深海模擬環(huán)境中液壓水下機(jī)械手的仿真研究.pdf

1、隨著陸地資源的不斷消耗,人類對(duì)海洋資源開發(fā)的步伐加快。作為水下作業(yè)系統(tǒng)的組成部分,水下機(jī)械手在資源勘探、海底救護(hù)等方面發(fā)揮著重要的作用。
　　本文首先闡述了國內(nèi)外水下機(jī)械手的研究和發(fā)展現(xiàn)狀。依據(jù)性能指標(biāo)要求,建立了工作在深海模擬環(huán)境中的液壓機(jī)械手三維模型,選定了驅(qū)動(dòng)方式。利用COSMOSWorks有限元分析軟件對(duì)機(jī)械手進(jìn)行靜力分析,仿真驗(yàn)證了在最大負(fù)荷作用下,機(jī)械手的強(qiáng)度能夠滿足要求。
　　采用D-H方法建立機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模

2、型,求解得到運(yùn)動(dòng)學(xué)正解,運(yùn)用反變換法求得運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解;分別采用蒙特卡洛法和定步距方法對(duì)工作空間進(jìn)行仿真研究,編寫MATLAB GUI仿真界面,比較兩種仿真方法各自的特點(diǎn)。
　　依據(jù)對(duì)水下機(jī)械手液壓系統(tǒng)的分析和研究,設(shè)計(jì)了水下機(jī)械手的電液位置伺服控制系統(tǒng)。由機(jī)械手以非對(duì)稱液壓缸作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),推導(dǎo)了閥控非對(duì)稱液壓缸系統(tǒng)的基本方程。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了靜態(tài)設(shè)計(jì),確定液壓動(dòng)力元件參數(shù),選擇系統(tǒng)組成元件。對(duì)系統(tǒng)了進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),確定了系統(tǒng)中各個(gè)組成元件

3、的傳遞函數(shù),得出機(jī)械手電液伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型。在Simulink環(huán)境下,對(duì)大臂和小臂電液伺服系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和頻率特性進(jìn)行了分析。
　　將模糊PID控制方法應(yīng)用于機(jī)械手電液控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明,與采用傳統(tǒng)PID控制器的電液位置伺服系統(tǒng)相比,采用模糊PID控制器的系統(tǒng)對(duì)存在負(fù)載擾動(dòng)的情況更具有適應(yīng)性的特點(diǎn)。基于軌跡規(guī)劃,采用模糊PID的控制方法,對(duì)水下機(jī)械手的電液控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果驗(yàn)證了以軌跡規(guī)劃為基