基于逆动力学的机械臂鲁棒位置控制方法的设计

机械臂的位置控制准确度有利于提高机械臂工作的可靠性,为了提高机械臂工作过程中对位置控制的平稳性、快速性、准确性和鲁棒性,设计了一种基于逆动力学的机械臂鲁棒位置控制方法。通过对机械臂的电机系统进行分析,获取电机系统的动力学函数。利用转矩到位置转换方法和反演滑模控制方法,设计了一种逆动力学控制器,通过将滑模控制方法与反演控制方法相结合,形成反演滑模控制方法,获取电机转矩控制函数,以提高系统的鲁棒性能。利用转矩到位置转换方法,将获取的电机转矩与电机的当前位置信息相结合,用以求取机械臂的位置控制量,以实现对机械臂的位置进行快速、稳定、准确的控制。利用Matlab/Simulink软件对所设计的机械臂位置控制方法进行了实验验证。验证结果表明:所设计方法不仅能够快速、稳定、准确地对机械臂的位置进行控制,而且设计方法还具有较强的鲁棒性能,能够适应多种激励信号产生位置控制信息。     

基于重力补偿的机械臂PD控制系统研究

针对多关节机器人机械臂数学描述复杂、运动学分析困难的问题,采用逆动力学方法建立机器人双关节机械臂的动力学模型,并对重力项进行补偿,采用对重力矩准确估值的PD控制算法实现机械臂运动轨迹准确跟踪,能够满足机械臂定点控制的要求,具有无超调、初始力矩小等特点,通过仿真实验表明与理论分析结果一致,表明此控制方法的有效性。     

基于改进模糊滑模控制的机械臂运动轨迹仿真

为了避免机械臂运动轨迹受到外界干扰,提高轨迹跟踪精度,构造了多连杆机械臂动力学数学模型,推导了机械臂关节运动轨迹的误差函数.建立了机械臂模糊滑模控制法则,应用改进粒子群算法对模糊滑模控制系统进行了优化.采用Matlab软件对双关节机械臂运动轨迹进行仿真验证,并与其他控制方法的仿真结果进行对比,输出运动轨迹的仿真曲线.在有外界干扰的状态下,采用滑模控制的机械臂运动轨迹跟踪误差较大,输入转矩的跳动幅度较大,而采用改进模糊滑模控制的机械臂运动轨迹跟踪误差较小,输入转矩的跳动幅度较小.机械臂采用改进模糊滑模控制方法,控制系统能够避免外界干扰,机械臂运动相对稳定.     

存在振动的某机械臂控制研究

针对火炮自动装填系统机械臂的控制问题,建立了整个机械臂的简化模型,并推导存在振动的机械臂的动力学方程,以便在实验室进行研究。使用ADAMS与Matlab机电联合仿真系统对机械臂进行仿真。通过使用传统的PID控制方案和模糊自适应PID控制方案分别对机械臂进行仿真,对2种方案的结果进行对比。结果表明:模糊自适应PID控制的抗干扰能力较强,能够满足存在振动和变负载条件下机械臂的控制。     

基于自适应神经网络控制的机械臂运动轨迹跟踪误差研究

针对机械臂受到外界干扰时运动不稳定、轨迹跟踪误差较大等问题,提出了自适应神经网络控制方法。给出了机械臂动力学方程式,利用正反馈神经网络研究机器臂的动力学特性。设计了自适应神经网络控制系统,通过李雅普诺夫函数证明了该闭环系统的稳定性和收敛性。建立了机械臂模型简图,采用Matlab/Simulink软件对机械臂动力学参数进行仿真。同时,与PID控制系统仿真结果进行对比和分析。仿真结果显示,机械臂运动轨迹在受到外界干扰情况下,采用自适应神经网络控制运动轨迹跟踪误差较小,输入转矩波动较小。机械臂采用自适应神经网络控制方法,可以提高运动轨迹的控制精度,削弱了机械臂运动的抖动现象。     

柔性机械臂的位置主动控制

采用一次近似模型对柔性机械臂的运动跟踪主动控制问题进行研究,控制策略采用最优跟踪控制方法。仿真结果显示,一次近似模型能够较好地对柔性机械臂的动力学行为进行描述,最优跟踪控制方法能使机械臂到达期望的指定位置,并可使机械臂的残余振动得到抑制。     

RBF神经网络算法的非线性积分滑模控制机械臂运动轨迹误差研究

机械臂运动轨迹容易受到外界不确定因素的干扰,导致运动轨迹跟踪误差较大,振动现象较为严重,不能很好地满足机械臂的准确定位.建立了双关节机械臂模型简图,采用RBF(径向基函数)神经网络算法非线性积分滑模控制机械臂的运动轨迹.分析了RBF神经网络算法结构,推导了RBF神经网络算法非线性积分滑模控制方程式和在线补偿法则,引用李雅普诺夫函数证明机械臂控制系统的稳定性.采用Matlab软件对双关节机械臂运动轨迹跟踪误差进行仿真,并与PID控制系统的跟踪误差进行对比和分析.仿真误差曲线显示,机械臂运动轨迹在受到外界干扰因素的影响时,采用RBF神经网络算法非线性积分滑模控制方法,不仅跟踪误差较小,而且输入转矩波动幅度较小.机械臂末端采用RBF神经网络算法非线性积分滑模控制方法,提高了机械臂的定位精度,降低了抖动幅度.     

机械臂轨迹的阻抗滑膜控制

针对机械臂在接触操作物时进行移动时位置会产生偏差,导致两者之间会有作用力,该作用力将会对操作的物体产生破坏。所以先对机械臂采用滑膜控制,去控制机械臂更好的跟随路径。但是由于滑膜控制会产生抖振,所以改变滑膜控制的切换函数,减弱控制系统的抖振。在此基础上考虑机械臂末端位置的偏差,将阻抗控制和改进后的滑膜控制结合,减少滑膜控制中的抖振,控制机械臂末端力的接触力在合适范围之内,同时要让机械臂能够很好的跟踪预定曲线。仿真结果表明,双曲正切为切换函数的滑膜控制,能更好的降低控制器的抖振,而且将改进的滑膜控制和阻抗控制可以更好的控制机械臂末端的压力,同时机械臂末端也能将好的跟踪设定曲线。     

柔性宏刚性微空间机器人末端连续轨迹跟踪控制研究

对一类柔性宏刚性微结构的空间机器人系统进行了运动学和动力学建模,介绍了采用微机械臂快速精确运动来补偿宏机械臂由于弹性形变和振动产生的末端误差的设计方案,并对此进行了简化。在此基础上设计了两种控制方案。一种是对宏机械臂和微机械臂都采用PD(比例微分)反馈控制,另一种是宏机械臂采用PD控制而微机械臂采用滑模变结构控制。最后进行了仿真试验,比较了两种控制方案的不同控制效果,并得出补偿算法是有效的,且滑模变结构控制在该试验中优于PD控制的结论。     

机械臂固定时间观测器和自适应滑膜控制方法的设计

在机械臂轨迹跟踪控制过程中,当利用观测器对模型参数不确定性和外部未知动态扰动进行估计时,估计时间容易受扰动初值的影响,为此基于固定时间扰动观测器设计了一种自适应滑模轨迹跟踪控制方法。利用固定时间观测器的特性,在固定时间内获得机械臂内部模型误差和外部不确定扰动的估计,对扰动估计做出补偿,通过滑模控制策略实现机械臂的轨迹跟踪控制。针对滑模控制伴随抖震的特性,论文对滑模控制器的趋近律进行了抑制抖震的改进设计。通过仿真实验证明:基于固定时间扰动观测器的滑膜控制方法能够在固定时间内准确获取扰动的估计值,能够控制机械臂以高精度跟踪给定轨迹;通过与基于高阶扰动观测器的滑模控制方法进行仿真对比,验证了该方法在消除不确定扰动的基础上,能够有效地抑制系统抖振,并且跟踪误差能够在短时间内以指数速率完成收敛。     

基于多信号瞬时频率捕捉血压信号特定点的研究

针对动脉、静脉信号的特征点准确定位问题,着重讨论了采用改进小波进行动脉、静脉信号去伪存真处理的方法,并利用时频分析的瞬时频率跃变对动脉信号的特定点进行了定位仿真,提出了一种时频多信号关联的静脉特征捕捉和定位方法。研究结果表明,动、静脉波信号的特定点定位方法比传统方法更加准确。     

EtherCAT总线在伺服运动控制系统中的应用

为实现EthercAT现场总线在伺服运动控制系统中的具体应用,以五轴运动控制系统的研发为背景做了研究与测试.系统主站控制器采用爱迪纳控制技术(厦门)有限公司的ADX NC纯软件开放式数控系统,从站设备由EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片组成,并由此构建了一主一从的EthercAT网络结构.研究结果表...     

最优预处理方法的多小波PWM阀控制信号消噪

桑塔纳2000型轿车自动变速器有两个结构一样的PWM(Pulse Width Modulation)调节电磁阀.其理想的控制信号是标准的矩形波,但实际中的信号都受到不同程度的干扰.该文利用不同预处理方法的几个常用多小波对PWM电磁阀控制信号进行消噪处理.仿真计算结果表明:选择合适的预处理方法,利用多小波对信号消噪可以取得比传统小波更好的消噪效果.仿真结果验证了最优预处理方法的多小波PWM电磁阀控制信号消澡的可行性和有效性,从而为进一步提高电子控制单元ECU(electronic control unit)仿真测试台的性能提供有力依据.     

车厢可卸式垃圾车拉臂系统的刚柔耦合仿真分析

针对车厢可卸式垃圾车拉臂系统存在的所受负载不断变化、工况较多的问题,对拉臂系统在满载装卸过程中油缸力、拉臂作用力以及拉臂应力、应变的动态变化规律进行了研究,采用刚柔耦合的分析方法,通过机械系统动力学软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,建立了以拉臂为柔性体的刚柔耦合仿真系统,并进行了联合仿真分析,得到了拉臂系统所受作用力在不同拉臂转角、举升角时的变化值以及拉臂最大应力、应变发生的位置,验证了拉臂装配体强度及刚度要求符合设计要求.研究结果表明,刚柔耦合仿真能有效地模拟拉臂系统受力情况,与典型的工况方法相比,考虑动载对强度分析的影响,能更准确确定拉臂系统的危险工况,从而为拉臂系统的结构优化提供较为可靠的依据.     

一种用于涡街流量计的程控放大器

涡街信号的幅值随频率成平方关系而变化,输出信号幅值的差别很大。为了保证测量精度,要求信号幅值控制在一个合适的范围内。为此,采用数字电位器和低功耗运算放大器研制了一种程控放大器。通过TMS320LF2407A DSP芯片计算涡街信号的绝对平均值来确定和调节放大器的增益,以适应涡街信号幅值的变化。实验结果表明,程控放大器的设计和幅值调整方法是有效的。     

液体超声流量测量中的传播时间精度分析

液体超声流量高精度测量中使用传播时间法需要精确测量绝对传播时间和相对传播时间,针对绝对传播时间的基波信号不易得到的情况,提出了一种基波信号提取方法,通过设定能量和相位约束边界保证提取基波信号的准确性,划分流速分布区间根据实际测量流速自适应调整基波信号;通过仿真对影响相对传播时间精度的采样率、峰值搜索因素进行了深入分析;设计实验系统并在液压平台上对提出的方法和仿真分析进行验证,结果证明了基波信号提取方法的有效性和仿真分析的正确性。     

基于支持向量机的机械活塞疲劳信号检测方法

为避免机械活塞工作疲劳导致设备出现故障的问题,提出基于支持向量机的机械活塞疲劳信号检测方法。首先对机械活塞结构及工作原理进行分析,了解机械负载状态下活塞产生疲劳信号的原因,获取与疲劳信号相关的参数;然后将这些参数代入活塞理论损伤模型中,建立描述疲劳信号释放过程的疲劳损伤模型;最后在模型拟合端结合支持向量机,对疲劳信号进行分类,实现机械活塞疲劳信号的精准检测。试验结果表明,所提方法检测效率高、检测率高,具有一定应用价值。     

恒温培养箱的温度模糊控制

针对恒温培养箱中温度控制对象的时滞以及模型参数不确定的特性,提出了一种温度模糊控制方法。该方法不需要精确的系统模型,并克服了对象延迟滞后的特性。介绍了温度模糊控制器的设计,给出了系统实现电路,并通过Matlab进行了仿真。实验结果表明,该方法控制精度高、响应快,能满足恒温培养箱温度控制的要求。     

任意概率分布随机振动激励源的设计与实现

随机振动台是航空航天产品重要的研制、鉴定、可靠性及生产试验设备,提高振动模拟试验的逼真性和振动试验的效果都需要产生非高斯分布的随机激励信号.本文对具有给定功率谱密度分布的非高斯随机振动激励信号的生成技术进行研究与分析,使数字式随机振动控制系统可以同时具有频谱和幅度分布的控制能力.给出了采用数字信号处理技术高精度和快速地产生任意概率分布的随机振动时域激励信号的方法.采用这种方法得到的宽带随机信号的信噪比可达到70 dB,可用于精密随机振动台的驱动控制信号,准确地实现被试验产品的模拟实验.计算机仿真和实验结果也证实了该方法的正确性和有效性.     

TRANSLATION-INVARIANT BASED ADAPTIVE THRESHOLD DENOISING FOR IMPACT SIGNAL

A translation-invariant based adaptive threshold denoising method for mechanical impact signal is proposed. Compared with traditional wavelet denoising methods, it suppresses pseudo-Gibbs phenomena in the neighborhood of signal discontinuities. To remedy the drawbacks of conventional threshold functions, a new improved threshold function is introduced. It possesses more advantages than others. Moreover, based on utilizing characteristics of signal, a adaptive threshold selection procedure for impact signal is proposed. It is data-driven and level-dependent, therefore, it is more rational than other threshold estimation methods. The proposed method is compared to alternative existing methods, and its superiority is revealed by simulation and real data examples.