考虑基础扰动和变负载的某机械臂设计研究

发布时间：2023-04-19 19:08

　　随着现代陆战武器信息化、智能化和网络化的发展,大口径火炮采用全自动装填系统已是必然趋势。弹药协调机械臂是火炮自动装填系统中非常重要的部分,由于外界的随机扰动和负载的变化,会对其设计和研究产生较大的影响。针对这些问题,本文设计了一个采用滚珠丝杠机构和磁流变-弹簧平衡装置的弹药协调机械臂,建立了机械臂的控制方案并进行机械臂本体的结构优化。(1)首先给出了弹药协调机械臂的工作原理和总体设计方案。为了提高弹药协调机械臂的传动效率,设计了滚珠丝杠传动机构。为了平衡机械臂、弹丸的重力以及外界的随机扰动力,设计了一个磁流变-弹簧平衡装置。最后建立完整的弹药协调机械臂的三维模型。(2)对磁流变-弹簧平衡装置计算分析,得到在不同磁场下磁流变缸提供的阻力与活塞杆速度的关系。设计变化的电流来半主动控制磁流变-弹簧装置的平衡阻力,计算结果表明磁流变-弹簧平衡装置具有较好的平衡效果。(3)对于存在外界随机扰动和负载变化的机械臂位置控制问题,本文推导了机械臂的动力学方程,设计了基于隐式李雅普诺夫函数的控制方案。仿真结果表明,该控制方案达到了预期的目的,有较好的控制效果。(4)为了减轻机械臂本体的重量,本文采用人工...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 国内外研究状况
    1.3 本文主要研究内容
2 弹药自动装填机械臂设计
    2.1 总体方案设计
    2.2 机械臂设计
        2.2.1 托弹盘设计
        2.2.2 翻转机构设计
    2.3 滚珠丝杠传动机构设计
        2.3.1 滚珠丝杠机构工作原理
        2.3.2 丝杠的选型设计
        2.3.3 螺母的确定
        2.3.4 传动杆设计
        2.3.5 滚珠丝杠装配设计
    2.4 磁流变-弹簧平衡装置设计
        2.4.1 磁流变简介
        2.4.2 磁流变阻尼器工作原理
        2.4.3 磁流变-弹簧平衡装置原理
    2.5 本章小结
3 磁流变-弹簧平衡装置计算与分析
    3.1 ANSYS软件介绍
    3.2 磁流变缸工作原理
    3.3 麦克斯韦电磁场理论
    3.4 磁流变缸磁场分析
    3.5 磁流变缸阻力计算
    3.6 ADAMS机械臂仿真
    3.7 磁流变-弹簧平衡装置所需电流计算
    3.8 本章小结
4 机械臂控制方案设计
    4.1 机械臂动力学方程的建立
    4.2 机械臂控制器设计
    4.3 机械臂仿真研究
    4.4 本章小结
5 机械臂本体的结构优化
    5.1 人工神经网络和粒子群法简介
    5.2 人工神经网络关键技术
        5.2.1 人工神经元模型
        5.2.2 激活函数
        5.2.3 人工神经网络模型
        5.2.4 神经网络的学习方法
    5.3 粒子群优化关键技术
    5.4 机械臂本体结构优化过程
        5.4.1 机械臂基本设置
        5.4.2 人工神经网络的建立
        5.4.3 粒子群优化过程
    5.5 优化后机械臂仿真
    5.6 本章小结
6 全文总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3794044