曲柄滑塊機構動力學建模及其參數估計.pdf

1、本文以包裝機械產品中廣泛應用的曲柄滑塊機構為研究對象，對其進行了運動學和動力學的模型建立、計算機仿真研究以及對機構中的不確定參數的估計。目的是為了更好的研究曲柄滑塊機構的運動規(guī)律和動力學特性，從而為曲柄滑塊的動態(tài)設計打下堅實的基礎。
　　矩陣法是目前應用最為廣泛的建立平面多剛體系統(tǒng)動力學方程的一種先進方法。矩陣法屬于絕對坐標法，描述剛體的位置時采用剛體質心關于系統(tǒng)參考基的笛卡爾坐標；描述剛體的姿態(tài)時采用剛體關于系統(tǒng)參考基的一個轉角

2、。這個轉角就是剛體轉動的“實坐標”，也就是轉角的一階導數是剛體轉動的角速度，二階導數是剛體轉動的角加速度。本文在分析了拉格朗日方程和哈密爾頓原理的基礎上，以矩陣法建立了曲柄滑塊機構系統(tǒng)的動力學方程，并對系統(tǒng)方程做了改進，即曲柄滑塊機構的系統(tǒng)動力學方程直接用滑塊的位移、速度和加速度三者的關系體現出來。接著分別用MATLAB和ADAMS軟件對曲柄滑塊機構進行了數值模擬和動力學模擬仿真，兩者的仿真結果表明所建立系統(tǒng)動力學方程能正確反映曲柄滑塊

3、的運動規(guī)律和動力學特性。最后通過實驗來研究曲柄滑塊機構的運動規(guī)律和動力學特性，結果表明本文所建立的動力學模型的正確性。
　　對于曲柄滑塊機構中的不確定參數，本文選取了具有代表性的滑塊和滑動面之間的摩擦系數和曲柄轉盤質量作為估計對象。最小二乘法是處理參數估計問題最常用的方法之一，它的優(yōu)點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法，以較少的迭代次數得到了摩擦系數和曲柄轉盤質量的實際值。數