高速高精度機電系統(tǒng)的結構-控制一體化設計模型的研究.pdf

1、現(xiàn)代機電系統(tǒng)對各種極限工況條件下的動態(tài)精度和穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)上，首先對機械部分進行設計，然后再進行控制系統(tǒng)的設計。由于機械系統(tǒng)動力學特性和控制系統(tǒng)之間存在著相互耦合，結構參數(shù)和控制參數(shù)會形成沖突，因此按照傳統(tǒng)的方法分別對機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行設計的結果一般來說對整個機電系統(tǒng)并不是最優(yōu)的，而且可能會引起無解。為了提高整個系統(tǒng)的性能，應該對機電系統(tǒng)進行統(tǒng)一建模并在此基礎上對機電設計參數(shù)同時進行優(yōu)化。 為解決微小機電系

2、統(tǒng)極端運動性能設計中的性能瓶頸，論文探索性地提出了基于虛功方程的結構/控制系統(tǒng)一體化并行設計模型。即從結構和控制系統(tǒng)的動力學虛功方程出發(fā)，推導出結構/控制變量共存的一體化動力學模型，并結合結構優(yōu)化和最優(yōu)控制相關理論，建立了融合結構/控制變量的一體優(yōu)化設計模型。 論文以引線鍵合機的超聲變幅桿為例，以提高系統(tǒng)定位穩(wěn)定性和響應為目標，通過其設計可行域明顯拓展和變化，得到的優(yōu)化結果與傳統(tǒng)方法的結果相比，系統(tǒng)性能有了明顯提升，驗證了方法的