平面鉸鏈四桿機構的動力和控制設計

劉忠剛

摘要：機電工程目前廣泛應用于各行各業的生產當中，提高其動力控制和設計有效性，可以促進工業生產質量的提升。基于此，本文主要分析平面鉸鏈四桿機構的動力和控制設計原理，探討具體的控制和設計路徑，以提高機械動能減少應力不可控現象，緩解噪音和不穩定。

關鍵詞：平面鉸鏈四桿機構;動力控制;不穩定現象

引言：目前的機電系統運行可能會受到扭曲波動的影響，造成一系列的機電生產不安全以及不穩定的現象，影響機電使用的壽命和產品輸出的質量。通過平面鉸鏈四桿機構進行動力控制和設計，主要是采用建模分析和仿真分析的方法，降低扭矩波動造成的影響，提高機構性能穩定程度，并用遙控控制的方法來減少機電的惡化情況。

一、平面鉸鏈四桿機構動力和控制特征

廣義的機構研究主要是指應用計算機和網絡技術，來對機電設備的動力問題、剛性化問題進行研究，實現智能化拓展機構學的研究范圍，狹義上的機構研究主要是指對操控方法、控制軌跡以及運動動力學進行全面分析。平面鉸鏈四桿機構主要是應用微型機構和微驅動器的方法來對機構進行拆解，集成在一個多晶硅片上控制微小運動，并采用組合驅動方式減少機構中的摩擦，通過仿生機構來提高整體的運行效果。現代平面鉸鏈四桿機構控制主要是采取驅動源控制方法，可以提高整個機構的運動能力和承載能力，并且機構的柔性較好可以應用軌跡綜合調節、參數控制、函數綜合調節等方法進行自動化輸出與輸入。其動力學控制和設計就是基于這種電機的數學模型以及機構系統的仿真分析，提高運行效果。

二、平面鉸鏈四桿機構動力與控制路徑

進入到數字化時代，平面鉸鏈四桿機構控制系統精度和速度不斷提升，演化出了一個由簡單到復雜，由量變到質變的辯證發展過程。這種控制理論主要是通過多個系統的聯合，在精密加工的情況之下，結合PID控制系統，達到一種精確自動識別的效果。

（一）結構控制設計

平面鉸鏈四桿機構的動力設計采用閉環控制系統方法，可以結合開環控制系統的相應回路控制，實現一個信號的直接傳輸與反饋：

①這種正向與負向的結合統一方法，可以全面提升數據的修正精準值。閉環控制系統還可以提高階層響應的積極程度，整體表現穩準快。不僅具有數據上的精準性，還具有判斷方面的收斂性，可以用上升時間來進行差異化的數據描述。平面鉸鏈四桿機構動力與控制路徑還可以結合PID控制器的參數設定方法，對于機器的比例系數和積分時間進行全面調整，避免在后續使用的過程當中控制器參數不可調，而造成系統修改問題上升。

②技術人員可以依賴原有的工程經驗，也可以根據參數PID控制器的具體設定方法來計算反應曲線，應用衰減法來進行模擬，完成最后的調整步驟。PID控制主要是通過比例控制和積分控制方法，來對系統誤差進行全面判定。將增大的誤差進一步減小，直到無限趨近于零，調整后的微分控制可以全面反饋。避免較大慣性造成機器誤差增大，這種誤差無限趨近于零時抑制誤差就可以達到零的狀態，在這種情況之下引入比例這個差值，可以良好的改進PID控制器在調節過程當中的被動狀態，從而消除誤差，提高系統運行的穩定性。調節過程當中還要對控制器的參數和結構進行現場的校驗和調整，應用原有的歷史數據進行分析，結合現場施工經驗，提高機電設計的穩定程度。

（二）微機控制系統

微機控制系統主要是通過接口電路、傳感器、執行元件、機構系統來對機電設備的運行進行全面的控制，目前經過數字化的發展，數控機床和微處理器已經成為了主要的控制元件，在這些機械裝置之間發揮著有效聯系的作用。

第一，電機的平面鉸鏈四桿機構控制仿真設計，主要是基于PID控制器對于相應的原理進行系統性調整。在微機運算的支持之下，調節比例環節、積分環節和微分環節反映出信號的偏差，減少調節的時間，應用PID控制器對微機控制系統進行仿真模擬分析。可以在不同的輸出角度之下調整系統差值，提高機電工作的效率和機電工作的質量。仿真分析可以結合專家系統PID控制方法減少誤差，在不同的情況之下提高誤差的設計分析等級，從而判斷最大減小速度。

第二，技術人員還可以采用非線性PID控制器的方法提高快速調節的效果，應用非線性控制器，采用比例控制方法，加入微分量調節超導機構作為線性參數，納入到動態分析當中，考慮到非線性變化特征進行響應度的分析。充分判斷增益參數以及微分增益參數，當微分增益參數逐漸增大時，進行響應速度分析協調控制生產判斷非線性函數取值。

例如，在仿真分析當中，波動系數為0.5484，在PID微分控制之下，波動系數約等于0.3325，調整之后的波動系數可以達到3.6836，因而這種平面鉸鏈四桿機構的波動速度可以取得一個有效的控制效果，調整后的系統時間約為0.48。在這種控制狀態之下，波速波動能均可以得到良好的控制，扭矩波動狀態得到顯著改善。在日后生產當中可以基本滿足機構部分的運行要求，達到控制器的性能。

在未來發展當中，還要針對減小機構輸入扭矩波動的機構進行仿真設計，避免機電設備運行當中受源動力和摩擦力、重力慣性的疊加應力的影響，造成機器轉動速率增加的危害，或者加劇有害噪聲有害振動。通過平衡的方法減少速度波動與輸入扭曲波動之間的差值，從而起到一個質量平衡設計的效果。

結論：綜上所述，在數字化的當下，機電系統的優化設計在工業生產當中越來越重要，只有滿足機電設計的質量要求和穩定性要求，對于機構速度波動與輸出力矩波動的峰值進行全方面的計算，才能夠起到優化設計效果。從本分析可知，研究平面鉸鏈四桿機構仿真設計與動力控制，有利于建立全面的數學分析模型，通過仿真系統達到一個平衡振動降低噪音的效果。因而，我們要加強PID控制器的系統方法，總結改善輸入力矩波動劇烈現象，提高設計的平穩性能，降低結構設計的復雜程度，提高系統的動態性能。

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