华南理工大学学报(自然科学版)

作者：陈忠, 邱钰莨, 张宪民

单位：华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640

关键词：柔顺平台,优化设计,局部谐振阻尼,控制带宽,有限元分析,轨迹追踪

基金：广东省自然科学基金资助项目(2022A1515011263)

柔顺精密定位平台是精密装备的核心部件，其高速、高精度的定位操作要求平台具有高响应速度与良好的调节能力，被动阻尼可以有效地提升平台的快速响应能力。为了提升含局部谐振阻尼的XY柔顺定位平台的快速响应能力，该文提出了一种综合提升模态阻尼与固有频率的柔顺平台优化设计方法。首先，根据弹性理论以及卡氏第二定理，完成了平台刚度的解析建模与刚度综合，并推导了平台固有频率的表达式。然后，以控制增益最大为目标，建立了固有频率与共振区频响曲线面积构成的单目标优化函数、平台优化设计问题的数学表达式以及ABAQUS-Python-Matlab联合优化模型。为简化有限元计算的复杂度，基于平台一阶固频等效，建立了优化后平台的等效结构。通过对优化后的平台进行仿真分析，验证了固有频率解析表达式的正确性。最后，通过搭建实验平台，对含局部谐振阻尼的XY柔顺平台进行了静态、动态和轨迹追踪实验。结果表明，所提出的综合优化方法可使平台X轴和Y轴控制带宽分别提高7.42%和24.70%，并有效提升系统的轨迹追踪性能。

来源：2024年第12期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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