基于混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)的打結(jié)器優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制仿真.pdf

1、打結(jié)機(jī)構(gòu)是粽子扎線工藝中最重要最復(fù)雜的部分，其性能直接關(guān)系到扎線機(jī)的成敗。傳統(tǒng)的平面四桿機(jī)構(gòu)最多只能實(shí)現(xiàn)9個(gè)精確點(diǎn)或者5個(gè)給定位置的軌跡，無(wú)法滿足打結(jié)工藝的要求。本文采用具有良好柔性輸出特性的混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)打結(jié)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)并進(jìn)行相應(yīng)的控制仿真。主要工作包括： 1.根據(jù)打結(jié)工藝建立了混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)的模型。運(yùn)用封閉矢量法對(duì)該模型進(jìn)行了正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并采用拉格朗日方程對(duì)模型進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析。 2.在逆運(yùn)動(dòng)學(xué)

2、分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用遺傳算法，以伺服電機(jī)的加速度波動(dòng)和伺服電機(jī)輸出功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，得到機(jī)構(gòu)尺寸以及伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；在此基礎(chǔ)上用高階曲線對(duì)伺服電機(jī)的輸出曲線進(jìn)行擬合；然后再根據(jù)正運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析結(jié)果，以軌跡的誤差均方根最小為優(yōu)化目標(biāo)，得到了混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)各個(gè)桿件的參數(shù)，經(jīng)過(guò)圓整后，產(chǎn)生混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)實(shí)際輸出的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)曲線?；谡\(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的反復(fù)優(yōu)化最大限度了的提高系統(tǒng)的綜合性能。 3.根據(jù)

3、混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，提出了重復(fù)控制、摩擦補(bǔ)償與常規(guī)PID相結(jié)合的控制算法。仿真結(jié)果表明該控制方案相比于常規(guī)的PID控制可以獲得較高的非線性實(shí)時(shí)控制性能。 4.ADAMS和MATLAB聯(lián)合仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)混合驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)及其控制算法具有良好的綜合性能。 5.采用偏微分法分析各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)最終輸出的影響，為制造公差的制定提供了理論依據(jù)。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的柔性，用數(shù)值解法得到了系統(tǒng)輸出的表達(dá)式