平面铰链四杆机构的动力和控制设计

刘忠刚

摘要：机电工程目前广泛应用于各行各业的生产当中，提高其动力控制和设计有效性，可以促进工业生产质量的提升。基于此，本文主要分析平面铰链四杆机构的动力和控制设计原理，探讨具体的控制和设计路径，以提高机械动能减少应力不可控现象，缓解噪音和不稳定。

关键词：平面铰链四杆机构;动力控制;不稳定现象

引言：目前的机电系统运行可能会受到扭曲波动的影响，造成一系列的机电生产不安全以及不稳定的现象，影响机电使用的寿命和产品输出的质量。通过平面铰链四杆机构进行动力控制和设计，主要是采用建模分析和仿真分析的方法，降低扭矩波动造成的影响，提高机构性能稳定程度，并用遥控控制的方法来减少机电的恶化情况。

一、平面铰链四杆机构动力和控制特征

广义的机构研究主要是指应用计算机和网络技术，来对机电设备的动力问题、刚性化问题进行研究，实现智能化拓展机构学的研究范围，狭义上的机构研究主要是指对操控方法、控制轨迹以及运动动力学进行全面分析。平面铰链四杆机构主要是应用微型机构和微驱动器的方法来对机构进行拆解，集成在一个多晶硅片上控制微小运动，并采用组合驱动方式减少机构中的摩擦，通过仿生机构来提高整体的运行效果。现代平面铰链四杆机构控制主要是采取驱动源控制方法，可以提高整个机构的运动能力和承载能力，并且机构的柔性较好可以应用轨迹综合调节、参数控制、函数综合调节等方法进行自动化输出与输入。其动力学控制和设计就是基于这种电机的数学模型以及机构系统的仿真分析，提高运行效果。

二、平面铰链四杆机构动力与控制路径

进入到数字化时代，平面铰链四杆机构控制系统精度和速度不断提升，演化出了一个由简单到复杂，由量变到质变的辩证发展过程。这种控制理论主要是通过多个系统的联合，在精密加工的情况之下，结合PID控制系统，达到一种精确自动识别的效果。

（一）结构控制设计

平面铰链四杆机构的动力设计采用闭环控制系统方法，可以结合开环控制系统的相应回路控制，实现一个信号的直接传输与反馈：

①这种正向与负向的结合统一方法，可以全面提升数据的修正精准值。闭环控制系统还可以提高阶层响应的积极程度，整体表现稳准快。不仅具有数据上的精准性，还具有判断方面的收敛性，可以用上升时间来进行差异化的数据描述。平面铰链四杆机构动力与控制路径还可以结合PID控制器的参数设定方法，对于机器的比例系数和积分时间进行全面调整，避免在后续使用的过程当中控制器参数不可调，而造成系统修改问题上升。

②技术人员可以依赖原有的工程经验，也可以根据参数PID控制器的具体设定方法来计算反应曲线，应用衰减法来进行模拟，完成最后的调整步骤。PID控制主要是通过比例控制和积分控制方法，来对系统误差进行全面判定。将增大的误差进一步减小，直到无限趋近于零，调整后的微分控制可以全面反馈。避免较大惯性造成机器误差增大，这种误差无限趋近于零时抑制误差就可以达到零的状态，在这种情况之下引入比例这个差值，可以良好的改进PID控制器在调节过程当中的被动状态，从而消除误差，提高系统运行的稳定性。调节过程当中还要对控制器的参数和结构进行现场的校验和调整，应用原有的历史数据进行分析，结合现场施工经验，提高机电设计的稳定程度。

（二）微机控制系统

微机控制系统主要是通过接口电路、传感器、执行元件、机构系统来对机电设备的运行进行全面的控制，目前经过数字化的发展，数控机床和微处理器已经成为了主要的控制元件，在这些机械装置之间发挥着有效联系的作用。

第一，电机的平面铰链四杆机构控制仿真设计，主要是基于PID控制器对于相应的原理进行系统性调整。在微机运算的支持之下，调节比例环节、积分环节和微分环节反映出信号的偏差，减少调节的时间，应用PID控制器对微机控制系统进行仿真模拟分析。可以在不同的输出角度之下调整系统差值，提高机电工作的效率和机电工作的质量。仿真分析可以结合专家系统PID控制方法减少误差，在不同的情况之下提高误差的设计分析等级，从而判断最大减小速度。

第二，技术人员还可以采用非线性PID控制器的方法提高快速调节的效果，应用非线性控制器，采用比例控制方法，加入微分量调节超导机构作为线性参数，纳入到动态分析当中，考虑到非线性变化特征进行响应度的分析。充分判斷增益参数以及微分增益参数，当微分增益参数逐渐增大时，进行响应速度分析协调控制生产判断非线性函数取值。

例如，在仿真分析当中，波动系数为0.5484，在PID微分控制之下，波动系数约等于0.3325，调整之后的波动系数可以达到3.6836，因而这种平面铰链四杆机构的波动速度可以取得一个有效的控制效果，调整后的系统时间约为0.48。在这种控制状态之下，波速波动能均可以得到良好的控制，扭矩波动状态得到显著改善。在日后生产当中可以基本满足机构部分的运行要求，达到控制器的性能。

在未来发展当中，还要针对减小机构输入扭矩波动的机构进行仿真设计，避免机电设备运行当中受源动力和摩擦力、重力惯性的叠加应力的影响，造成机器转动速率增加的危害，或者加剧有害噪声有害振动。通过平衡的方法减少速度波动与输入扭曲波动之间的差值，从而起到一个质量平衡设计的效果。

结论：综上所述，在数字化的当下，机电系统的优化设计在工业生产当中越来越重要，只有满足机电设计的质量要求和稳定性要求，对于机构速度波动与输出力矩波动的峰值进行全方面的计算，才能够起到优化设计效果。从本分析可知，研究平面铰链四杆机构仿真设计与动力控制，有利于建立全面的数学分析模型，通过仿真系统达到一个平衡振动降低噪音的效果。因而，我们要加强PID控制器的系统方法，总结改善输入力矩波动剧烈现象，提高设计的平稳性能，降低结构设计的复杂程度，提高系统的动态性能。

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