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专利号: 2016105478339
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种缩短空行程定位时间的振镜电机运动规划方法,其特征在于,包括步骤S1:根据振镜机构的几何模型,建立包含运动学自由度的装配体有限元模型,并创建含运动学自由度的非线性动态响应有限元模型;

S2:设定参数化运动函数,并将其作为边界条件施加到所述包含运动学自由度的非线性装配体有限元模型中;

S3:利用所述振镜机构含运动学自由度的非线性动态响应有限元模型和所述的参数化运动函数边界条件,并进行振镜机构非线性有限元模型的解算,获得所述振镜机构在所述参数化运动函数边界条件作用下的运动响应曲线,实时计算相对于定位终止位置的位移、速度信息;

S4:利用所述相对于定位终止位置的位移、速度来实时判断振镜机构是否满足定位精度要求,重复执行步骤S3中的振镜机构非线性有限元模型解算,直到满足定位精度要求,并获取该终止时刻与运动规划终止时刻之差为所用残余振动衰减时间长度Tres;

S5:将所述残余振动衰减时间Tres以及运动驱动时间Tplan求和得到整体运动定位时间Ttotal(=Tres+Tplan),并将最小化Ttotal作为优化目标;

S6:通过迭代收敛判定Ttotal是否为最小值,若Ttotal为最小值,则对应迭代过程中的运动规划参数为最优参数,若Ttotal不是最小值,则基于梯度优化算法计算运动参数的优化搜索方向与搜索步长,并更新S3步骤中的参数化运动函数,返回S3步骤进行迭代计算。

2.如权利要求1所述的缩短空行程定位时间的振镜电机运动规划方法,其特征在于,步骤S1中创建含运动学自由度的非线性动态响应有限元模型的方法包括步骤S11:根据振镜机构的三维几何模型进行有限元网格划分及材料属性定义操作,建立振镜机构的有限元模型;

S12:在机构部件的运动关节处创建运动副约束,从而在有限元分析环境中建立振镜机构包含运动学自由度的装配体有限元模型;

S13:在驱动关节施加参数化运动函数边界条件;

S14:创建完整的非线性有限元分析解算模型。

3.如权利要求1所述的缩短空行程定位时间的振镜电机运动规划方法,其特征在于,步骤S4中判断振镜机构是否满足定位精度要求的方法包括步骤S41:对步骤S3中获得的振镜机构定位末端的残余振动历程的位移、速度信息进行快速傅里叶变换和带通滤波信号处理(或者仿真模型中分别测量各模态信息),获得振镜机构的各阶固有频率ωi(i=1..n)及其对应的振镜机构残余振动历程中的位移si(t)、速度vi(t)信号;

S42:利用所述固有频率ωi与位移si(t)、速度vi(t)信号获得各阶固有频率ωi所对应的位移si(t)及速度vi(t)时域历程曲线,并利用公式 获得各阶固有频率ωi所对应的能量包络线Ei(t),所述能量包络线Ei(t)的幅值为振镜机构在t时刻固有频率ωi所对应时域运动历程能量的等效弹性势能最大位移;

S43:对所述各阶固有频率ωi所对应能量包络线Ei(t)进行叠加,获得总能量包络线ESum(t);

S44:将所述总能量包络线ESum(t)的幅值与运动机构许用位移误差值比较,当总能量包络线ESum(t)的幅值小于运动机构许用位移误差时,则在该时刻振镜机构满足定位精度要求。