双柔性空间机械臂动力学建模与控制

大多数研究者在空间机械臂动力学建模时,只考虑了关节柔性或者臂杆柔性,并且通常采用假设模态法对臂杆的变形进行描述,但该方法仅适用于小变形情况。基于这种情况,采用自然坐标法对柔性关节进行建模和绝对节点坐标法对柔性臂杆进行建模,得到了既包含关节柔性又包含臂杆柔性的空间机械臂动力学方程,并能精确地描述臂杆的小变形以及大变形。利用5次多项式对关节轨迹进行规划,通过逆动力学得到关节的前馈驱动力矩;采用PID控制策略,作为反馈输入。在二连杆柔性关节柔性杆机械臂上进行数值仿真。仿真结果表明：该控制策略在实现关节轨迹跟踪控制的同时,也能有效减弱机械臂的振动。     

双连杆柔性臂的鲁棒轨迹控制

对双连杆柔性机械臂的轨迹跟踪控制提出了一种鲁棒控制方法。基于奇异摄动法将双连杆柔性机械臂系统分离为慢变和快变两个子系统，对两者分别采用滑模变结构控制和Ｈ＾∞控制，由此得出的组合控制则使系统精确跟踪期望的轨迹，抑制弹性振动。最后，通过实验台对本文提出的控制方法进行了实验研究。     

关于一类柔性机器人手臂镇定的理论研究

研究一类柔性机器人手臂的镇定。首先将系统描述为适当的Ｈｉｌｂｅｒｔ空间中的发展方程，再利用算子半群理论讨论了系统的稳定性，最后给出一类控制，使系统的弹性振动被抑制，同时保证机械臂工作姿态到位。     

柔性机械臂动力学模型与控制策略的综合评价

对目前应用的柔怀机械臂动力学方程进行了分析研究，揭示了采用传统动力学建模方法建立的动力学方程中存在的问题。研究了动力刚化地柔性机械臂减振控制的影响，系统地论述了柔性机械臂动力学模型与减振控制策略的关系，为进一步实现柔性机械臂减振控制提供理论基础。     

柔性充气空间飞行器姿态控制系统设计

针对充气空间飞行器刚柔耦合影响下的高精度姿态控制问题，提出基于自抗扰控制理论的姿态控制系统设计方法。建立刚柔耦合动力学模型，综合采用线性自抗扰控制、姿态机动路径规划、脉冲调宽调频调制、滤波处理等控制策略进行柔性充气空间飞行器姿态控制系统设计。通过数值仿真实验对所设计系统进行验证，并与传统PID控制进行对比分析。仿真结果表明，采用新方法设计的柔性充气空间飞行器姿态控制系统可以适应大角度姿态机动，能够有效抑制充气囊体的柔性振动，在节省燃料消耗的同时实现高精度姿态控制。     

基于状态反馈控制的柔性臂系统振动抑制

以典型的挠性结构——柔性臂为研究对象,建立了柔性臂系统的分布参数模型,在柔性臂上粘贴压电陶瓷片作为传感器和致动器,将分布参数模型转化为集中参数模型,最后针对柔性臂系统设计了状态反馈控制器。实验研究结果表明,柔性臂的低阶振动得到了很好的抑制。     

引入角加速度测量的柔性飞行器姿态控制方法

讨论大气层外细长型柔性飞行器的姿态控制问题,该问题的本质是在测量器件附加柔性影响的情况下控制刚体姿态跟踪指令。提出动态面姿态控制方法,以实现姿态指令跟踪。建立柔性形变的2阶动态模型,结合刚体角速度与柔性形变的关系建立非线性模型并设计卡尔曼滤波器。针对轨控发动机质心偏移等因素产生的干扰力矩,引入角加速度计的测量,经过陷波滤波器处理后得到各轴向的估计力矩,将其作为卡尔曼滤波器的输入。仿真结果表明,对于柔性飞行器,采用所提出的状态估计及控制方法,可以保证姿态跟踪误差在0.5°以内。     

基于DSP的柔性绳索并联机构控制系统

针对某被动防护系统对平台姿态的控制要求,设计了一种新型的柔性绳索并联机构,并为该机构设计一款控制系统。建立基准坐标系和动平台固连坐标系,在上述坐标系下分别用球坐标角和欧拉角表示动平台的姿态,并给出两种姿态表示的转换关系。分析该机构的运动反解模型,建立关于索长的PID控制模型。通过电机转动角度改变绳索的长度。根据建立的模型与控制要求设计控制系统的软件和基于DSP的硬件。最后通过实验和仿真验证：该控制系统各个模块工作稳定、高效,控制模型正确、有效,达到控制要求,实现了预期的功能。     

微型空间机械臂地面试验系统

为实现微型空间机械臂的关键技术,设计了一个微型空间机械臂地面试验系统。该系统由微型机械臂系统、双目视觉系统和卫星模拟器组成。微型机械臂系统采用上/下位机的控制结构,基于DSP2812和CPLD3128芯片开发。结果表明,基于卫星模拟器提供的微重力环境和双目视觉系统提供的视觉导引,微型机械臂系统能完成目标捕获、管路剪切、部件插拔等功能试验。     

多臂空间机器人操作大型目标的全身接触柔顺控制研究

多臂空间机器人操作大型目标时,由于受到来自目标把手的较大拖拽力,机器人无法对目标实施有效的操作和运动约束,这些无法预知的外部拖拽可能导致机器人支撑臂的损坏或者任务失败。为了应对上述挑战,提出了一种基于全身阻抗控制和独立导纳控制的组合式接触柔顺全身控制策略,分别在空间机器人多刚体系统质心层面构建机械阻抗特性和在每条机械臂建立导纳特性,实现对外部拖拽的有效管理。基于二次规划（QP）方法构建了系统控制器,将机器人全身运动行为统一起来,设计了包括全身柔顺控制和关节力矩优化在内的QP目标函数,用来实现接触柔顺控制。通过仿真和降维度气浮实验方法综合验证了上述方法的有效性。     

空间大型末端执行器柔性绳索捕获动力学研究

针对绳索式末端执行器缠绕及捕获卫星过程中的动力学问题,采用绝对节点坐标方法描述横观各向同性柔性绳索的缠绕运动,及卡尔丹角描述刚体卫星的姿态运动,并引入绳索与目标间的非线性动力学模型,建立包含末端执行器固定环和旋转环、绳索及被捕获卫星抓杆在内的刚柔耦合动力学模型。结合广义α法以及工程上常用的Scaling技术,利用Matlab开发了计算程序,实现动力学方程的高效精确数值求解。计算结果表明：此模型能较好地模拟柔性绳索缠绕及捕获卫星的过程,同时给出捕获过程中卫星姿态的变化及绳索的运动和受力情况,为实际工程中捕获机构的设计和试验提供一定的参考依据。     

Finite-time State Feedback Stabilization Method for a Class of Flexible Manipulators

Aimed at the finite-time stabilization problem of a class of flexible manipulators,a finite-time state feedback stabilization controller was proposed in this paper.Firstly,the nonlinear model of flexible manipulators was transformed into linear system through the exact state feedback linearization,and then using the finite time stabilization control method of the linear system,a finite-time state feedback stabilization controller was designed for the flexible manipulators.Furthermore,it was proved that all ...     

单柔性长鳍渡动仿生推进器的设计与实现

单柔性长鳍波动仿生推进器是一种模拟鱼类“尼罗河魔鬼”的长背鳍波动推进方式而设计的新型水下仿生推进装置。本文首先给出了波动仿生推进器的设计目标和总体设计思路，然后对柔性长鳍、机械结构、控制系统、致动器等进行了详细设计。最后，对系统进行了机械可靠性和密封性测试、电气联调、以及水池试验，并给出了相关的试验结果。研究结果表明系统的机械结构和密封特性满足设计要求，控制和传感系统工作稳定可靠。此外，水池试验结果也验证了柔性长鳍波动推进机理研究的相关结论。     

基于神经元控制的机械臂伺服系统设计

对于大功率的3自由度机械手臂,为保证系统具有较高的控制精度和较强的鲁棒性,采用神经元模型参考自适应设计系统方法,通过关节处的角传感器构成闭环系统,取线性自适应神经元作为神经元控制器,设计了基于神经元控制的机械臂伺服系统,实验研究表明,该系统具有较好的控制品质。     

柔性冲压技术在弹药生产中的应用

在14.5mm特种弹装配中引入柔性冲压技术,利用数字化控制实现冲压过程的速度、压力在线控制和人机隔离.其冲压成形过程分预压和终压2个阶段.柔性冲压的速度控制通过电控流量调节阀实现,压力控制通过比例压力阀完成.由此,弹药冲压以气动压力机代替机械式压力机完成.     

基于 EtherCAT 的柔壁喷管型面监测系统

为提升风洞柔壁喷管型面监测系统运行的安全性,设计一套柔壁喷管型面监测系统.结合柔壁喷管的实际特点,利用旋转编码器和行程开关实现柔壁型面位置监测,运用油压和直线位移传感器实现液压运行过程监测,搭建基于EtherCAT技术的环网,通过总线技术实现分布式采集和集中式数据处理,给出人机监测画面和实用的故障诊断方法.运行结果表明:该系统能实时有效监测柔壁喷管型面,提升柔壁喷管使用过程中的安全性.     

某球铰式柔性导引仿真与优化

为降低航炮武器系统供弹阻力,根据某直升机武器平台特点,设计基于无链供弹原理的球铰式柔性导引。 分析该球铰式柔性导引的基本结构和工作原理,建立闭合弹带在柔性导引中运动和受力情况的数学仿真模型,并根 据分析结果对导引结构进行优化;通过试验测试该柔性导引在不同工作条件下运动阻力的变化情况,分析影响其工 作性能的因素。结果表明：采用刚、柔结合的球铰式柔性导引能有效降低航炮武器系统供弹阻力,提高供弹可靠性。     

基于PLC气动机械手的控制系统

介绍一种基于PLC气动机械手的控制系统，其工作原理：当A流水线上的工件到位后，机械手便下降，用气夹夹紧工件，然后机械手上升，右移到B流水线上方，接着机械手下降，随即气夹释放工件到B流水线上，最后机械手全部复位。