基于气动肌肉并联隔振系统建模及半主动变刚度控制研究

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文基于气动肌肉并联隔振系统建模及半主动变刚度控制研究ThestudyofvibrationcontrolparallelsystemincludedmodelandSemi-activevariablestiffnesscontrolbasedonPMA学位申请人：底复龑指导教师：刘延斌教授一级学科：机械工程二级学科：机械制造及其自动化学位类别：工学硕士2015年04月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他

2、人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要隔振技术在振动研究领域起着重要的作用，在日常生活和工业生产领域中已经得到广泛地应用。随着科学技术的快速发展，对提高设备精度及更好的保护好设备提供了技术支持，使得精密隔振成为未来隔振技术的发展主要方向之一。因此，探索研究适用于隔振平台的新技术、新方法，对于隔振控制具有重要的理论和实际意义。在设备振动控制中，半主动控制的隔振效果接近于主动控

3、制并且只需要很少外界能源的优点，使其成为未来振动控制主要的发展趋势。半主动变刚度控制作为半主动控制的一种，也日益成为当前控制领域研究的一大热点。本文采用了具有非线性刚度特性的气动肌肉作为隔振原件，从而很好的改变了隔振系统的刚度特性，既可以避免系统产生共振，也可以为系统半主动变刚度控制研究提供便利的条件。本文主要的研究内容如下：1结合目前已经存在的气动肌肉理想数学模型，考虑到橡胶管弹性力约束、内部摩擦力等因素的影响得到较为精确的气动肌肉输出力模型；利用广义刚度方法和等效阻尼原理推导出气动肌肉刚度、阻尼与内部压力的非线性数学模型，并对气动肌

4、肉刚度及阻尼特性进行仿真研究，为并联气动肌肉隔振系统实验研究提供理论依据。2根据电气比例阀压力流量特性和气动肌肉充放气特点，把气动肌肉隔振系统看作气压传动系统，并对并联气动肌肉隔振系统进行数学建模。搭建隔振系统实验平台，通过静态刚度实验及冲击隔离实验对隔振系统特性进行研究分析。3基于气动肌肉的可控性、非线性强、多耦合输出的特性，对模糊PID控制策略进行研究，结合隔振系统中各机构的数学模型在Matlab/Simulink软件环境下进行系统建模仿真，对比分析被动控制隔振、半主动变刚度控制以及主动控制隔振的效果、适用范围及其特点，为隔振系统实

5、验研究打下良好的基础。4搭建隔振平台控制系统，编写基于Labview软件隔振系统半主动变刚度PID控制程序，实现隔振系统的半主动变刚度控制，证明半主动变刚度隔振系统的可行性，也为进一步优化半主动控制隔振实验奠定了基础。关键词：气动肌肉；隔振；半主动变刚度论文类型：应用研究选题来源：河南省教育厅重点项目IIABSTRACTABSTRACTIsolationtechnologyplaysanimportantroleinthefieldofvibrationresearch,andalsohasawideuseindailylifeandi

6、ndustrialproduction.Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,toimprovetheaccuracyandbetterequipmenttoprotectequipmentandprovidetechnicalsupport,makingprecisionisolationtobecomeoneofthemaindirectionsofthefuturedevelopmentofvibrationisolationtechnology.Therefore,there

7、searchofnewtechnologiesandnewmethods,whichissuitableforvibrationisolationplatform,hasessentialtheoreticalandpracticalsignificancetovibrationcontrol.Inthevibrationcontrolofequipment,semi-activecontrolhastheadvantagesthatitseffectclosetotheactivecontrolandonlyrequiresveryl

8、ittleexternalenergy,thatmakeitthemajortrendsinthefutureaboutvibrationcontrol.Semi-activevariablestiffne