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1.
柔性连接倒立摆系统的控制与实现   总被引:11,自引:2,他引:9  
丛爽  张冬军 《控制工程》2004,11(6):506-510
柔性连接的倒立摆系统是在直线倒立摆系统的基础上引入自由振荡环节,使闭环控制系统的响应频率受到弹簧振荡频率的限制,从而增加了对该系统控制器设计的难度。在建立被控系统动力学模型的基础上,通过数学分析,应用线性二次型最优控制策略进行状态反馈控制器的设计,成功地将柔性连接倒立摆系统稳定地平衡在倒立状态。仿真以及实际系统的实验均验证了所采用方法的有效性。最后对所实现的控制器的控制性能进行了分析。  相似文献
2.
柔性关节机器人基于柔性补偿的奇异摄动控制   总被引:7,自引:0,他引:7  
传统的奇异摄动方法仅适用于关节具有弱柔性的机器人的控制.为了解决这一问题,设计了关节柔 性补偿器,大大提高了关节的等效刚度,从而消除了关节柔性对该方法的限制,使得奇异摄动方法能够应用于关 节具有一般柔性的机器人系统中.此外,对于慢子系统的控制,选择以投影算法作为参数估计规律的自适应控制 器,并证明了它的渐近稳定性.该控制策略没有关节柔性限制,不需要连杆加速度及其微分信号,便于工程应用. 最后以本实验室的柔性关节机器人为研究对象进行了实验研究,验证了所提控制策略的有效性和可行性.  相似文献
3.
柔性连接倒立摆的最优控制及状态观测器的应用   总被引:7,自引:5,他引:2  
本文研究具有柔性连接的倒立摆系统的动力学特性,通过数学分析提出应用线性二次型最优控制策略设计状态反馈控制器,利用降阶状态观测器获得不易测量的振动小车位置,控制倒立摆系统稳定地平衡在“倒立”状态,最后通过仿真实验证明了此种方法的有效性。  相似文献
4.
The design of a robust nonlinear position and force controller for a flexible joints robot manipulator interacting with a rigid environment is presented. The controller is designed using the concept of feedback linearization, sliding mode techniques, and LQE estimation methodologies. It is shown that the nonlinear robot manipulator model is feedback linearizable. A robust performance of the proposed control approach is achieved by accounting for the system parameters uncertainties in the derivation of the nonlinear control law. An upper bound of the error introduced by parametric uncertainties in the system is computed. Then, the feedback linearizing control law is modified by adding a switching action to compensate the errors and to guarantee the achievement of the desired tracking performance. The relationship between the minimum achievable boundary layer thickness and the parametric uncertainties is derived. The proposed controller is tested using an experimental flexible joints robot manipulator, and the results demonstrate its potential benefits in reducing the number of sensors required and the complexity of the design. This is achieved by eliminating the need for nonlinear observers. A robust performance is obtained with minimum control effort by taking into account the effect of system parameter uncertainties and measurement noise.  相似文献
5.
基于DSP/FPGA的反步法阻抗控制柔性关节机械臂   总被引:2,自引:1,他引:1  
针对柔性关节机械臂与环境接触时的柔顺控制问题,提出一种反步法阻抗控制方法,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的稳定性.该方法是在建立柔性关节机器人模型的基础上,将李雅普诺夫函数选取与控制器设计相结合的一种回归设计方法.它从系统的最低阶次微分方程开始,逐步设计满足要求的虚拟控制,最终设计出真正的控制器.轨迹跟踪和阻抗控制实验结果表明,该方法是有效而可行的.  相似文献
6.
In this paper, a robust stable fuzzy control design based on feedback linearization is presented. Takagi–Sugeno fuzzy model is used as representing the nonlinear plant model and uncertainty is assumed to be included in the model structure with known bounds. For this structured uncertainty, the closed system can be analyzed by applying the perturbation system stability analysis to the fuzzy feedback linearization systems and a sufficient condition is derived to guarantee the stability of the closed-loop system with bounded parameter uncertainties. Based on the developed analysis method, we can design a robust fuzzy controller by choosing the control parameters satisfying the robust stability condition.  相似文献
7.
8.
The increased complexity of the dynamics of robots considering joint elasticity makes conventional model-based control strategies complex and difficult to synthesize. In this paper, a model-free control using integrated PID-type learning and fuzzy control for flexible-joint manipulators is proposed. Optimal PID gains can be learned by a neural network learning algorithm and then a simple standard fuzzy control could be incorporated in the overall control strategy, if needed, for enhancing the system responses. A modified recursive least squares algorithm is suggested for faster learning of the connection weights representing the PID-like gains. Simulation results show that the suggested simple model-free approach can control a complex flexible-joint manipulator to meet stringent requirements for both transient and steady-state performances.  相似文献
9.
基于新型补偿控制策略的柔性关节控制器设计   总被引:1,自引:0,他引:1  
柔性关节机器人控制系统中存在不确定性扰动、摩擦力、参数变化以及建模误差等问题,而常规PID控制无法兼顾稳定性和控制精度的要求,为此设计了一种基于新型补偿控制策略的柔性关节鲁棒控制器.控制器设计中,将摩擦力分为线性和非线性两部分,扰动分为确定性和不确定性两部分:机器人自身结构相关量、确定性扰动以及摩擦力的线性部分可以通过前馈补偿器进行有效控制:摩擦力的非线性部分、系统参数变化、不确定性扰动以及建模误差等通过所提的反馈补偿器补偿;并应用李亚普诺夫稳定性理论证明了该控制器的稳定性.最后在HIT 四自由度柔性机械臂上进行了该控制器的相关实验,实验结果表明该控制器具有良好的位置跟踪性能和鲁棒性.  相似文献
10.
具有力矩传感器的柔性关节的振动抑制   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对具有谐波减速器的柔性关节机器人容易产生振动的问题,设计了一种轮辐式力矩传感器.该力矩传感器安装于谐波减速器输出端和机器人臂杆之间,用于反馈机械臂反作用于关节的扭转力矩,从而能够直接获得关节的振动状态信息.基于该力矩传感器信息和计算的关节名义输出力矩,提出了一种新的振动抑制方法,在传统力矩负反馈PD控制器基础上通过增加名义输出力矩前馈补偿,实现了振动的快速抑制.建立了单关节控制实验平台,并进行了梯形轨迹跟踪振动抑制实验.实验结果表明:本文所提出的控制器不但能够快速抑制关节振动,而且不影响轨迹跟踪精度,从而解决了传统力矩负反馈PD控制器不能同时兼顾振动抑制效果和轨迹跟踪精度的问题.  相似文献
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