永磁球形電機(jī)的虛擬樣機(jī)建模與跟蹤控制研究.pdf

1、隨著機(jī)器人、全景攝像儀等多自由度工業(yè)設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)三自由度運(yùn)動(dòng)的永磁球形電機(jī)因其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位精度高、響應(yīng)速度快、有效改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始受到國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　目前，針對(duì)該種類型的球形電機(jī)主要采用多剛體力學(xué)的建模方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的控制分析與研究。然而永磁球形電機(jī)自身強(qiáng)耦合、非線性的特性導(dǎo)致上述方案始終存在建模繁瑣、效率低下、誤差較大等問(wèn)題。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)軟件的不斷發(fā)展，虛

2、擬樣機(jī)技術(shù)因其建模精度高、開(kāi)發(fā)周期短、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)開(kāi)始在復(fù)雜系統(tǒng)的建模領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。因此，本文擬對(duì)永磁球形電機(jī)轉(zhuǎn)子模型進(jìn)行虛擬樣機(jī)建模及優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的動(dòng)力學(xué)分析和跟蹤控制研究。
　　本文的具體研究工作如下:
　　1.首先，簡(jiǎn)要介紹永磁球形電機(jī)樣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和材質(zhì)組成，并基于實(shí)際樣機(jī)參數(shù)，選用三維繪圖軟件Pro/Engineer對(duì)該永磁球形電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行立體建模、裝配和約束。
　　2.然后，將繪制好的

3、模型導(dǎo)入到虛擬仿真軟件ADAMS中，生成虛擬樣機(jī)模型。并通過(guò)引入重力和摩擦優(yōu)化該虛擬樣機(jī)模型的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)永磁球形電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的三維可視化仿真，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。
　　3.同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)上述虛擬樣機(jī)模型的動(dòng)力學(xué)控制，本文基于ADAMS軟件接口建立該永磁球形電機(jī)在MATLAB中的仿真模型，并結(jié)合爪形運(yùn)動(dòng)搭建聯(lián)合仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)仿真。
　　4.最后，基于該聯(lián)合仿真平臺(tái)，針對(duì)永磁球形電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的跟蹤控制問(wèn)題，本文分