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相似文献
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1.
孟祥冬  何玉庆  韩建达 《机器人》2020,42(2):167-178
针对飞行机械臂系统移动接触作业问题,使用了一个力/位置混合控制框架,用以控制飞行器系统持续可靠地接触外部环境同时保持一定大小的接触力,并实现在接触过程中的期望轨迹跟踪.首先将作业空间分成2个子空间--约束空间和自由空间,并分别进行力控制和位置控制.对于力控制问题,证明闭环无人机系统是一个类弹簧-质量-阻尼系统,然后在约束子空间中设计逆动力学控制器来实现接触力控制.自由飞行空间中的运动控制依靠轨迹规划和位置控制器来实现.最后,开发了基于六旋翼飞行机器人的单自由度飞行机械臂系统,在飞行状态下进行接触墙面并跟踪倾斜直线轨迹的实验.结果显示本文所使用方法能够保证在平稳移动的同时控制期望的接触力.  相似文献   

2.
陈钢  黄泽远  江涛  李彤  游红 《控制与决策》2024,39(1):112-120
针对影响多臂抓取稳定性的接触力不平衡和接触振动问题,提出多臂空间机器人力分配和柔顺控制策略.首先,分析满足多臂稳定抓取的力学条件,基于摩擦锥约束设计抓取力安全系数,并将其引入力优化模型进行抓取力分配,实现目标物体稳定抓取条件下受力最小;然后,分析抓取过渡过程的振动成因,设计基于动能消耗的末端输出力控制策略实现快速振动抑制和柔顺抓取;最后,设计机械臂末端控制律切换策略,一旦在抓取过渡过程中发生接触脱离可引导其快速返回物体表面.仿真结果表明,所提出方法提升了稳定抓取安全裕度,显著降低了机械臂末端的振动幅值、持续时间和接触力,提升了空间机器人多臂抓取目标操作的稳定性和柔顺性.  相似文献   

3.
针对接触式超声在机自动测厚中可靠接触难题,提出了超声探头与被测工件之间接触力控制方法,制定了基于接触力实时反馈的闭环控制策略,建立法向接触力计算模型,设计了接触力调控量向机床位移校正量转化的阻抗模型与接触力滑模变结构控制器,在Simulink环境下对控制模型进行了数值仿真,验证了算法有效性,可实现超声在机测厚中恒定接触力精确跟踪控制。在所研制的测量系统中进行了测量实验,结果表明超声在机扫描测厚接触力控制误差在4N以内,实现了超声在机自动扫描测量过程中的接触状态保持,保证超声传感器输出信号稳定,测厚误差明显减小。  相似文献   

4.
飞行机械臂系统的接触力控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对飞行机械臂系统的接触力控制问题,本文首先从理论上证明了闭环无人机系统具有与弹簧-质量-阻尼系统一致的动态特性.基于飞行机械臂接触状态下力的分析,得到了无人机水平前向接触力与系统重力和俯仰角之间的动态关系,进而分析出接触力控制可以不使用力传感器来实现.根据阻抗控制思想,提出了飞行机械臂系统接触力控制方法,即通过同时控制位置偏差和对应姿态角度来实现接触力的控制.给出了单自由度飞行机械臂系统动力学模型,对应分析出系统的稳定性.开发了基于四旋翼飞行器的单自由度飞行机械臂系统,并进行了实际的飞行实验,验证了所提出接触力控制方法的有效性,同时也证实了所开发系统的可靠性.  相似文献   

5.
针对机械臂末端安装串联弹性执行器(Series Elastic Actuator,SEA)与环境或工件接触作业工况,考虑SEA端部负载对接触面压力随机械臂运动姿态变化的问题,研究一种具有重力补偿的SEA接触力控制方法。首先分析了一种基于滚珠丝杆模组的SEA与Staubli TX90 组合的力控制实验装置结构,建立了SEA与工件接触过程的动力学模型,提出了一种具有输入重力补偿的PD型SEA弹簧力控制方法,该方法在没有接触力传感器的情况下,依据机械臂关节角对SEA端部负载进行重力输入补偿,通过检测弹簧压缩变形量,计算并反馈弹簧力实现对接触力的控制。最后通过SEA与正弦面工件接触力控制实验,并对力传感器采集的接触力信号进行频谱分析,验证了所提出控制方法的有效性。  相似文献   

6.
对于存在结构正反馈的振动主动控制系统,传统的基于有限冲击响应的自适应前馈控制器设计方法难以同时保证控制系统稳定与良好的控制性能.本文在分析正反馈对前馈控制系统影响的基础上,基于无限冲击响应控制器设计模式,提出一种结合前馈自适应控制器和反馈自适应控制器的混合自适应振动主动控制方法.其中前馈自适应控制器采用参考传感器采集到的扰动相关信号作为参考信号,反馈自适应控制器通过构建扰动的估计量作为参考信号,控制器参数更新采用Landau参数递推算法.以一典型的具有固有正反馈性质的机械振动系统为控制对象,给出了该混合自适应控制算法的详细推导过程以及稳定性和收敛性分析过程,得到了算法稳定与收敛的严格正实条件以及相应放松严格正实条件的要求.在此基础上,通过构建实时振动主动控制实验平台,针对多种振动扰动开展对比实验分析.相关实验结果验证了本文提出的混合自适应振动主动控制方法的可行性和有效性.  相似文献   

7.
基于力/力矩信息的面向位控机器人的阻抗控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
为了克服末端接触点距离力传感器中心较远时,力传感器测量实际接触力的局限性,分析实际作用力与测量力/力矩值之间的关系,利用力传感器信息或力矩信息得到位置控制方向和力控制方向.根据位控与力控方向对机器人末端进行参考轨迹规划,在阻抗控制律中应用参考比例因子调节参考轨迹.基于力误差信息通过模糊推理调节参考比例因子的大小,使生成的参考轨迹适应未知表面的变化.实验结果表明,所提出的控制方法能实现未知工件表面的恒力跟踪.  相似文献   

8.
振动与力加载耦合的电液伺服系统具有集成模拟被测试件在振动与加载耦合工况下动态性能的优势,针对振动模拟对力加载系统产生的干扰多余力问题,提出了一种力干扰观测器,以提高加载力跟踪精度.首先,建立了振动与力加载耦合的电液伺服控制系统的数学仿真模型;其次,利用递推增广最小二乘算法辨识了力加载系统闭环传递函数;然后,利用零相差跟踪技术设计了力加载系统的前馈逆模型;最后,设计了力干扰观测器,搭建了水平向振动与力加载耦合的电液伺服系统实验台,仿真和实验验证了提出的力干扰观测器可有效降低由于振动扰动而产生的干扰多余力.  相似文献   

9.
形状记忆合金(SMA)是智能材料中的一种,具有功率重量比大、质量轻、无噪音等特性.作为驱动器有利于结构的小型化和轻型化.然而SMA的非线性、多映射的迟滞特性严重影响了输出力的精确控制.为此,本文提出了基于扰动补偿策略的自适应控制方法用于SMA输出力的精确控制.首先,搭建了SMA驱动的手指实验装置,建立了机理模型;其次,采用状态观测器对系统的总扰动进行了实时估计;最后,基于机理模型设计了自适应控制器,并进行了阶跃信号、正弦信号、抗负载扰动实验.实验结果表明,基于扰动补偿的自适应控制方法不需要系统精确建模,参数调节方便.在保证系统稳定和跟踪精度的同时,具有较强的鲁棒性.  相似文献   

10.
未知环境下的机器人视觉/力觉混合控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
李二超 《控制与决策》2010,25(3):430-432
在实际的接触型作业任务中,需要在控制位置的同时控制末端执行器与环境之间的接触力.针对这一问题,通过力反馈信息对未知环境中的法线方向进行估计,并采用最小二乘方法估计图像雅可比矩阵.提出一种基于视觉/力觉的混合控制算法,给出了视觉/力觉混合控制的约束条件,对视觉采用变结构控制器,力控制采用PI控制器.实验结果表明,该策略具有较高的力控制精度和曲线跟踪能力.  相似文献   

11.
Bonhoeffer-van der Pol 方程的混沌控制   总被引:1,自引:2,他引:1  
基于延时反馈混沌控制方法和相空间压缩法,提出了一种改进的延时控制方法,即:将空间压缩作为系统状态变量的一种约束施加到延时反馈混沌控制中.以Bonhoeffer-van der Pol系统为例,数值验证了此改进方法的有效性.结果表明:对于具有单个吸引子的混沌系统,此方法可以将混沌系统很快控制到一个期望的周期轨道上,与原始的延时反馈方法相比减少了恢复时间.对于具有多个混沌吸引子的系统,通过增加适当的相空间限制器,可以快捷地将系统稳定在嵌入于不同混沌吸引子中的期望周期轨道上.  相似文献   

12.
工业机器人自适应力控制的新方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
肖继忠  曾向秋 《机器人》1996,18(4):193-200
机器人力控制系统的稳定性对接触环境刚性的变化很敏感,为了解决这一问题,本文首先建立了一种机器人与刚性环境相接触的动力学模型,然后,基于Popov超稳定理论设计出了一种机器人自适应力控制算法,该算法通过辨识环境刚性以获取与接触环境相适应的力控制反馈增益系数,理论分析和实现结果都证明这种方法在环境刚性大范围变化时,均能获得的控制效果。  相似文献   

13.
针对目前柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制方法忽略了不同重力影响下的机械臂驱动力变化,导致柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制效果较差的问题,提出了基于PMSM驱动的柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制方法。基于构建PMSM驱动数学模型,采用PMSM的矢量控制方法,分析驱动力矩矢量。根据驱动力矩矢量分析结果,分析不同重力环境下有、无摩擦时的驱动力矩。构建柔性关节模型,分析其在不同重力环境下遇到的重力释放问题,使用自适应反演滑膜控制方法,设计控制率,保证机械臂能够按照既定的方向运动,使机械臂具有鲁棒性。根据柔性关节空间机械臂动力学特性,分析不同重力环境下基于PMSM驱动力矩,确定重力项是随之发生改变的。设计控制器,构建动力学模型,确保空间阶段能够最大限度跟踪运动轨迹。实验结果表明,所提方法X轴、Y轴的末端跟踪结果均与实际运动轨迹一致,误差为0。关节控制力矩在时间为3s时,出现了最大为0.5N.m的误差,说明所提方法的跟踪控制效果较好。  相似文献   

14.
A method for the remote control of a space robot is proposed for the case of large delays in the transmission of control signals from the Earth to the local robot control system and in feedback signals. The method involves the use of the model of the space robot and its current environment with the simulation of gravity conditions at the ground control center. In this model environment, the operator should carry out the required actions by controlling the space robot model in the master-slave mode using an arm with six degrees of freedom capable of reflecting the interaction force of a model robot working tool with models of the objects of the environment. The arm movement trajectory and the law of time variation of the reflected interaction force vector are program-based for the local space robot control system and should be executed by it upon reception from the ground control center. The robot’s possible erroneous actions generated by the inevitable inaccuracy of the environment model are compensated by the proposed method of programmed trajectory correction. In accordance with it, in order to generate correction signals, additional information received from different sensors is used. These sensors can be installed on both the model and space robot itself. This information includes data on the mutual position of a robot’s working tool and models of the objects of the environment, as well as on the interaction forces between them. The paper presents a detailed theoretical justification of the proposed approach and experimental results that confirm the theoretical conclusions.  相似文献   

15.
A simplified approach to force control for electro-hydraulic systems   总被引:11,自引:0,他引:11  
In this paper, a Lyapunov-based control algorithm is developed for force tracking control of an electro-hydraulic actuator. The developed controller relies on an accurate model of the system. To compensate for the parametric uncertainties, a Lyapunov-based parameter adaptation is applied. The adaptation uses a variable structure approach to account for asymmetries present in the system. The coupled control law and the adaptation scheme are applied to an experimental valve-controlled cylinder. Friction modeling and compensation are also discussed. The experimental results show that the nonlinear control algorithm, together with the adaptation scheme, gives a good performance for the specified tracking task. The original adaptive control law is then simplified in several stages with an examination of the output tracking at each stage of simplification. It is shown that the original algorithm can be significantly simplified without too significant a loss of performance. The simplest algorithm corresponds to an adaptive velocity feedback term coupled with a simple force error feedback.  相似文献   

16.
空间电磁对接的非线性控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
空间电磁对接技术能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的不足,对接装置具有较高性价比,在小卫星领域具有广阔应用前景.空间电磁对接控制具有强非线性特性,论文综合采用反馈线性化理论及PD控制方法对该控制问题进行研究.首先基于反馈线性化理论线性化控制模型,根据空间电磁对接任务特性分析其适用性;基于线性化模型,将空间电磁对接路径跟踪问题转换为跟踪误差渐近稳定问题,采用基于扩展卡尔曼滤波的PD控制方法设计控制律;最后本文做了仿真分析,其中考虑了电磁力模型误差和地球非球形J2项的影响.理论研究与仿真分析表明:该控制方法能有效解决空间电磁对接控制的强非线性问题,对外界干扰、模型误差具有较好鲁棒性.  相似文献   

17.
为了改善双边遥操作的力反馈性能,本文根据从端操作臂上的传感器检测的目标距离信息,设计了新 的PD 双边控制器.证明了系统的稳定性条件,并通过单自由度双边遥操作实验系统,对提出的控制方法进行了实 验验证.实验结果表明,当从端操作臂靠近目标时,主端操作臂产生了逐渐增大的反馈力.这种控制策略为操作者 安全实现遥操作任务提供了有效手段.  相似文献   

18.
本文在多指手协调控制的基础上,提出了协调混合阻抗控制方法。在不同方向引入位置或力控制的物体目标阻抗,根据多指手协调控制的动力学方程设计计算力矩控制器,并对BH-1手抓持物体在自由空间和受限空间运动进行了仿真研究。结果表明,采用协调混合阻抗控制可使物体在被抓持过程中按期望的位置和力轨迹运动,且具有较好的动态性能。  相似文献   

19.
20.
ABSTRACT

This paper describes the contact force control on an unmanned aerial vehicle (UAV) developed to inspect the floor slabs of bridges. Our UAV is equipped with a three degree-of-freedom manipulator on top of the UAV body. To control the UAV for stable contact with the slab surface, the impact force should be considered. The impact force is modeled based on Hertzian contact stress. The control strategy of the UAV is cascade control separated into attitude control and position-force control. The attitude, position and force feedback are PID control. The force feedback is integrated into the position feedback seamlessly, and the output of the force feedback is added to the desired end-point position of the manipulator. This paper focuses on contact of the UAV and the floor slab. Therefore, the UAV is modeled considering the impact force in the vertical direction. The control method in the vertical direction is described, and then the altitude control and the contact force control are assessed. The altitude of the UAV was controlled with a 0.45?[sec] delay during ascending and 1.76?[sec] during descending. The UAV could control the contact force with mean error 1.61 ± 1.08?[N] while the desired contact force was 3?[N].  相似文献   

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