基于粘滑原理的摩擦力驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究與建模.pdf

1、大行程微操作手目前尚處在樣機(jī)研究階段，研究成果不多見，驅(qū)動(dòng)力較小、精度及穩(wěn)定性不佳，是其尚未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的主要原因，而導(dǎo)致這些問題的主要原因在于對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)理模型本身的科學(xué)規(guī)律尚未深入發(fā)掘。解決目前存在的問題的關(guān)鍵在于深入研究驅(qū)動(dòng)機(jī)理，建立其合理的數(shù)學(xué)模型，找出影響其運(yùn)動(dòng)情況與特征的因素，為系統(tǒng)穩(wěn)定性及其控制方法的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
　　論文將對(duì)球基微操器的摩擦力驅(qū)動(dòng)原理做深入分析，將其簡(jiǎn)化為二元摩擦振子模型，通過對(duì)二元摩擦振子性質(zhì)的討論

2、，對(duì)應(yīng)用摩擦力驅(qū)動(dòng)原理的球基微操作器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，動(dòng)力學(xué)特征，優(yōu)化設(shè)計(jì)，頻響問題以及控制方式進(jìn)行深入分析。
　　首先在球基微操作器運(yùn)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析摩擦力粘滑(stick-slip)驅(qū)動(dòng)原理的驅(qū)動(dòng)特性；對(duì)球基微操作器的驅(qū)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析；最終通過數(shù)值仿真模擬球基操作器的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)仿真的基礎(chǔ)上，利用非線性振動(dòng)力學(xué)，將摩擦力驅(qū)動(dòng)原理的驅(qū)動(dòng)過程劃分為基本振動(dòng)與狀態(tài)切換非穩(wěn)定振動(dòng)階段，論證了微操作球出現(xiàn)的典型運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生原因。提出微

3、操作器的粘滑運(yùn)動(dòng)由受迫振動(dòng)和自激震蕩合成的思想。
　　然后根據(jù)二元摩擦振子動(dòng)力學(xué)方程，建立運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程；并轉(zhuǎn)化為相對(duì)速度狀態(tài)量，通過對(duì)相對(duì)速度狀態(tài)量的討論建立判別粘滯與滑動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程及劃分標(biāo)準(zhǔn)，狀態(tài)空間的建立為球基微操作器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制理論以及穩(wěn)定性討論奠定理論鋪墊。
　　利用諧波平衡法，傅利業(yè)變換以及最優(yōu)化理論對(duì)一元及二元摩擦振子的頻率響應(yīng)進(jìn)行理論求解討論。對(duì)二元摩擦振子進(jìn)行數(shù)值建模，驗(yàn)證了理論解，并討論二元摩擦振子基