【摘要】某型設(shè)備樣機(jī)調(diào)試過(guò)程中暴露出強(qiáng)度、剛度不足問(wèn)題，經(jīng)分析得出主要是由于電動(dòng)缸支點(diǎn)位置布置不合理，從而使樣機(jī)在調(diào)轉(zhuǎn)過(guò)程中電動(dòng)缸推力過(guò)大。通過(guò)對(duì)該設(shè)備電動(dòng)缸支點(diǎn)位置進(jìn)行仿真優(yōu)化研究，優(yōu)化后電動(dòng)缸推力與優(yōu)化前相比大幅減少，從而解決了上述問(wèn)題。優(yōu)化過(guò)程中，同時(shí)對(duì)該設(shè)備中控制系統(tǒng)關(guān)注的角速度、電機(jī)功率進(jìn)行了仿真優(yōu)化，最終使控制系統(tǒng)的魯棒性得到了提高。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)缸；支點(diǎn)位置；仿真優(yōu)化；推力；角速度；電機(jī)功率；魯棒性

電動(dòng)缸是一種使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺母絲桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲桿的直線運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，與液壓缸、氣缸的功能一樣。與傳統(tǒng)的執(zhí)行元件液壓缸及氣缸相比，電動(dòng)缸具有運(yùn)動(dòng)速度更快（可達(dá)1600mm/s）、精度更高、控制性能優(yōu)越等特點(diǎn)，所以在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電動(dòng)缸一般分為直線式電動(dòng)缸和折返式電動(dòng)缸。

1.背景

某型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示，通過(guò)折返式電動(dòng)缸推動(dòng)構(gòu)件I繞支點(diǎn)3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與構(gòu)件I固連的負(fù)載繞支點(diǎn)3轉(zhuǎn)動(dòng)，即：通過(guò)交流伺服電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載繞支點(diǎn)3轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高低調(diào)轉(zhuǎn)。

圖9 優(yōu)化后角速度曲線

4.其它參量的仿真優(yōu)化

上述設(shè)備作為一種機(jī)電一體化系統(tǒng)，力只是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)主要關(guān)注參量，但在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中更關(guān)注設(shè)備的其他參量，如角速度、電機(jī)功率等。

從圖6-9中可以看出，優(yōu)化前設(shè)備的高低角速度非線性很明顯，優(yōu)化后則平緩了很多。對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，優(yōu)化后設(shè)備的魯棒性更好。而對(duì)于電機(jī)功率，優(yōu)化前后電機(jī)的最大功率基本一致，這也進(jìn)一步驗(yàn)證了電機(jī)功率主要由負(fù)載決定。

5.結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中，基本上所有的設(shè)備都屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)。如本文選用的設(shè)備，類似產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)中也大量存在，如挖掘機(jī)、鏟土機(jī)等工程機(jī)械、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)床等。在這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中如果按照設(shè)計(jì)者的以往工作經(jīng)驗(yàn)直接開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)，最終制造出來(lái)的樣機(jī)往往在調(diào)試過(guò)程中會(huì)暴露出很多問(wèn)題，嚴(yán)重的話甚至?xí)斐蓸訖C(jī)報(bào)廢。所以在與本文類似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，優(yōu)先進(jìn)行支點(diǎn)的仿真優(yōu)化工作是非常必要的。

參考文獻(xiàn)

[1]聞邦椿主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010，1：97.

[2]劉衛(wèi)國(guó)主編.MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].長(zhǎng)沙：高等教育出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：劉峰（1982—），男，江西吉安人，學(xué)士，工程師，主要從事無(wú)源電子戰(zhàn)系統(tǒng)研究。