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基于拉格朗日的冗余驱动并联机构刚体动力学建模
  • ISSN号:1000-1298
  • 期刊名称:《农业机械学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP241[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TH112[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]山东科技大学机械电子工程学院,青岛266590, [2]山东科技大学土木工程与建筑学院,青岛266590
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51005138); 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金资助项目(BS2012ZZ008); 山东省泰山学者建设工程专项资金资助项目(tshw20130956); 山东科技大学杰出青年基金资助项目(2011KYJQ102);山东科技大学研究生创新基金资助项目(YCA120329)
中文摘要:

针对4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构的刚体动力学建模问题,基于拉格朗日方程建立冗余驱动并联机构动力学模型。首先,推导出4-UPS-RPU冗余驱动并联机构系统的动能表达式、势能表达式和作用于并联机构非保守力的等效广义力;然后,应用拉格朗日法建立4-UPS-RPU冗余驱动并联机构的动力学模型,为并联机构驱动力的求解以及整个机构的动力学分析奠定基础;最后结合算例,采用Matlab编程对动力学模型进行数值计算并绘制了机构驱动杆驱动力变化曲线,将上述分析结果与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了所建动力学模型的正确性。研究不仅为4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构动力学优化设计和控制等后续研究提供了理论依据,也为其他冗余驱动并联机构的动力学建模提供了可行的方法。

英文摘要:

To realize the rigid dynamics modeling of a novel 4-UPS( universal joints-prismatic pairsspherical joints)-RPU( revolution joints-prismatic pairs-universal joints) spatial 4-degree of freedom redundant actuation parallel mechanism,the Lagrange method was adopted. Firstly,the expression of kinetic energy and potential energy of 4-UPS-RPU redundant actuation parallel mechanism were educed,and the equivalent generalized force of non conservative force was analyzed. Secondly,the dynamics model of 4-UPS-RPU redundant actuation parallel mechanism was established by the Lagrange method,which was the foundation of the solution of driving force and dynamic analysis. Finally,the driving forces of 4-UPS-RPU spatial 4-degree of freedom redundant actuation parallel mechanism were solved by theoretical calculation and virtual simulation combined with examples,respectively. The numerical results obtained by solving the dynamics model of the 4-UPS-RPU parallel mechanism by Matlab were in agreement well with the virtual simulation results by ADAMS. The results can provide theoretical basis for dynamic optimization design and control of 4-UPS-RPU parallel mechanism,and also suggest a way of thinking about rigid body dynamics modeling for other redundant actuation spatial parallel mechanism.

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期刊信息
  • 《农业机械学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
  • 主编:任露泉
  • 地址:北京德胜门外北沙滩一号6号信箱
  • 邮编:100083
  • 邮箱:njxb@caams.org.cn
  • 电话:010-64882610 64867367
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1298
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1964/S
  • 邮发代号:2-363
  • 获奖情况:
  • 荣获中国科协优秀期刊二等奖,1997~2000年连续4年获中国科协择优资金,被列入中国期刊方阵,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42884