混联研抛运动机床多柔体动力学及控制技术研究PDF格式文档图书下载

第一章 绪论 1

1.1　模具自由曲面加工的研究现状 1

1.2　虚拟轴机床的研究现状 3

1.2.1　虚拟轴机床的构型 4

1.2.2　运动学问题 9

1.2.3　动力学分析和控制 11

1.2.4　数控技术、关键零部件 12

1.3　多柔体动力学的新进展 13

1.3.1　机构弹性动力分析（KED） 13

1.3.2　多柔体动力学的发展 14

1.3.3　多柔体动力学方程算法 15

1.3.4　多柔体逆动力学及控制策略 17

1.3.5　含间隙动力学研究 18

1.4　本书的主要研究内容及意义 19

第二章　混联研抛运动机床运动学分析 21

2.1　混联研抛运动机床结构 21

2.2　混联研抛运动机床的机构自由度验证 23

2.2.1　螺旋理论 24

2.2.2　研抛机床具体自由度分析 28

2.3　混联研抛运动机床位置分析 29

2.3.1　混联研抛运动机床并联机构位置正解分析 30

2.3.2　混联研抛运动机床串联机构位置正解分析 32

2.4　混联研抛运动机床位置逆解分析 36

2.4.1　混联研抛运动机床并联机构位置逆解分析 36

2.4.2　混联研抛运动机床串联机构位置逆解分析 37

2.4.3　混联研抛运动机床位置逆解算例 40

第三章　混联研抛运动机床运动影响系数及运动分析 43

3.1　运动影响系数 43

3.2　混联研抛运动机床一阶影响系数及运动分析 45

3.2.1　混联研抛运动机床并联机构的一阶影响系数及运动分析 45

3.2.2　混联研抛运动机床串联机构的一阶影响系数及运动分析 46

3.3　混联研抛运动机床的二阶影响系数及运动分析 49

3.3.1　混联研抛运动机床并联机构的二阶影响系数及运动分析 49

3.3.2　混联研抛运动机床串联机构的二阶影响系数及运动分析 50

第四章　混联研抛运动机床的多柔体动力学模型 53

4.1　多柔体动力学模型 53

4.1.1　柔性体上任一点的位置向量 53

4.1.2　欧拉参数 54

4.2　3-PTT并联机构多柔体动力学模型 55

4.2.1　混联研抛运动机床的有限元模型 55

4.2.2　单个支杆的多柔体模型 56

4.2.3　动平台、滑鞍的动力学方程 62

4.3 3-PTT并联机构的空间约束和约束方程 63

4.3.1　虎克铰的空间约束方程 63

4.3.2　铰点C3处移动副的空间约束方程 66

4.3.3 3-PTT并联机构空间约束方程 67

4.4 3-PTT并联机构总体控制方程 70

4.5　串联机构的动力学方程 71

4.5.1　串联机构的质量矩阵、广义力阵 71

4.5.2　串联机构的空间约束方程 74

第五章　混联研抛运动机床的动力特性及试验研究 77

5.1　多柔体动力学方程组的数值计算方法 77

5.1.1　刚性微分方程组概述 77

5.1.2　微分-代数混合方程组的处理方法 79

5.1.3　非线性微分方程组的计算方法 81

5.1.4　误差校正 82

5.2　混联研抛运动机床多柔体动力学仿真分析 84

5.2.1　混联研抛运动机床3-PTT并联机构运动学仿真分析 84

5.2.2　混联研抛运动机床串联机构运动学仿真分析 88

5.2.3　模态分析 90

5.3　试验结果及其分析 93

5.3.1 JDYP51型混联研抛运动机床数控系统的软、硬件设计 93

5.3.2　试验结果及其分析 97

第六章　混联研抛运动机床逆动力学研究 102

6.1 3-PTT并联机构的约束力 102

6.1.1　作用在刚体上的约束力 102

6.1.2　作用在柔体上的约束力 104

6.1.3　混联研抛运动机床关节约束力（矩）仿真结果 105

6.2　混联研抛运动机床多柔体逆运动学分析 108

6.2.1　混联研抛运动机床多刚体逆运动学 108

6.2.2　混联研抛运动机床多柔体逆运动学 109

6.3　混联研抛运动机床多柔体逆动力学 110

6.3.1　混联研抛运动机床多刚体系统逆动力学 110

6.3.2　混联研抛运动机床多柔体系统逆动力学 111

6.3.3　混联研抛运动机床多柔体系统逆动力学仿真分析 112

6.4 3-PTT并联机构鲁棒轨迹跟踪控制 116

6.4.1　鲁棒轨迹跟踪控制器的设计 116

6.4.2　鲁棒轨迹跟踪控制仿真结果分析 117

第7章　混联研抛运动机床含间隙动力学研究 121

7.1　含间隙的并联机构动力学模型 121

7.1.1　含间隙运动副的动力学模型 121

7.1.2　含间隙并联机构的间隙副模型 122

7.2　含间隙的并联机构多刚体和多柔体动力学建模 125

7.2.1　含间隙的并联机构多刚体动力学建模 125

7.2.2　含间隙的并联机构多柔体动力学建模 126

7.3　数值求解与讨论 128

7.3.1　数值结果分析 128

7.3.2　弹性补偿装置 132

第八章　开放式数控系统的硬件设计与实现 135

8.1　数控系统的原理与结构 135

8.1.1 NC系统基本组成及原理 135

8.1.2 CNC系统的结构原理与工作过程 136

8.2 JDYP51型混联研抛机床CNC系统的硬件装置 139

8.2.1 PMAC运动控制器 139

8.2.2　伺服系统的选择及装置 141

8.2.3　内置式PLC模块 143

8.2.4　位置检测元件 145

8.3　基于PMAC的开放式数控系统的结构设计 147

8.3.1　数控系统的结构组成与工作原理 147

8.3.2 PMAC运动控制器与伺服系统的控制连接 149

8.3.3 PLC控制部分的连接 152

8.4　系统硬件调试的功能选择与实现 153

8.4.1　伺服驱动的控制模式 153

8.4.2　双反馈系统的选择 154

第九章　开放式数控系统的软件研究 156

9.1 CNC系统软件结构及功能 156

9.1.1 CNC系统的软件结构 156

9.1.2 CNC系统的软件功能 157

9.1.3 CNC系统的结构特点 159

9.2 CNC系统软件的功能实现 161

9.2.1 PLC程序设计 161

9.2.2　插补处理 162

9.2.3　实时中断与多任务处理 165

9.3　调试运行中若干问题的研究 166

9.3.1　系统调试设置 166

9.3.2　伺服系统的PID调整 167

第十章 结论 170

参考文献 172

致谢 184

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