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半柔壁喷管喉块几何误差灵敏度与控制系统分析

2020-12-02阅读(873)

半柔壁喷管喉块几何误差灵敏度与控制系统分析

论文摘要

流场品质是衡量风洞试验性能的重要指标。作为风洞核心部段,喷管段的成型质量对风洞流场品质有着决定性的影响。风洞试验过程中,喷管段并联机构零部件由于加工制造等几何误差的存在会影响喷管型面成型精度。因此,研究与喉块机构几何误差相关的灵敏度系数,探讨喉块机构输入几何误差对输出误差的影响,对于提高流场品质和试验数据精度有着十分重要的意义。论文以国家某风洞的喷管段喉块并联机构为研究对象,开展喉块并联机构的运动学和动力学及其仿真验证分析、几何误差建模和几何误差灵敏度系数分析、输入几何误差对输出误差的影响分析以及上位机控制程序研发等研究工作。论文的主要工作内容包括:(1)梳理传统喉块机构存在的问题,结合同步控制需求分析现有喉块机构优化设计方案及其优点。基于喉块控制系统性能,探讨喉块机构优化设计方案的控制系统方案,包括控制系统结构形式和控制系统的选择。(2)采用解析法和迭代法对喉块机构进行运动学正解和逆解分析,研究驱动机构和喉块机构的运动随时间变化的关系;采用拉格朗日方程对喉块机构进行动力学分析,研究驱动机构驱动力随时间变化的关系;建立喉块机构优化设计方案的多体动力学模型,仿真验证运动学和动力学理论分析的有效性。(3)基于喉块机构优化设计方案的运动学正解和逆解分析方法,提出喉块机构优化设计方案的几何误差和灵敏度建模方法,分析杆长误差和铰链间隙误差对机构的全局灵敏度系数和输出误差的影响规律。(4)根据喉块机构优化设计方案的控制性能需求,设计喉块机构控制系统框架和上位机软件功能,提出基于喉块机构位移的运动控制误差补偿流程,有效提高了喉块机构的运动控制精度。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 引言
  •     1.1.1 课题背景
  •     1.1.2 研究目的和意义
  •   1.2 喉块机构发展及研究现状
  •     1.2.1 喉块机构发展
  •     1.2.2 喉块机构国内外研究现状
  •   1.3 并联机构的发展及其应用
  •     1.3.1 并联机构的发展
  •     1.3.2 并联机构的应用
  •   1.4 论文主要内容
  • 2 喉块驱动机构与控制方案设计
  •   2.1 引言
  •   2.2 喷管段喉块驱动机构结构特征
  •   2.3 喉块机构运动性能控制方案
  •     2.3.1 喉块机构控制系统性能要求
  •     2.3.2 喉块机构控制系统方案结构形式和硬件系统选型
  •     2.3.3 喉块机构控制系统硬件的拓扑关系
  •   2.4 本章小结
  • 3 喉块驱动机构性能参数对喉块位姿和负载的影响关系研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 喉块机构建模假设
  •   3.3 喉块机构运动学模型建模
  •     3.3.1 喉块机构运动学逆解计算
  •     3.3.2 喉块机构逆解验证与误差计算
  •     3.3.3 喉块运动学正解计算
  •     3.3.4 喉块机构正解验证与误差计算
  •   3.4 喉块机构动力学分析
  •     3.4.1 喉块机构动能与势能分析
  •     3.4.2 喉块机构动力学模型和方程
  •     3.4.3 喉块机构动力学验证
  •   3.5 本章小结
  • 4 喉块机构误差灵敏度对喉块位姿影响关系研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 喉块机构误差对其位姿的影响规律分析
  •   4.3 喉块机构几何误差建模
  •     4.3.1 喉块机构几何误差分析
  •     4.3.2 喉块机构铰链间隙误差等效分析
  •   4.4 喉块机构灵敏度建模
  •   4.5 喉块机构灵敏度分析
  •   4.6 本章小结
  • 5 喉块机构控制系统程序开发
  •   5.1 引言
  •   5.2 喉块机构控制软件架构
  •     5.2.1 喉块机构控制系统组成
  •     5.2.2 喉块机构控制系统开发环境
  •     5.2.3 喉块机构控制系统框架
  •     5.2.4 喉块机构控制系统数据通讯
  •   5.3 喉块机构上位机程序界面开发
  •     5.3.1 上位机参数设置界面
  •     5.3.2 上位机运动控制界面
  •     5.3.3 上位机状态显示界面
  •     5.3.4 上位机安全警报界面
  •     5.3.5 上位机数据输入输出界面
  •   5.4 本章小结
  • 6 总结与展望
  •   6.1 全文总结
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  •   A.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
  •   B.学位论文数据集
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 罗欢

    导师: 刘静,万红

    关键词: 喉块并联机构,运动学,动力学,几何误差,灵敏度

    来源: 重庆大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 力学,航空航天科学与工程

    单位: 重庆大学

    分类号: V211.74

    总页数: 79

    文件大小: 4766K

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