收藏本站
《浙江大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

挖掘机器人虚拟样机建模技术及其应用研究

刘静  
【摘要】:针对挖掘机高效、节能和智能化的发展趋势,结合我国传统挖掘机行业新产品开发周期长、成本高、对挖掘机产品的评价和设计手段落后等现状,本文以863项目“非结构环境移动机器人的集成化智能控制关键技术研究(编号:2001AA422130)”和国家自然科学基金重点项目“机械广义优化设计理论、方法、技术及其实现和应用(编号:59635150)”为依托,首次运用虚拟样机这一近年来得到快速发展的先进技术开展挖掘机的高效、节能和智能控制技术的研究。重点研究开发一个集成多领域系统模型的挖掘机虚拟样机环境,作为挖掘机综合性能仿真评估平台,用于挖掘机节能和智能化策略的分析及优化,提高挖掘机的作业效率、节能效果和自动化水平。主要研究内容和特色如下: 1、针对挖掘机器人机、电、液和信息一体化的发展特点,提出挖掘机器人虚拟样机的建模策略和框架。根据抽象建模的需要将挖掘机器人分为有机关联的单学科系统级模型,即:动力学、机械、液压和控制四个子系统模型,为了得到一个综合的性能仿真平台,提出动力学、机械、液压、控制一体化建模技术。基于各个子系统的功能确定系统之间的参数传递关系,通过子系统模型的参数关联集成,以及数据接口设置,将各个子系统模型在ADAMS环境中实现集成,构成挖掘机器人的虚拟性能测试平台,以能够在此平台上对挖掘机器人的动力学、液压、控制系统进行仿真分析。 2、分别利用D-H方法和Newton-Euler方法推导了挖掘机器人运动学和动力学理论模型,在此基础上利用动力学分析软件ADAMS建立挖掘机器人的参数化机构仿真模型,利用三维造型软件Pro/E建立了挖掘机器人的机械部件模型并与ADAMS参数化机构模型进行集成,构成机械系统模型,在此模型上可以进行运动学和动力学可视化仿真分析。 3、针对现有挖掘机液压系统模型中液压缸子模型未能考虑因挖掘机不同位姿变化带来的质量分布以及外负载参数的变化,从而造成液压系统仿真模型误差较大的问题,提出了基于虚拟样机动力学解算的液压系统仿真模型的建模方法。由此得到的液压系统模型由于关联了系统动力学响应及外负载的变化,液压系统的状态参量与机构动作同步变化,可以更加真实精确地模拟挖掘机的工作状态。在此基础上建立了挖掘机器人节能控制和伺服控制系统模型,并在ADAMS中实现与液压系统模型的参数关联集成。 4、对数字化虚拟样机的精确性进行了研究和评估。针对挖掘机器人虚拟样机模型系统的复杂性,提出了定性分析和定量验证相结合的方法。定性分析主要是看仿真结果是否明显与基本物理定律矛盾,或与边界条件约束冲突。在定性分析的基础上进行定量验证,通过对模型中机构尺寸和约束进行验证保证了机构动力学模型的精确性。在此基础上验证液压系统和控制系统模型的精确性,分空载和加载两种工况分别设计单关节动作试验方案,在保证模型与实际系统初始运动姿态以及输入信号相同的条件下,测量关节运动位移、
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP242

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘双夏;刘静;冯培恩;;基于虚拟样机的挖掘机器人轨迹规划控制仿真和优化技术研究[J];中国机械工程;2005年21期
2 潘双夏;刘静;冯培恩;高峰;;挖掘机器人虚拟样机的机电液一体化建模与仿真[J];中国工程机械学报;2003年01期
3 刘静;甘屹;潘双夏;;基于虚拟样机的挖掘机器人液压缸内摩擦力确定方法研究[J];机械设计;2008年08期
4 杜湘瑜,尹全军,段红,黄柯棣;基于VRML-HLA的分布式虚拟样机环境的设计与实现[J];系统仿真学报;2004年11期
5 魏坚,张和明,张永康,徐路宁;虚拟样机产品信息集成技术研究与应用[J];计算机应用研究;2005年01期
6 李辉;基于Windows平台的三维虚拟样机CAD/CAE/CAM/PDM一体化解决方案[J];航空工程与维修;2000年02期
7 杜静,何玉林;基于Internet的虚拟样机设计[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年09期
8 杜中华,薛德庆,王兴贵;虚拟样机工程师对零部件实体模型的检验[J];机械;2003年04期
9 陈新元,曾良才,陈奎生,周云根;液压设备虚拟样机设计平台研究[J];系统仿真学报;2004年07期
10 曾庆良,王成龙,刘科研;复杂产品虚拟样机协同开发平台技术研究[J];山东科技大学学报(自然科学版);2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘双夏;刘静;冯培恩;高峰;;挖掘机器人虚拟样机的机电液一体化建模与仿真实现[A];中国工程机械学会2003年年会论文集[C];2003年
2 滕万秀;;多车连挂系统动力学性能研究[A];中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真学术会议论文集[C];2004年
3 陈德桂;童伟雄;;虚拟样机成为开发新型低压电器的关键技术[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十一届学术年会论文集[C];2002年
4 张豫南;王双双;张健;宋杰;;基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
5 杨林;张田文;柴旭东;;在复杂产品工程中对虚拟样机产品结构信息的集成[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年
6 张晓伟;姚红良;李小彭;闻邦椿;;基于虚拟样机的桩机动态特性分析[A];首届泛珠三角先进制造技术论坛暨第八届粤港机电工程技术与应用研讨会论文专辑[C];2004年
7 朴明伟;闫雪冬;兆文忠;;基于铁路客车虚拟样机的垂向主动悬挂研究[A];中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真学术会议论文集[C];2004年
8 张军辉;徐兵;杨华勇;;基于虚拟样机的轴向柱塞泵柱塞副性能研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
9 尧权;贾荣珍;王行仁;;飞行仿真模型库及虚拟样机建模环境的研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
10 王江云;王行仁;;飞机动力学虚拟样机分析研究环境[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;2002,成绩不俗[N];中国航天报;2003年
2 杭晓宁;ARJ21—机遇与挑战并存[N];中国航空报;2002年
3 晓舟;开发人机界面无需编程[N];中国计算机报;2001年
4 邹晓文;ESI集团和EASi公司结成战略合作伙伴[N];中国工业报;2003年
5 ;软件[N];计算机世界;2009年
6 中国航天科工集团公司科技委顾问、三院信息化总师 刘永才;打造国际一流数字化研究院[N];中国航天报;2011年
7 罗晖 杨朝晖;做信息化带动工业化的“国家队”[N];科技日报;2005年
8 平凡;开拓信息化建设新局面[N];中国航空报;2001年
9 刘继红;从虚拟世界中获得现实效益[N];中国汽车报;2000年
10 杨斌;汽车现代设计走到台前[N];重庆商报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘静;挖掘机器人虚拟样机建模技术及其应用研究[D];浙江大学;2005年
2 郝赫;多轴重型汽车刚弹耦合虚拟样机分析与匹配[D];吉林大学;2011年
3 张锦光;磁悬浮转子系统建模技术及其虚拟样机研究[D];武汉理工大学;2010年
4 刘贤喜;机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究[D];中国农业大学;2001年
5 杨仕;摩托车动态设计及其性能评价方法研究[D];重庆大学;2009年
6 张大庆;液压挖掘机工作装置运动控制研究[D];中南大学;2006年
7 杨忠炯;地下铲运机多体系统虚拟样机建模及系统动态特性仿真研究[D];中南大学;2007年
8 钟小强;个性化产品快速响应设计方法研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 杜湘瑜;基于综合集成的虚拟样机测试与评估理论和方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 张健红;商用车驾驶室正面摆锤碰撞试验机研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘仙船;基于虚拟样机的斜柱塞泵仿真研究[D];西南交通大学;2010年
2 于海涛;虚拟样机图形视与总线模拟实现[D];西北工业大学;2004年
3 杨哲;砂锯多体系统虚拟样机建模及动态性能研究[D];山东大学;2010年
4 邵东伟;玉米根茬收获机的仿真研究[D];佳木斯大学;2010年
5 张文凯;升沉补偿实验台虚拟样机设计及系统节能研究[D];中国石油大学;2011年
6 李硕;液压起重机虚拟样机实验系统研究[D];福州大学;2004年
7 杨洪征;基于ADAMS的履带车辆差速转向机构虚拟样机分析[D];山东理工大学;2010年
8 朱长春;计入公差的随机虚拟样机三维零件生成方法研究[D];郑州大学;2010年
9 汤军;基于虚拟样机的门式起重机建模与动力学仿真[D];武汉理工大学;2011年
10 周云根;基于Solid Edge的液压虚拟样机平台的研究和开发[D];武汉科技大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026