初的:她 型的曲 連桿機(jī)構(gòu)逼近設(shè)計(jì)，. 以 fl 運(yùn)動(dòng) 的 量，通過(guò)采用區(qū)域靈敏 ， 機(jī)構(gòu)fl 運(yùn)動(dòng)的 合設(shè)置 置和 參 。文提 三種設(shè)計(jì)模型，給 相 fl 運(yùn)動(dòng) 的控制fi。沈玉娟24以混合驅(qū)動(dòng)曲 搖桿機(jī)構(gòu)準(zhǔn) 實(shí)給運(yùn)動(dòng)fi為例，闡 機(jī)構(gòu)fl 運(yùn)動(dòng)的 構(gòu)控制的實(shí)。她選 電控，采用PLC實(shí) fl 運(yùn)動(dòng) 伺服電機(jī)的控制。同時(shí)，文提 一種 的動(dòng)力學(xué)分析， 設(shè)計(jì)、工、 試相 實(shí)驗(yàn) ， 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。劉素平25采用 機(jī)控制 伺服電機(jī)的來(lái)控制fl運(yùn)動(dòng)，實(shí)給曲線的輸 。同時(shí)，文多輸入多輸 下的混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，導(dǎo) 其一般程。目 合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)fl 運(yùn)動(dòng)控制的主要是” 的能實(shí)， 點(diǎn)討論的是fl 運(yùn)動(dòng)控制的可性，而 系統(tǒng)的控制輸 ，為能很好地采用而合的控制系統(tǒng)和控制 ， 而 的 合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際輸 運(yùn)動(dòng)fi的 不盡如人 ，存 的誤差大。1.2連桿的敘 連桿機(jī)構(gòu) 兩 分別主動(dòng)和動(dòng)構(gòu) 鉸 以傳遞運(yùn)動(dòng)和力的桿 。例如 復(fù)活塞動(dòng)力機(jī)械和 縮機(jī) ，用連桿來(lái)連 活塞曲 。連桿多為鋼 ，其主體部分的截fi多為圓currency1工 ，兩 有孔，孔 有青銅襯 currency1滾承， 入 而構(gòu) 鉸 。連桿是汽車(chē) 動(dòng)機(jī) 的 要零 ，它連 著活塞和曲，其作用是將活塞的復(fù)運(yùn)動(dòng) 變?yōu)榍?運(yùn)動(dòng)， 把作用 活塞的力傳給曲以輸 率。連桿 工作 ，除承受燃燒室燃?xì)猱a(chǎn)生的 力 ，要承受縱向和橫向的慣性力。 ，連桿 一個(gè)復(fù) 的 力狀態(tài)下工作。它受 變的拉 力、又受彎曲 力。連桿的主要壞是疲勞斷裂和過(guò)量變。通常疲勞斷裂的部 是 連桿的三個(gè)高 力區(qū)域。連桿的工作條 要求連桿具有高的 和抗疲勞性能；又要求具有足的鋼性和韌性。傳統(tǒng)連桿工工藝其 一般采用45鋼、40rcurrency1 40MnB 質(zhì)鋼，但 國(guó) 采用的連桿裂解（conrod fracture splitting）的工技術(shù)要求其脆性大， 更高， ，以德國(guó)汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)的 型連桿 如C70S6高碳 合金非 質(zhì)鋼、 SPLITASCO 系列 鋼、FRACTIM 鋼和S53CV-FS 鋼 (以為德國(guó)din標(biāo)準(zhǔn))。合金鋼雖具有很高 ，擔(dān) 力集 很敏感。 以， 連桿 、過(guò) 圓 fi 嚴(yán)要求， fi工質(zhì)量以提高疲勞 ，否高 合金鋼的 用 不能達(dá) 預(yù)期 。 驅(qū)動(dòng) 用動(dòng)力推動(dòng) ；動(dòng)； 動(dòng)9長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院1。2. 1空間連桿機(jī)構(gòu)spatial linkage若干剛性構(gòu) 通過(guò) “（ 動(dòng)“、動(dòng)“）聯(lián) ，而各構(gòu) 各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)平fi相互不平的機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)空間 “機(jī)構(gòu)。 空間連桿機(jī)構(gòu) ，機(jī) 相連的構(gòu) 常相固的線 動(dòng)、動(dòng)，currency1作又 又的運(yùn)動(dòng)，也可繞某點(diǎn)作復(fù) 動(dòng)；其余不機(jī) 相連的連桿一般作復(fù) 的空間運(yùn)動(dòng)。利用空間連桿機(jī)構(gòu)可將一的 動(dòng) 變?yōu)槿?的 動(dòng)currency1任 向的動(dòng)，也可將某向的動(dòng) 變?yōu)槿?的 動(dòng)，可實(shí)剛體的某種空間currency1使連桿某點(diǎn)軌跡近似 某空間曲線。平fi連桿機(jī)構(gòu)相，空間連桿機(jī)構(gòu)常有 構(gòu) 、運(yùn)動(dòng)多 、工作靈活可靠 點(diǎn)，但設(shè)計(jì) 難，制造復(fù) ?？臻g連桿機(jī)構(gòu)常 用業(yè)機(jī)械、輕工機(jī)械、 機(jī)械、 通運(yùn)輸機(jī)械、機(jī) 、工業(yè)機(jī)器人、 和 機(jī)起 。空間連桿機(jī)構(gòu)常 自 空間 鏈機(jī)構(gòu) , 但是 著工業(yè)機(jī)器人和 技術(shù)的 , 多自 空間鏈機(jī)構(gòu)也有不 用 。 自 平fi連桿機(jī)構(gòu) 4 個(gè)動(dòng)“ , 而 自 空間連桿機(jī)構(gòu) 動(dòng)“ 為 7 個(gè) , 空間七桿機(jī)構(gòu)?？臻g連桿機(jī)構(gòu) 采用多自 的運(yùn)動(dòng)“如 fi“currency1圓 “時(shí)， 構(gòu) 可 而 的空間 桿機(jī)構(gòu)currency1三桿機(jī)構(gòu)。為 明空間連桿機(jī)構(gòu)的 類(lèi)型 , 常用 R 、 P 、 C 、 S 、 H 分別示 動(dòng)“、動(dòng)“、圓 “、 fi“、currency1“。一般空間連桿機(jī)構(gòu)機(jī) 相連的運(yùn)動(dòng)“始， 次用其 的一 來(lái)示。常用空間 桿機(jī)構(gòu)的 類(lèi)型有 RSSR 、 RRSS 、 RSSP 和 RSCS 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 有兩個(gè) fi“ , 構(gòu) ，但繞兩 心連線自 動(dòng)的 部自 影響高速性能。 有 動(dòng)“線 一點(diǎn)的 fi 桿機(jī)構(gòu) , 也是一種 用 的空間連桿機(jī)構(gòu)，如 向聯(lián)機(jī)構(gòu)。 ，有某 空間連桿機(jī)構(gòu)，如 機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)“線 和構(gòu) 尺 要求滿足某 系。運(yùn)動(dòng)分析和合 空間連桿機(jī)構(gòu)的分析合平fi連桿機(jī)構(gòu)復(fù) 難， 很大程 影響空間連桿機(jī)構(gòu)的推 用。空間連桿機(jī)構(gòu)的有以 為基礎(chǔ)的解和運(yùn)用向量、 、矩 和張量 學(xué)工具的解析。解有一的 限性， 用多的是 電子計(jì) 機(jī)運(yùn) 的解析?？臻g連桿機(jī)構(gòu)分析 要而又 難的題是 分析。多 4 桿的空間連桿機(jī)構(gòu)， 輸入求輸 時(shí) 間運(yùn)動(dòng)變量不 currency1消 ，一般要用 代聯(lián)解多個(gè)非線性程currency1求解高次代 程。最難分析的空間 7R 機(jī)構(gòu)， 輸入求輸 的代 程高達(dá) 32 次?？臻g連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)合的基題是 主動(dòng) 運(yùn)動(dòng)fi一時(shí)，要求連 動(dòng) 能若干 置currency1近似 某 系運(yùn)動(dòng)； 要求連桿能 若干空間 置態(tài)運(yùn)動(dòng)而實(shí)空間剛體的導(dǎo)；要求連桿某點(diǎn)能近似給空間曲線運(yùn)動(dòng)。 題和平fi連桿機(jī)構(gòu)的合題相 ， 以平fi的 currency1理論可解析地推 空間剛體的導(dǎo)題和其運(yùn)動(dòng)合題。 “有利用機(jī)構(gòu) 性 同條 設(shè)計(jì)程和采用優(yōu)化技術(shù) 合。fi fl fl 平fi連桿機(jī)構(gòu) 平fi連桿機(jī)構(gòu)是 若干個(gè)剛性構(gòu) 用平fi “連 構(gòu) 的機(jī)構(gòu), 用 各種機(jī)械設(shè)。下工作fi的主要護(hù)設(shè)如: 護(hù) 、承 護(hù) 和 的 構(gòu) 是用 、 連桿、 護(hù)和”相連 ,和 ,構(gòu) 一個(gè)平fi連桿機(jī)構(gòu)的。1和2 示為兩種常用 一、構(gòu) 。 平fi10長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院連桿機(jī)構(gòu)的要求 實(shí)際受力狀態(tài)非常復(fù) ,常受 非稱(chēng)載荷的能,保 橫向 性和 體剛性分 要。 為 力構(gòu) ,不具有承受大橫向載荷的能力。 的橫向載荷能靠 連桿機(jī)構(gòu)承受。雙 線機(jī)構(gòu)又稱(chēng) 連桿機(jī)構(gòu),是 的主要 機(jī)構(gòu),其主要能是保證 的縱向和橫向 性,承受和傳遞 載,保 的 體剛 ?；?素, 平fi連桿機(jī)構(gòu)的要求是:(1) 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡近似為線,一般選擇雙 線型,以 ；(2) 的最大和最 高 之差稱(chēng)為 高 圍, 高 圍 合要求；(3) 變化70100mm,最好控制 3050mm；(4)為保 的 ,一般 控制 動(dòng) 3080mm；(5)連桿機(jī)構(gòu)的時(shí)變化 心O 盡量 近平fi,使 護(hù)時(shí)運(yùn).平fi連桿機(jī)構(gòu) 若干構(gòu) 通過(guò) “（鉸鏈currency1）連 而 的機(jī)構(gòu)。 構(gòu) 狀多 桿狀， 以稱(chēng)連桿機(jī)構(gòu)。平fi連桿機(jī)構(gòu)的 點(diǎn) （fi）能多種運(yùn)動(dòng)的 ；（ ）構(gòu) 之間連 是fi ， fi 的 力 ，可以承受大載荷；（）兩構(gòu) fi是圓 ficurrency1平fi，制造 ；（）連 的間造 的 誤差大；（ ）連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力，不用 高速合。平fi連桿機(jī)構(gòu)的 用 各種機(jī)器和 器 ，例如金 工機(jī) 、起 運(yùn)輸機(jī)械、采機(jī)械、業(yè)機(jī)械、 通運(yùn)輸機(jī)械和 1.3 題 年代以來(lái)， 性的 機(jī)以及大氣 使汽車(chē)的能 保性能日益 。 別 汽車(chē)密集、 通 的大 而 ，汽車(chē) 起造 的 燃機(jī)變工 （ 別是速、 速、 速）運(yùn)是造 氣排嚴(yán) 、 率高的主要 之一?；旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)是 一狀 的向之一傳統(tǒng)機(jī)械 ，其傳動(dòng) 構(gòu) 是固的，設(shè)計(jì)制造 其運(yùn)動(dòng)fi就再變， 種 然相 。然而， 時(shí)代的 來(lái)使 提高生產(chǎn)力的速 日 ，而 的消費(fèi)為 個(gè)性化，產(chǎn) 的 、 型的速要求也 來(lái) 高。 的 景下，生產(chǎn) 求 種、大批量 變?yōu)槎?種、批量，傳統(tǒng)機(jī)構(gòu) 而 來(lái) 難以 求?；旌向?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱(chēng)為變 構(gòu)機(jī)構(gòu)，不是傳統(tǒng) 的機(jī)構(gòu)，而是一種 機(jī)構(gòu)。它是通過(guò) 機(jī)currency1PLCfl 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，配合主驅(qū)動(dòng)同作用實(shí)設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)相，其優(yōu)點(diǎn) :零部 不必 變，維護(hù)費(fèi)用降； 設(shè)計(jì)要求的變化， 編程更零 、 ；機(jī)電一體化的控制可以更 速地響 求的變化。連桿機(jī)構(gòu)具有為 的用性，文主要混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。為 驗(yàn)動(dòng)載荷系統(tǒng)的影響 驗(yàn)三維復(fù)合 用 構(gòu) 的可性，文將采用金 、尼龍棒、 棒和三維編 復(fù)合 制作 系統(tǒng)一。 機(jī)構(gòu)性量大 fl 電機(jī)驅(qū)動(dòng)率的影響，文將 11長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院種 一 實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證輕質(zhì) 提高系統(tǒng)控制 的益。而三維復(fù)合 目 用基是作為 構(gòu) ，很 作為運(yùn)動(dòng) 。文將三維復(fù)合 作為運(yùn)動(dòng) 的可性，為 的相打下初基礎(chǔ)。同時(shí)，目 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)fl 運(yùn)動(dòng)控制控制性能不狀，文將有的混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng) ，提高控制系統(tǒng)性能及運(yùn)動(dòng)控制 。之， 題的 將為 型機(jī)械的提 實(shí)的基礎(chǔ)，為速 國(guó)機(jī)械的產(chǎn)業(yè) 、 代化機(jī)械制 一 獻(xiàn)； ， 題 合型復(fù)合 技術(shù)，體機(jī)械 學(xué)科 叉， 是 題的一大 點(diǎn)。1.4 題的 和實(shí)目標(biāo) 題的 和目標(biāo)主要 括以下 個(gè)fi:其一，混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)協(xié) 控制。完 相 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配置；控制系統(tǒng) ， 完 。其 ，不同 制作的連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)，察輕質(zhì) 系統(tǒng)控制性能的影響。其三，完 實(shí)驗(yàn) 的設(shè)計(jì)制作，使其滿足給輸 要求，采用不同構(gòu) 的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。12長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院參文獻(xiàn)(1) 張 華，張策，田漢民?；旌向?qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)模的理論 據(jù). 機(jī)械科學(xué)技術(shù)， 2001 (6 ) : 857-859(2) L. 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8動(dòng)連桿9(e桿)，而9桿10桿(桿l)為currency1“連 ，10桿為滾珠絲杠，fl 電機(jī)11的固 ；fl16長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院電機(jī)的 為 的，其 托 12連 ，托 動(dòng)13通過(guò) 固，的另一 可 負(fù)載15。主的一 有光電 生器14a13為輸 ，通過(guò)fl 電機(jī) l桿長(zhǎng) 的實(shí)時(shí)變化，使13的輸 運(yùn)動(dòng)實(shí)給運(yùn)動(dòng)fi。13 有電 計(jì)，通過(guò) 量電 計(jì)的電 變化，一個(gè) 將其 為 輸 曲線。系統(tǒng)主要 構(gòu) 如下:1.主電機(jī) 電機(jī)廠生產(chǎn)的1.5 三相電動(dòng)機(jī)一 。2.fl 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器下 MINAS 伺服電動(dòng)機(jī)一 。 矩:2.4N.最大 矩:6.9N.型 :MSM082A1；率:750W；m； 速:3000r1/nin；最高 速:驅(qū)動(dòng)器型 :MSD083A1X，電機(jī)自 量編 器，分 率為2500P/ro3.主電機(jī)光電編 器MEMICON光電編 器一個(gè)。型 :OVW-06-2MC；分 率:600PPR；最大響 率 :200KUz.； 驅(qū)動(dòng):集電輸 ；最高 速:5000r/minx4. 機(jī)及 器AEDKS 196 器及UPH552用 系統(tǒng)一 。自作 LCA for DOS一 。給輸 曲線為 實(shí)驗(yàn) ，文選 論文24和論文25相同的輸 曲線。2.1.3實(shí)驗(yàn) 三維造型次設(shè)計(jì) ，運(yùn)用 三維設(shè)計(jì) SolidWorks實(shí)驗(yàn) 實(shí)體造型，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的fi和 性起 很大的 。實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì) ，用SolidWorks 將 個(gè)實(shí)驗(yàn) 三維實(shí)體 征造型，大 機(jī) 墊圈，而可以很觀地觀察實(shí)驗(yàn) 的各部 以及它們相互間的系。同時(shí) 制造目的，實(shí)驗(yàn) 爆炸動(dòng) ，可以將常 要的 配體 的零部 分離以地分析它們之間的相互系。2-4是 個(gè) 配17長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院體，2-5是爆炸。2.2 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是必不可 的。 混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是多自 機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)分析計(jì) 量大，尤其是優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí) 要優(yōu)化桿 長(zhǎng) ，計(jì) 量更大。 MATLAB 是一個(gè)為科學(xué)工程計(jì) 而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高 互的。 MATLAB 境集 的 ，是一個(gè)可以完 各種復(fù) 計(jì)和實(shí)科學(xué) 據(jù)可 化的 使用和理解的工具 。 MATLAB 具有大的 計(jì) 能力，完 的理和高率的編程能力，已被 用 涉及分析的各種領(lǐng)域的理論和工程設(shè)計(jì) 。文采用 MATLAB 如2-3 示的給輸 曲線，混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，要 系統(tǒng)界fi的文編輯框 輸入各桿長(zhǎng)、初始 和AB桿 速，可 速輸 桿長(zhǎng)l、速 l1、速 l2和 、 速 1、 速 2 的變化fi曲線。不”計(jì) 速 、界fi友好，而采用曲線輸 的使設(shè)計(jì) 更觀，評(píng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)案時(shí)更 。2. 2. 1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 學(xué)模型首將2-2 示機(jī)構(gòu) 化為矢量2-6，曲 長(zhǎng) 為a，連桿長(zhǎng) 為b，機(jī)長(zhǎng) 為d， 搖桿長(zhǎng) 為 下e2+l2，以曲 連桿線時(shí)的 置為初始 置。曲 機(jī) 為， DE桿機(jī) 水平向的初始 為，曲 為18長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院19長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院用 輸入初始 據(jù):桿長(zhǎng)a, b, d, e和曲 機(jī) Po，可l、速 1速 l分析，分析 以曲線的顯示 界fi 。界fi 同時(shí)顯示給運(yùn)動(dòng)fi的 、速 、速 曲線。2. 2. 3程 編制完 界fi的 觀設(shè)計(jì) ， 要編寫(xiě)程 代 實(shí)界fi的能。程 運(yùn)速 和編程的性，將 分析、速 分析和速 分析 一個(gè)回 。限 篇， 里”列 程。用 入界fi作時(shí)，首點(diǎn)擊“輸 曲線” 鈕，左 的框 可 制 給輸 曲線；其 ，據(jù)用 機(jī)構(gòu)參 次輸入各桿桿長(zhǎng)、初始 置和主電機(jī) 速 ；最 ，分別點(diǎn)擊“ 分析”、“速 分析”、“速 分析”鈕，各框 就 制 相 曲線。20長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院2-8 程2. 2. 4示例混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求輸 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn) 實(shí)給運(yùn)動(dòng)fi，=，以滿足2-1示例。2-7為混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)a=40mm, b=390.2mm. d=400mm, e=69.4mm= 8.8。 =24rad/s 時(shí)，桿長(zhǎng)l及其變化速 速 和 =及其 速 速 變化fi曲線。2. 2. 5 論運(yùn)用 MATLAB 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，界fi友好，計(jì) 速 ，以曲線輸 更觀， 設(shè)計(jì)人員案分析和評(píng)。參文獻(xiàn)(52)薛宇. 科學(xué)運(yùn) 語(yǔ) MATLAB5.3程 設(shè)計(jì) 用. 北京:清華大學(xué) 版李燕。2000(53) MATL.AB 境下 平fi 桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng). 機(jī)械 用， Vo1.15 , 2002 (4)21長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院三章 伺服 動(dòng)控制系統(tǒng)如一章 ，要使輸 甲=甲，甲滿足給運(yùn)動(dòng)曲線，桿長(zhǎng)l就 為 P 的 ，也就是說(shuō)， fl 電機(jī)控制桿長(zhǎng)Z 照一章計(jì) 的/曲線運(yùn)動(dòng)， 主電機(jī)動(dòng)的主 實(shí)時(shí)變化，就可以準(zhǔn) 實(shí)給輸 ，就構(gòu) 動(dòng)控制系統(tǒng)。正 為 題采用 伺服 動(dòng)控制系統(tǒng)，要求電機(jī) 實(shí)時(shí) ， 要求有 的 速 和高的 。 ， 控制系統(tǒng)和控制有著高的要求。章主要討論控制系統(tǒng)和控制的選擇， 采用 MATLAB 提 的SIMIJLIIVK 工具 控制系統(tǒng)的 。3.I 伺服系統(tǒng)的 著率電子技術(shù)及 電子技術(shù)的迅速 ， 別是 理器 工業(yè) 卓有的 用， 伺服系統(tǒng)的及其 用 迅猛地 。3. 1. 1“ 伺服”時(shí)代理器最初 用 伺服系統(tǒng)，使其 置 實(shí) 控制。 1983年左右，速 也始采用 機(jī)控制，實(shí) 化。198年 ，電 也始 機(jī)的 控制。 別是1984年六 機(jī)推 ，高性能 伺服系統(tǒng)更以驚人的速 向 推。 1988年， 化的 伺服系統(tǒng)始 ， 付諸 用。使用 機(jī)作為控制運(yùn) 工具，用 構(gòu) 能化控制， 以代 伺服系統(tǒng)一 很 入 的“ 伺服”時(shí)代。 控制不同 一般 念的控制。其 點(diǎn)是:能地實(shí)各種運(yùn) 、控制；可實(shí)實(shí)時(shí) ，控制參可 變， 而可 模 難以實(shí)的 能；可靈活 不同類(lèi)型的電機(jī)；有利 代控制理論的 用；可 型輕量化 。可以 ，“ 伺服”是代 伺服系統(tǒng)的必然 。3.1.2信息的高速理化“ 伺服”的一個(gè) 要 征是其性能 機(jī)的性能。 電 信息的理速 個(gè)系統(tǒng)的響 。代 伺服系統(tǒng)響 可達(dá) 。 一 標(biāo)明，高性能的 伺服要求有高性能、高速 的電 理。 可 ， 著高 、高性能、高速 要求的日益 長(zhǎng)，伺服系統(tǒng) 部的信息理也將 之高速化。3. 1. 3 元 日完 周，伺服系統(tǒng)的性能 很大程 元 的質(zhì)量有。“ 伺服”理 然地要求速 、 置 電 信息是 的。而 著使用的CPU的高性能化， 信息的分 率也必將 之提高。3-1可以 ， 用的 種速 及 置 元 各有其優(yōu)缺點(diǎn)。代 伺服系統(tǒng)的要求 ， 元 不是最理 的，據(jù)文 系統(tǒng)的 點(diǎn)， 們選擇 量編 器。22長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院3. 1。4控制的高要求伺服具有很大的靈活性， 以各種可能的有 伺服系統(tǒng) 、性能的代控制理論的 用 可 具體的體。目 一種最為有而又為 的控制就是采用 控制。 ，代 伺服系統(tǒng)雖然 的時(shí)間 ，但它的 速 是驚人的，已 來(lái) 明顯的優(yōu)。 ，大多 達(dá)工業(yè)國(guó)家 的伺服系統(tǒng) 置 采用 伺服系統(tǒng)。3.2 控制系統(tǒng)類(lèi)型選擇. 置伺服系統(tǒng)一般是以足的 置控制 ( )、 置 ( 置 誤差)和足 的 速 作為系統(tǒng)的主要控制目標(biāo) 5403. 2. 1 置伺服系統(tǒng)基置伺服系統(tǒng)有 種基:1. 置伺服系統(tǒng) 置伺服系統(tǒng) 有 置 ，其伺服機(jī)構(gòu) 照 置 的 置動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械部 作相 的運(yùn)動(dòng)，但 不機(jī)械部 的實(shí)際 量currency1 ，而也將其 。 系統(tǒng)的 置 能 靠伺服機(jī)構(gòu) 的傳動(dòng) 來(lái)保證。 型的 置伺服系統(tǒng)如-1 示。缺點(diǎn): 置伺服系統(tǒng)的 置控制 完 電機(jī)的布 和、絲杠 傳動(dòng)部 的 。若傳動(dòng)鏈存 誤差，系統(tǒng)是 時(shí)修正的。優(yōu)點(diǎn): 構(gòu) 、造 、 試 。2. 置伺服系統(tǒng)23長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院置伺服系統(tǒng)具有 置 和 ，其 置 器伺服電動(dòng)機(jī)同相連，可 電動(dòng)機(jī) 的 ，而推 機(jī)構(gòu)(如工作 )的實(shí)際 置。 置 器不是 機(jī)械， 置 能控制 電機(jī)為 ，稱(chēng)為 。 型的 置伺服系統(tǒng)如3-2 示。缺點(diǎn):能間 地 置信息，難以 時(shí)修正currency1消除電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)鏈誤差起的 置誤差。優(yōu)點(diǎn): 置控制 高( 可達(dá) 量)，實(shí) ，通用性，非線性 素 ， 試 。3. 置伺服系統(tǒng)置伺服系統(tǒng)的 置 器 安 工作 ，而可以 工作 實(shí)際 置的 信息，通過(guò) 實(shí)高 的 置控制。 型的 置伺服系統(tǒng)如3-3 示。優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)時(shí) 工作 實(shí)際 置，控制 高。缺點(diǎn): 機(jī)械 傳動(dòng)鏈 置 ，伺服部分的電氣自動(dòng)控制 機(jī)械不再 ，傳動(dòng)的間、 性的非線性、傳動(dòng)鏈的剛性 影響控制系統(tǒng)的 ， 產(chǎn)生機(jī)電 和 速 。同時(shí)，工作 的負(fù)載變化也 系統(tǒng)的 性、機(jī)械慣量 產(chǎn)生影響，造 系統(tǒng) 難。 ， 機(jī)械傳動(dòng)鏈部分被 置 ， 置 器的設(shè)計(jì)就不 不 部分機(jī)械的傳輸 性，而機(jī)械的 性不同影響伺服系統(tǒng)的通用性。4.混合 置伺服系統(tǒng)混合 置伺服系統(tǒng) 同時(shí)存 和 ，兩者同作用， 型的混合 系統(tǒng)如3-4 示。優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)工作時(shí)， 起主要控制作用。 電氣自動(dòng)控制部分 機(jī)械相互 ，可以采用高的 置 益，使系統(tǒng) 、響 、誤差 ；而 用 態(tài)誤差 ， 置 益可選 ，以保證系統(tǒng)的 性。兩者 合可 高的 置控制 和 速 。24長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院缺點(diǎn):系統(tǒng) 存 兩個(gè) ，使控制復(fù) 程 大大 ，它們之間的配合、益 必 ，伺服系統(tǒng)也不再具有通用性。3. 2. 2 置伺服系統(tǒng)選擇基 以分析， 系統(tǒng) ，通過(guò)采用的控制策略可以達(dá) 高的 ； 系統(tǒng)的 非線性 素 ，實(shí) ， ；另 ， 題的目的之一 混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)平 ，以 多相實(shí)驗(yàn)， 而系統(tǒng)的通用性要求高，而 正是 系統(tǒng)的另一大優(yōu)點(diǎn)。， 題選 置伺服系統(tǒng)。3.3 控制選擇3. 3. 1基控制控制的選擇 系統(tǒng)提高控制性能來(lái)說(shuō) 要。最常 的控制 括:Pm控制、最 控制、模控制 551.PID控制PID 器的輸 是其輸入的例、 分、 分的 。PLD控制 用 圍最 ，技術(shù)最 ，其控制 構(gòu) ，參 ，不必求 被控的 學(xué)模型可以 。為 提高PID控制的 質(zhì)，又 很多非標(biāo)準(zhǔn)的PID，例如不完 分的Pal 、 分分離的PTD 、變速 分的PID 、區(qū)的Pm 和PID率控制 。PID控制的 技術(shù)是參 的 ，選用的例系 、 分時(shí)間、 分時(shí)間和采 周期。2最 控制自動(dòng) 系統(tǒng) ，偏差存 時(shí)， 是 系統(tǒng)能盡 地消除偏差，使輸輸入變化；currency1者 有限的 個(gè)采 周期 可達(dá) 平衡。最 控制實(shí)際是時(shí)間最優(yōu)控制。 ，最 動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任currency1就是設(shè)計(jì)一個(gè) 器，使系統(tǒng) 達(dá) 時(shí) 要的采 周期最 ，而系統(tǒng) 采 點(diǎn)的輸 能準(zhǔn) 地輸入信 ，不存 差。任 兩個(gè)采 周期 間的過(guò)程不作要求。3.模控制?？刂评碚?965年 一次被提 ，1974年英國(guó)Mamdani使用Fuzzy控制語(yǔ) 構(gòu) 的控制器控制“和汽機(jī)，標(biāo)著Fuzzy控制的fi生。模集合的入，可將人的判斷、fl維過(guò)程用 的 學(xué) 達(dá) 來(lái)，而復(fù) 系統(tǒng) 合 實(shí)際的、 合人類(lèi)fl維的理 為可能。?？刂撇弧庇?模 型 變量系統(tǒng)，而 向大模、非線性復(fù) 系統(tǒng)。 實(shí)的控制系統(tǒng)來(lái) ，它具有 、輸 量連、可靠性高、能 專(zhuān)家作的良好自動(dòng)化 優(yōu)點(diǎn)。3. 3. 2控制選擇三者來(lái) ， PID控制 ，是足 連系統(tǒng)PID 器的設(shè)計(jì)，25長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院然 用計(jì) 機(jī)模 。 種一般的 系統(tǒng)完 可，但 題的系統(tǒng)系統(tǒng)，PID控制必能 滿 的 。而?？刂破鞯?態(tài)控制 和 性能差，要提高基?？刂破鞯?和 性能，就必語(yǔ) 變量 更多的語(yǔ) ，分 ，性能 好，但同時(shí)來(lái)的缺點(diǎn)是 和系統(tǒng)的計(jì) 量也大大地 ，以 ?？刂埔哺y把， 試更 難，currency1者不能滿足實(shí)時(shí)控制的要求。最 控制系統(tǒng)輸入信 的變 能力差，輸 響 保證采 點(diǎn)的誤差為零，不能 保采 點(diǎn)之間的誤差 為零。也就是說(shuō)， 最 系統(tǒng) ，系統(tǒng)的輸 響 采 點(diǎn)之間有 存 。輸 不” 造 誤差，而 消 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)率， 機(jī)械。 題的系統(tǒng) 動(dòng)控制系統(tǒng)，要求輸 盡 輸入變化， 速 和 要求很高， ，最 控制系統(tǒng)最 合 們的要求。最 系統(tǒng)存 的題，通過(guò)設(shè)計(jì)最 控制系統(tǒng)可解 。 ，文選用最 控制。3.4 最 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3. 4. 1系統(tǒng) 動(dòng)態(tài) 構(gòu)混合驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)如3-5 示， 置控制系統(tǒng)的基 如-6 示。伺服電機(jī)自的光電編 器 電機(jī)輸 的 變化 ，將其作為負(fù)信 。電機(jī)通過(guò)聯(lián)動(dòng)滾珠絲杠 動(dòng)，使currency1相滾珠絲杠產(chǎn)生 要求的運(yùn)動(dòng)fi而變化的 ，而可以控制連桿機(jī)構(gòu)的輸 運(yùn)動(dòng)實(shí)給輸 。系統(tǒng) 置控制器的作用是，據(jù) 置給 置 之差， 預(yù)設(shè)計(jì)的最 控制fi控制 個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)，電機(jī) 嚴(yán) 變化