2R欠驱动平面柔性机械臂的位置控制策略与试验研究

针对同时具有被动关节和柔性杆的欠驱动平面机械臂,提出一种简单易行的分段位置控制策略。以2R欠驱动平面柔性机械臂为研究对象,建立机械臂的假设模态动力学模型,分析系统的动力学耦合特性与可控性。通过被动关节处制动器的开闭切换,研究平面柔性机械臂的分段位置控制策略,采用PID方法分别设计各阶段主动、被动关节的控制算法。最后,基于自行开发的欠驱动平面机械臂的试验平台及实时控制系统,完成了2R欠驱动平面柔性机械臂位置控制的试验研究。仿真和试验结果表明,主动关节和被动关节在各阶段都能很好地跟踪目标值,进而实现机械臂的操作任务,验证了所提控制方法的可行性和有效性,以及欠驱动柔性机械臂动力学模型的正确性。     

平面4自由度欠驱动机器人的位置和姿态控制

基于模糊控制理论,研究水平运动的4自由度欠驱动机器人位置和姿态控制问题。平面4自由度欠驱动机器人是具有冗余度和欠驱动双重特征的复杂二阶非完整系统,利用主动关节和被动关节加速度之间的耦合作用控制被动关节的运动,同时实现机械臂末端的轨迹跟踪和末杆的姿态控制。根据分层控制思想,提出双模态模糊PID复合控制算法,针对两个子任务分别设计控制器。通过Matlab和ADAMS的联合仿真验证算法的有效性,在基于可编程多轴运动控制卡的试验台上实现平面4自由度欠驱动机器人的位置和姿态控制试验。仿真和试验结果表明,所设计的模糊PID复合控制器对平面4自由度欠驱动机器人末杆的位置和姿态控制是可行、有效的。     

无根欠驱动冗余机器人动力耦合特性研究

无根多刚体系统和欠驱动冗余机器人系统实质上都属二阶非完整动力系统,其位姿空间约束方程不能满足控制要求,一般基于动力学方程对系统进行控制,即通过关节间动力耦合作用约束被动关节运动,因此此类机器人可控性分析的重点在于系统耦合运动特性研究。基于动力学虚设机构法及非完整系统微分变分原理,建立了无根欠驱动冗余机器人的动力学模型;针对虚设关节、主、被动关节进行动力学模型解耦,推导出了系统的二阶非完整约束方程及被动关节的加速度表达式;在此基础上,通过定义表征被动关节耦合运动的性能指标,针对不同位置主动关节输入参数对被动关节可控性的影响进行了仿真分析,得到了提高无根欠驱动冗余机器人可控性的有益结论,为实际欠驱动冗余机器人输入控制提供了参考。     

欠驱动机器人动力学运动规划的动态子空间法及控制

欠驱动机器人的关节空间运动是通过主、被动关节间的动力学耦合实现的,系统运动可能发生动力学耦合奇异,使欠驱动机器人的动态操作性能严重降低。针对一般具有任意多个被动关节的开链欠驱动机器人系统,基于动力学分析提出一种优化控制方法,其核心是在欠驱动机器人的全部耦合运动空间中,根据动力学耦合操作性度量,动态构造有限个覆盖全部耦合运动空间的具有最佳耦合度的子空间,使发生在这些子空间中的耦合运动具有余度驱动的特点,从而实现提高欠驱动机器人的动力学耦合度的优化控制。提出的方法通过平面四连杆机器人进行仿真,仿真结果证明了这种方法是可行的。     

欠驱动仿袋鼠跳跃机器人动力学耦合研究

根据袋鼠的生物结构及运动特点,建立了具有欠驱动关节的仿袋鼠跳跃机器人模型。以此模型为基础,分析系统的主动关节与被动关节之间的加速度耦合效应。采用拉格朗日方方法建立了机构的动力学方程。结合实例,运用Matlab软件对机器人进行仿真分析,给出了机器人全局单关节耦合变化规律。结果表明:仿袋鼠跳跃机器人的踝关节与欠驱动关节间存在足够大的耦合并且通过动力学耦合来控制欠驱动关节的位置是可能的。动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计和驱动装置位置有重要作用。     

基于T-S模型的欠驱动机器人非脆弱保性能H_∞控制

讨论了欠驱动机器人系统的非脆弱保性能H∞控制问题。利用欠驱动机器人关节间的动力学耦合控制被动关节到达理想位置,进而对其进行锁定,将欠驱动机器人系统转化为全驱动机器人系统。结合非脆弱保性能控制理论和H∞控制理论,提出了基于T-S模型的欠驱动机器人非脆弱保性能H∞控制策略,使其能够进行位置跟踪。两连杆机械臂的仿真验证了所提控制策略的有效性及实用性。     

三刚体液压欠驱动跳跃机器人研究

根据袋鼠的结构特点,建立了具有欠驱动关节的液动三刚体跳跃机器人模型,关节处加装扭转弹簧,实现了关节的柔性和储能。建立了机构在着地阶段的欠驱动动力学方程,分析了主被动关节间动力学耦合效应。结合实例求得液压缸驱动力变化规律与机器人理论姿态图。建立实体模型,并运用ADAMS进行欠驱动动力学仿真。结果表明:通过动力学耦合来控制欠驱动关节的位置是可能的,与理论姿态图对比结果也验证了所提出方案的可行性及所建模型的正确性。     

欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

运用有限元法,建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础,分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应,并针对欠驱动柔性机器人,提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较,在某个驱动器位置,柔性系统得到较大的耦合值,说明此时柔性系统更加有利于能量的传递,体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时,数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。     

考虑驱动器特性的柔性弹跳机器人的轨迹跟踪控制

针对弹跳机器人存在的欠驱动问题以及轨迹跟踪控制问题,提出了电机和液压混合驱动的欠驱动仿生柔性弹跳机器人系统。首先建立欠驱动柔性弹跳机器人的运动学模型,通过5次多项式规划、主动关节和被动关节的动力学耦合关系得出各关节转角的变化规律,然后比较了考虑驱动器特性和不考虑驱动器特性时质心的运动规律。其次,建立考虑驱动器特性的机器人完整动力学模型,采用部分反馈线性化和极点配置相结合的方法对其进行运动控制。最后,仿真证明柔性关节能提高机器人弹跳性能,提出的控制方法是可行的。     

欠驱动机械臂多轴耦合控制轨迹跟踪实验

对于水平3自由度欠驱动机器人的末端轨迹跟踪,两主动关节同时耦合控制被动关节是研究的一个难点。文章以以模糊控制为理论基础,采用多输出控制策略,编制出了多输出模糊控制器,在水平3自由度欠驱动机械臂实验台上进行末端轨迹控制,实现了两主动关节同时耦合控制被动关节的目的。所得试验结果与单输出控制策略的末端轨迹控制进行了对比分析,结果表明,多输出控制比单输出控制有更高的控制精度。     

电液多变量位置系统的解耦控制

采用对角矩阵法对电液比例双阀控缸位置耦合控制系统进行解耦设计。并在实验装置中得到了实现。解耦控制中,针对结构耦合和外扰力作用,分别采用了反馈解耦和反馈全解耦方案,实验结果表明,该方法具有较好的解耦效果,且仅需采用两液压缸活塞的位移值就能实现,算法简单,易于工程应用。     

控制环境与内部控制制度的发展

先以解释内部控制的概念入题，进一步阐述了内部控制的主要内容。继而从内部控制包括的五要素中，进一步论述了我国企业内部控制发展的控制环境中存在的问题，并提出优化内部控制环境的对策。     

提高混凝土泵排量控制可靠度的冗余控制策略

混凝土泵排量控制的电气系统一般采用一路控制通道,一旦该控制信号通道出现故障,则泵将停止正常工作。为提高混凝土泵排量控制的可靠度,介绍了一种基于冗余控制原理的四通道电气控制的技术方案。采用四冗余电气控制技术方案后,使泵排量控制的可靠性大为提高。     

发汗冷却系统的自校正控制

对发汗冷却系统的自校正控制问题进行了讨论,给出了一个基于实际观测的自 校正控制算法。根据单点或多点测温,应用最小二乘及最佳摄动法,确定气动加热面 边界热流密度。由热平衡方程给出输入函数控制律,数值仿真结果显示此方法可以 取得很好的控制效果。     

自适应PID控制与传统PID控制的无抖振切换

提出一个自适应控制器和一个传统PID控制器相互切换的控制方案,仿真结果表明,自适应PID控制方法在辨识精度、控制性能和跟踪能力等问题上可以和多模型自适应控制相媲美,从而省去了多模型自适应控制寻找大量合适模型集的不易,是一种简便有效的控制方法.     

智能自主控制在航迹控制系统中的应用

首先研究了自主式控制系统的关键问题,然后提出一种智能自主式航迹控制系统的结构,采用了模块化设计思想,对直升机对象的航迹控制系统进行设计.还给出了航迹自主控制关键功能模块的算法与具体实现.最后文章给出了系统数字仿真的结果,验证了系统的可行性.     

模糊控制系统中的干扰估计型前馈控制

本文针对一般模糊控制系统抗扰动特性较差的缺点，在系统中加入一个干扰估计环节，对不可测量或特性未知的干扰实现前馈补偿控制，以抑制此类干扰对系统输出的不利影响。通过分析和计算机数字仿真表明，按这种结构设计的控制系统，具有很好的抗干扰特性，同时对控制对象的模型化误差也有良好的鲁棒特性。     

模糊PID控制在滚转控制系统中的应用研究

针对广泛应用的PID控制系统,采用模糊控制相结合,生成模糊PID控制系统进行控制。利用MATLAB进行仿真与分析,研究模糊PID控制器对导弹滚转控制回路的舵机与弹体控制影响。仿真与分析结果表明,它能满足舵机鲁棒性与稳定性的控制要求,控制性能优于传统的PID控制,应用前景广泛。     

封闭式液位控制系统的PLC分段PID控制方法

提出了利用PLC进行封闭式液位控制系统的分段PID控制方法,针对封闭式液位控制系统只要超调就无法回到给定高度的特殊性,为保证系统不超调、调节时间短,采用分段PID控制,根据实际值与给定值的偏差大小,在不同的范围内采用不用的PID参数,可以提高系统的动态和稳态性能。     

基于模糊控制的多电机同步控制

以实现轧钢生产机组多电机同步控制为目标,设计了一个基于模糊PID控制算法的多电机同步控制系统.根据具体需要,舍弃了现场总线,提高了系统响应速度;通过控制变频器控制端子上输入电压的大小来调频调速,提高了系统的稳定性;最终实现了多电机的同步控制.