并聯(lián)機構(gòu)運動奇異性及其動態(tài)穩(wěn)定性研究.pdf

1、運動奇異性是并聯(lián)機構(gòu)的固有特性，導(dǎo)致其動平臺在奇異位置處于運動失控狀態(tài)。并聯(lián)機構(gòu)工作空間被奇異位置空間分布曲面分割成互不聯(lián)通的運動子空間。為了解決并聯(lián)機構(gòu)穿越奇異位置分布曲面的運動穩(wěn)定性問題，拓展其穩(wěn)定工作空間，本文以軸對稱矢量噴管(AVEN)裝置運動可控性為應(yīng)用背景，在自然科學(xué)基金項目(50375111、50675158)資助下，開展了并聯(lián)機構(gòu)運動奇異性及其動態(tài)穩(wěn)定性研究。
　　 首先，采用路徑跟蹤方法和三維虛擬裝配方法，基于

2、獲得奇異位置精確解的拓展方程方法，研究了不同輸入?yún)?shù)模式下的并聯(lián)機構(gòu)奇異位置產(chǎn)生原因，以及奇異位置處的裝配構(gòu)型。發(fā)現(xiàn)，尺度極限位置奇異是單輸入?yún)?shù)奇異的主要原因，且隨著輸入?yún)?shù)數(shù)目的增加，并聯(lián)機構(gòu)的奇異位置構(gòu)成、類型變得越來越復(fù)雜。
　　 針對規(guī)避并聯(lián)機構(gòu)運動奇異性線性擾動函數(shù)方法存在的構(gòu)型轉(zhuǎn)換誤差比較大，構(gòu)型轉(zhuǎn)換過程中存在瞬時運動不確定的問題，基于對并聯(lián)機構(gòu)通過奇異位置過程中受擾動軌跡點及其相應(yīng)的擾動奇異位置軌跡的分析，根據(jù)最

3、大失控域概念，通過優(yōu)化算法確定擾動軌跡點上移的各構(gòu)型位姿參量的增量函數(shù)，采用拉格朗日插值多項式構(gòu)造非線性擾動函數(shù)，給出了改善的規(guī)避并聯(lián)機構(gòu)運動奇異性的擾動函數(shù)。
　　 為了在設(shè)計階段和系統(tǒng)運行階段控制和預(yù)防并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)入奇異運動工作狀態(tài)，以3-RPS并聯(lián)機構(gòu)為例，研究了奇異位置伴隨輸入?yún)?shù)的解析分布方程，結(jié)合軸對稱矢量噴管轉(zhuǎn)向驅(qū)動3-SPS/3-PRS并聯(lián)機構(gòu)的奇異位置伴隨輸入?yún)?shù)的分布，給出了規(guī)避其運動奇異性的免奇異輸入?yún)?shù)取值

4、空間，從而可以通過控制輸入?yún)?shù)，避免并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)入奇異工作狀態(tài)。
　　 為了提高并聯(lián)機構(gòu)動態(tài)通過奇異位置的運動穩(wěn)定性，采用分析力學(xué)方法，引入Lagrange乘子，將并聯(lián)機構(gòu)的幾何約束處理為約束力，得到3-RPS并聯(lián)機構(gòu)質(zhì)點系統(tǒng)的第一類Lagrange方程。該方程綜合反映了質(zhì)點系的速度、加速度、輸入?yún)?shù)的速度、加速度，質(zhì)點系所受外載荷，以及重力等對質(zhì)點系動力學(xué)響應(yīng)的作用機理?；谠摲匠?，以中心流形理論和判定n維非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的第一