曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模及其參數(shù)估計(jì).pdf

1、本文以包裝機(jī)械產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為研究對象，對其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的模型建立、計(jì)算機(jī)仿真研究以及對機(jī)構(gòu)中的不確定參數(shù)的估計(jì)。目的是為了更好的研究曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性，從而為曲柄滑塊的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　矩陣法是目前應(yīng)用最為廣泛的建立平面多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的一種先進(jìn)方法。矩陣法屬于絕對坐標(biāo)法，描述剛體的位置時(shí)采用剛體質(zhì)心關(guān)于系統(tǒng)參考基的笛卡爾坐標(biāo)；描述剛體的姿態(tài)時(shí)采用剛體關(guān)于系統(tǒng)參考基的一個(gè)轉(zhuǎn)角

2、。這個(gè)轉(zhuǎn)角就是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的“實(shí)坐標(biāo)”，也就是轉(zhuǎn)角的一階導(dǎo)數(shù)是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，二階導(dǎo)數(shù)是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度。本文在分析了拉格朗日方程和哈密爾頓原理的基礎(chǔ)上，以矩陣法建立了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，并對系統(tǒng)方程做了改進(jìn)，即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程直接用滑塊的位移、速度和加速度三者的關(guān)系體現(xiàn)出來。接著分別用MATLAB和ADAMS軟件對曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬和動(dòng)力學(xué)模擬仿真，兩者的仿真結(jié)果表明所建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程能正確反映曲柄滑塊

3、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性。最后通過實(shí)驗(yàn)來研究曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性，結(jié)果表明本文所建立的動(dòng)力學(xué)模型的正確性。
　　對于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的不確定參數(shù)，本文選取了具有代表性的滑塊和滑動(dòng)面之間的摩擦系數(shù)和曲柄轉(zhuǎn)盤質(zhì)量作為估計(jì)對象。最小二乘法是處理參數(shù)估計(jì)問題最常用的方法之一，它的優(yōu)點(diǎn)是可以平均掉測量噪聲的影響，對于噪聲和干擾有較好的魯棒性。文中采用最小二乘的離散遞推估計(jì)法，以較少的迭代次數(shù)得到了摩擦系數(shù)和曲柄轉(zhuǎn)盤質(zhì)量的實(shí)際值。數(shù)