欠驱动桥式吊车抗摆控制的匹配设计方法

目的研究欠驱动桥式吊车在水平运动过程中的负载抗摆问题.方法采用匹配设计方法,通过匹配条件,使开环系统与闭环系统的动力学方程匹配.结果通过求解由匹配条件建立的偏微分方程,通过特征方程法确定闭环系统的质量矩阵、势能函数及阻尼矢量,并得到使系统稳定的控制律.结论仿真结果表明,通过匹配设计方法得到的桥式吊车抗摆控制器,不仅在短时间内实现了负载的抗摆,同时小车也具有良好的位置跟踪性能,小车到达指定位置和负载摆角趋于零的时间基本一致,表明了此方法的有效性和可行性.     

基于遗传算法的起重机模糊控制研究

针对起重机的定位和防摆控制,设计了两个模糊控制器,分别对小车的位置和负载的摆动进行控制。并将遗传算法和模糊控制相结合,利用遗传算法对模糊隶属度函数、比例因子和量化因子进行优化,提高了模糊控制器的自适应和自学习能力,改善了系统的控制性能,从而实现了起重机的精确定位和消摆,提高了起重机的工作效率。仿真结果表明该方法的有效性。     

基于模糊控制的桥式起重机防摆控制研究

近年来,随着智能控制理论的发展,模糊控制理论的研究已经应用到起重机的自动控制方面。本文在建立了桥式起重机的非线性数学模型的基础上,完成了模糊防摆控制器的设计,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真分析。通过仿真结果对比分析,与常规PID控制器相比,位置环和摆角环采用模糊控制器取得了较好的防摆效果,响应速度快,稳态精度高。     

舰载特种起重机轨迹跟踪吊重防摆控制

针对舰载特种起重机系统轨迹跟踪吊重防摆控制问题,基于起重机系统串级形式的动力学模型,推广了李亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法．该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,以实现减小吊重摆角．控制系统仿真结果表明该控制方法在控制起重机机械臂各关节平稳的跟踪给定轨迹的同时,能够实现吊重在三维空间的防摆控制。     

一级倒立摆系统摆上舞蹈控制

倒立摆是一个典型的高阶次、多变量、非线性的不稳定系统.研究一级倒立摆系统摆上舞蹈控制器设计,实现了摆杆的摆起控制、稳定控制、小车任意位置控制、"快四一慢四"姿态控制和摆杆超级大旋转控制等.应用软切换的控制方法防止了在摆起控制器及平衡控制器切换时的剧烈抖动作用.为避免实际运行过程中小车撞墙现象的发生,设计了PID控制器来对小车的位置进行限制.基于直线一级倒立摆系统完成了摆上舞蹈的实物控制.     

变绳长三维吊车系统防摆与定位控制研究

针对吊车系统在三维运动过程中其钢丝绳的长度变化不定,其系统又是一个激励不足的欠驱动机械系统,提出对其模型的部分解耦与模糊控制相结合的控制策略,以实现系统的准确定位与防摆控制.通过实验仿真表明,此控制策略能使系统的最大摆角控制在4°～7°之间,系统的准确定位时间也控制在很短的时间内;此控制策略不但简化了其复杂的数学运算,而且提高了系统的控制精度,缩短了系统的调节时间,使其具有良好的动态性能.     

基于模糊自适应和优化阻抗的双机器人力/位主从协同控制方法

多机器人协同作业广泛用于多机协同搬运、冲压、焊接等领域,具有更高的精度、更灵活的工况执行能力。协同系统的插补算法与力/位控制性能共同决定了协同作业的轨迹平滑性和稳定性,也直接影响着系统的承载性能与作业质量。本文主要针对双机器人协同搬运过程中的力/位控制技术,展开了深入研究。首先,分析了双机器人协同搬运工况的夹持特征和受力状态,建立了协同搬运系统的理想数学模型。接着,依据主从机器人二阶阻尼系统的数学模型,采用双机器人主从协同控制模式,分别设计力/位控制策略。提出主机器人采用基于理想位置的优化模糊自整定位置控制,从机器人采用基于主机器人位置偏差的优化细菌觅食算法的阻尼控制,并进行了控制模块的设计工作。然后,在MATLAB中编译了细菌觅食算法主体及其代价函数,在Simulink中搭建控制系统。最后,对整个控制器模块进行了联合仿真。仿真结果如下：主机器人的最大位置误差缩小到1.53mm,从机器人的最大力误差缩小到0.038N。从机器人追踪主机器人的位置误差控制在0.18mm内,且从机器人可在0.2s内快速修正主从速度偏差。仿真结果表明：相比常规PD控制,本文所述控制方法可减少约40%的最大追踪误差,且有效消除了力追踪过程中的过零振荡现象,提高了系统的实时追踪动态性能。     

模糊趋近律滑模变结构的二级倒立摆系统控制仿真

运用一种模糊趋近律滑模控制策略,将模糊逻辑控制与趋近律相结合,推导设计出模糊趋近律的滑模变结构控制器,并对二级倒立摆系统进行了有效控制.仿真结果表明这种控制方法既保证了趋近运动的快速性,又保留了滑膜控制系统的鲁棒性,同时有效地抑制了系统抖振.     

基于过程的电梯支架压铸模装配质量控制

电梯支架零件质量要求较高,模具结构复杂,模具装配质量直接影响到电梯支架产品的外观和使用性能.为了保证电梯支架压铸模具装配质量,提高装配效率,采用基于过程的模具零件尺寸控制和模具装配流程控制,对大型复杂压铸模具的装配质量控制方法进行了研究探索.研究发现,基于过程的模具装配质量控制,能够较好地解决大型复杂压铸模具在装配过程中的诸多问题,提高模具装配质量和装配效率.     

机器人轴孔装配视觉伺服技术

目的研究轴孔装配在机器人生产过程中的关键技术,研究利用视觉伺服系统调整卡阻位置误差的方法,提高装配的精度.方法对机器人轴孔装配作业进行分析,并采用基于力/位置的控制方法.结果建立了工件重心位置与轴孔轴线的误差模型,从而推导出了机器人轴孔装配卡阻运动规律.结论视觉伺服技术和力/位置相结合控制方法,可以有效地提高机器人轴孔装配的精度和速度,从而提高轴孔装配的质量.     

船用起重机三索限位式防摇摆装置设计

针对如何减小吊重的摇摆问题,设计一种基于三索限位的机械式防摇摆装置。利用3根防摇索牵引吊钩,限制吊重的空间位置,实现防止吊重摇摆的目的。建立起重机的运动学模型,分析工作过程中3根防摇索的长度变化。建立吊重系统的动力学模型,分析防摇摆过程中3根防摇索的张力设定与防摇摆效果的关系。搭建船用起重机防摇摆装置试验平台进行验证,证明了所提出的防摇摆控制方案的正确性,所设计的防摇摆装置在实际应用中具有良好的防摇摆效果,整体防摇摆效果可以达到61%以上。     

自适应神经模糊推理系统在起重机稳钩控制中的应用

起重机小车─吊重系统具有多变量、非线性和钢丝绳长度不确定性的特点,造成吊物移动过程中摇摆很难控制.提出一种基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的控制方法应用于起重机的稳钩控制,该方法采用反向传播算法(BP)和最小二乘算法(LS)的混合算法对小车─吊重系统样本数据进行学习,调整各变量的隶属度函数,自动产生模糊规则.仿真结果表明,这种控制方法对小车─吊重系统的摇摆角度和小车位置的控制过程具有良好的动态性能和较强的鲁棒性能,说明了自适应神经模糊推理系统在起重机稳钩控制中的有效性.     

微操作力提升系统控制策略实验研究

为了改进微操作力提升系统的性能,设计了一种新型的末端操作器,分析了末端操作器的工作原理,提出了适应操作者操作特性的速度和位移增量2种控制策略,并基于dSPACE实验平台对微操作力提升系统进行了实验研究.实验结果表明:速度控制策略和位移增量控制策略均可行,操作者施加较小的操作力,提升系统就能顺应人的操作升降负载,能够满足操作者提升操作的柔顺行要求.     

ARMG吊具辅助钢丝绳牵引式主动防摇方法

为提升自动化码头中自动化轨道式集装箱龙门起重机（ARMG）在无人驾驶起吊搬运工作中对吊重的防摇效果,提出一种采用吊具辅助钢丝绳作牵引的主动防摇方法,通过辅助钢丝绳对吊具施加牵引力抑制吊具的摆动,消耗其摆动动能,从而减小吊具偏摆幅值,将其摆动幅度控制在安全范围内,实现防摇目标.建立主动防摇系统动力学模型,利用功能等效原理将通过辅助钢丝绳施加的牵引力等效为系统中吊具的阻尼,通过求取满足防摇要求的阻尼获得实际所需的牵引力.对不同小车运行方案以及不同典型垂荡高度下的主动防摇过程进行仿真,获得吊具对应的摆动响应以及通过辅助钢丝绳施加的牵引力大小,仿真结果验证了提出防摇策略的有效性以及等效阻尼计算的正确性.以上海振华重工集团生产的某型ARMG为实验对象,在典型垂荡高度下进行试验,试验结果验证了提出的主动防摇方法的可行性及其在实际起吊工作中的实用性.     

新型二维压电移动机构

采用双压电晶片振子为移动机构的驱动源,提出可以实现二维平面移动的新型压电驱动机构。分析了压电驱动机构的工作特点,探讨了实现驱动运动的工作机理。指出该机构是通过控制机构驱动"足"产生的驱动力和接触面之间的摩擦力之差实现机构的定向运动的。设计研制了新型二维压电移动机构的载物工作台实验装置,并进行了实验研究。实验证明该装置可以实现沿规定方向的运动,并可以通过电路设计进行控制,且具有一定的承载能力。     

一种无功补偿装置设计与仿真

通过建立一个不含滤波电容的电感负载交直交换流电路,利用输出滞后系统电压1/4工频周期的SPWM控制方法,使电感负载与系统感性负载发生能量交换,达到电感代替电容补偿系统感性无功的效果。并通过Y/△三相变压器连接3个配合工作的单相补偿电路,消去单相补偿电路中较大的3次谐波,使三相补偿电路不含低次谐波。基于该原理,提出一种在电力系统无功补偿中利用电感代替功率电容的控制方法,并研究该无功补偿装置的参数设计。有利于无功补偿器容量和电压的提升,减少由功率电容带来的冲击电流,提高了工作可靠性和降低了设备成本。用仿真软件建立算例电路检验补偿效果,并论证了补偿方法。     

Particle image velocimetry for an automatic cooling device using temperature-sensitive magnetic fluid

An automatic cooling device has been developed by using a temperature-sensitive magnetic fluid as the coolant. A particle image velocimetry (PIV) system was used to measure the flow velocity of the fluid inside the loop. The efficiency of the device under varying conditions such as the heat load and the power of cooling were experimentally investigated. The effect of cooperation between external magnetic field and thermal field on the performance of the device was studied. As expected, a continuous flow induced by the thermal and magnetic field was observed in the loop, where heat was transferred by the circulating magnetic fluid. The synergic effect between the magnetic field and the temperature gradient has impact on the performance of the device.