高速高精度機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-控制一體化設(shè)計(jì)模型的研究.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)對(duì)各種極限工況條件下的動(dòng)態(tài)精度和穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)上，首先對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和控制系統(tǒng)之間存在著相互耦合，結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制參數(shù)會(huì)形成沖突，因此按照傳統(tǒng)的方法分別對(duì)機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的結(jié)果一般來(lái)說(shuō)對(duì)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)并不是最優(yōu)的，而且可能會(huì)引起無(wú)解。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，應(yīng)該對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一建模并在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)電設(shè)計(jì)參數(shù)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。 為解決微小機(jī)電系

2、統(tǒng)極端運(yùn)動(dòng)性能設(shè)計(jì)中的性能瓶頸，論文探索性地提出了基于虛功方程的結(jié)構(gòu)/控制系統(tǒng)一體化并行設(shè)計(jì)模型。即從結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)虛功方程出發(fā)，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)/控制變量共存的一體化動(dòng)力學(xué)模型，并結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化和最優(yōu)控制相關(guān)理論，建立了融合結(jié)構(gòu)/控制變量的一體優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。 論文以引線鍵合機(jī)的超聲變幅桿為例，以提高系統(tǒng)定位穩(wěn)定性和響應(yīng)為目標(biāo)，通過(guò)其設(shè)計(jì)可行域明顯拓展和變化，得到的優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)方法的結(jié)果相比，系統(tǒng)性能有了明顯提升，驗(yàn)證了方法的