伺服系统的参数化建模与仿真

论文摘要

伺服系统在国防建设、工业生产、交通运输甚至家庭生活中都有重要的地位。为伺服系统设计人员研究开发高效,适用的辅助设计工具,以提高伺服系统设计的水平和效率,是重要的研究课题。本文研究伺服系统的参数化快速建模和联合仿真方法。首先介绍了动态分析模型的建模方法,分析了伺服传动系统的特点,并总结了当前国内外伺服传动系统建模与联合仿真的研究现状;其次采用集中质量法和有限元法相结合,建立了包括传动轴在内的n级齿轮传动系统扭转动力学模型和振动方程,推导出了系统质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,采用模态分析法和数值计算方法,对模型进行求解。然后利用联合仿真技术开发了伺服系统仿真分析平台,运用此平台,用户只需输入所需的参数,系统自动通过建模计算就可以得到伺服机构的静、动态特性,分析过程大为减少。最后分别以伺服试验台和机载天线座进行参数化建模与仿真来说明此分析平台的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文工作的目的和主要内容
• 第二章 动态分析模型的建模方法
• 2.1 引言
• 2.1.1 分析模型
• 2.1.2 伺服传动系统的特点
• 2.2 物理参数分析模型
• 2.2.1 拉格朗日运动方程
• 2.2.2 有限元建模
• 2.3 模态参数模型
• 2.3.1 固有频率和主振型
• 2.3.2 固有频率和主振型的求解
• 2.4 本章小结
• 第三章 伺服系统动力学建模
• 3.1 引言
• 3.2 伺服系统数学建模
• 3.2.1 齿轮传动系统动力学模型的建立
• 3.2.2 传动系统动力学方程
• 3.3 模型主要参数的确定
• 3.4 齿轮系统动力学方程的求解
• 3.4.1 传动系统动力学方程的求解方法
• 3.4.2 传动系统动力学方程的求解
• 3.5 本章小结
• 第四章 伺服系统仿真分析平台
• 4.1 伺服系统仿真分析平台的设计
• 4.1.1 伺服系统仿真分析平台的设计思路
• 4.1.2 开发工具的选择
• 4.1.3 仿真平台的组织结构
• 4.2 MATLAB与VC++的混合编程
• 4.2.1 混合编程的方法
• 4.2.2 Matlab引擎及其接口调用
• 4.3 仿真平台的特点及主要功能界面
• 4.3.1 软件特点说明
• 4.3.2 软件的功能界面展示
• 4.4 本章小结
• 第五章 伺服仿真分析平台的实例
• 5.1 伺服仿真分析平台的实例分析
• 5.1.1 单级传动齿轮系统
• 5.1.2 两级传动齿轮系统
• 5.2 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 论文存在的不足及研究展望
• 致谢
• 参考文献