六自由度转台鲁棒控制的研究

本文针对六自由度转台（又称并联机器人），分析了它单自由度运动情况下负载质量与模拟台运动位姿的关系以及负载质量的变化范围，然后在系统鲁棒性分析的基础上，将负载质量按照变化区间进行划分，并会对每个变化区间设计了各自相应的鲁棒控制器，从而使设计出的系统在负载参数变化的整个范围内都具有良好的性能。最后通过仿真，验证了系统在该控制作用下，性能具有较强的鲁棒性。     

飞行模拟器极限位姿的可视化仿真分析

飞行模拟器的运动系统处于极限位姿时,系统的相关特性最差,并且其机械系统的关键部件之间最容易发生干涉.为了保证运行安全性和直观性,对极限位姿下的状态进行研究,运用VRML-Java技术,基于运动学反解以及机械实体的静态、动态装配约束关系,建立了飞行模拟器运动系统的可视化仿真模型,利用模型对其处于极限位姿下的状态进行可视化仿真分析,仿真结果表明所建立的模型简易、真实,并且所分析的飞行模拟器运动系统在极限位姿处不存在机械干涉和奇异位形.采用所提出的方法进行仿真.实验证明,上述方法为飞行模拟器的设计提供了参考依据.     

液压驱动冗余振动台自由度控制及内力协调

振动台是一种对高层建筑、大型桥梁和基础设施等大型结构进行抗震性能试验的重要设备。为了提高振动台有效载荷,以便进行大尺寸或全尺寸结构试验,振动台通常采用液压驱动冗余并联机构。本文首先根据液压驱动冗余振动台机液作用机理,建立了冗余振动台的整体机液动力学模型,并提出一种适用于液压驱动冗余振动台的自由度控制结构。之后,针对冗余驱动内力耦合问题,采用基于雅克比矩阵伪逆的内力协调控制方法,协调控制各激振器间的出力,减少各个激振器间的内力耦合。最后,通过仿真分析,验证了本文提出的自由度控制和内力协调控制的有效性。     

六自由度并联运动平台动力学建模及分析

通过分析液压驱动六自由度运动平台的运动学,给出了系统各部件的速度、加速度之间的关系。利用雅克比矩阵将各部分惯量影响投影到平台广义速度方向,运用凯恩方程建立了考虑支链液压缸惯性影响的系统完整的动力学模型。由动力学模型计算出平台在以不同的姿态运动时各支链的受力情况,为并联运动平台的设计优化以及动态分析提供了基础。最后运用所建立的动力学模型对实际运动平台的驱动力进行了仿真分析计算。     

基于卡尔曼滤波和随机逼近的模拟器时间延迟补偿方法

针对飞行模拟器的时间延迟补偿问题,采用卡尔曼滤波和随机逼近的方法,提出了自适应遗忘因子卡尔曼补偿法和自适应遗忘因子随机逼近补偿法,这2种方法通过预测偏差动态调节遗忘因子的大小,可以提高预测精度并减小预测偏差;在2种补偿法的收敛矩阵初始值中引入调节参数,避免了初始值发生奇异现象;并且与改进的McFarland补偿方法进行了比较.结果表明,这2种方法的预测偏差分别小于相对应的改进的McFar-land补偿方法的预测偏差,且自适应遗忘因子卡尔曼补偿法是4种方法中最优的补偿方法.     

六自由度运动模拟器振动控制策略

针对液压驱动六自由度运动模拟器在对振动环境进行模拟的过程中存在幅值衰减和相位滞后,难以保证对高频随机信号的复现精度这一问题,提出采用基于铰点空间控制与基于操作空间控制相结合的方式,在单缸比例加前馈控制的基础上,通过三状态控制策略来扩展系统的频宽,同时在保证系统稳定的前提下达到精确复现输入位置随机信号的目的。实验结果表明,采用三状态控制策略的六自由度运动模拟器可以将系统输出对输入的位置随机信号在0.5～25Hz频率内的功率谱密度误差控制在±3dB以内,满足精确复现的性能指标。     

形状记忆硼酸铝晶须/氰酸酯复合材料的制备与表征

氰酸酯(CE)树脂的刚性结构致使其本身不具备形状记忆行为,故采用含有柔性链段的端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)改性CE,可制备具有形状记忆效应的共聚物;然后将不同质量分数的硼酸铝晶须(Al Bw)掺杂到上述共聚物中,可制成Al Bw/CE复合材料。研究结果表明:当w(Al Bw)=10%(相对于复合材料总质量而言)时,复合材料的弯曲强度和储能模量相对最大;当w(Al Bw)≤20%时,该复合材料具有良好的形状记忆性能,变形的试样几乎可完全回复,但其形变回复速率基本上随Al Bw含量增加而下降。     

基于加速度各向同性的空间光学仪器主动隔振Stewart平台设计

为保证高精度空间光学仪器的仪器精度,采用主动隔振Stewart平台作为多维振动隔离系统。基于加速度各向同性定义,考虑负载的质量几何特性,推导了加速度各向同性的解析数学表达式,揭示了各向同性、机构结构以及负载特性之间的联系,给出了柔顺中心的数学表达式以及各向同性Stewart平台的特征不变量。为降低系统非线性及耦合影响,提出以运动正交、加速度各向同性为指标的主动隔振Stewart平台设计,建立了生成一类加速度各向同性隔振Stewart平台的设计方法     

基于RBF辨识的CMAC在淀粉生产线中的控制研究

针对淀粉生产线中淀粉乳罐的液位控制精度问题,本文在分析了CMAC神经网络、单神经元和RBF辨识工作原理的基础上,设计了基于RBF辨识的自适应CMAC神经网络控制器调节淀粉生产线中乳液的液位。对自适应CMAC神经网络和基于RBF辨识的CMAC两种控制器进行了设计与仿真。防真结果表明,基于BRF辨识的自适应CMAC具有更好的跟踪效果和较快的响应速度,该系统具有很大的应用价值,不仅可以应用于淀粉生产线而且也为工业控制提供了更为精确的控制。     

基于重复控制的六自由度转台控制系统

在分析六自由度电动转台控制系统工作原理的基础上,针对驱动电动台的永磁同步电机采用传统PID控制电动台速度时,会产生周期性的速度偏差,致使其控制精度大大降低这一问题,通过对永磁同步电机的转速环进行数学建模,提出利用重复控制理论来设计电动台的速度补偿系统的思想,然后对传统PID和重复控制补偿系统2种控制器进行了设计与仿真.仿真结果表明,经过几个周期后,具有重复补偿的控制系统的跟踪误差逐渐减小,而传统的PID控制器则一直保持较大的跟踪误差.在Matlab/Simulink xPC Target实时开发环境下建立电动台速度实时控制系统,采用快速原型控制方式具有系统组建方便、成本低、开发周期短等特点.试验表明重复控制补偿系统对转台的速度控制具有很大的改进,从而为电动台的精确控制奠定了基础.