任务空间内空间机械臂的自适应控制

对于本体姿态受控而位置不受控的空间机械臂系统,本文在任务空间内给出了一种自适应控制算。证明了当系统存在参数不确定性时,该算汉不但可以保证末端招待器在任务空间内的位置轨迹跟踪误差渐近收敛,而且还可保证在关节空间的角偏差及角偏差速率渐近收敛。仿真结果验证了算法的有效性。     

自由浮动空间冗余度机械臂避奇异规化的混沌运动抑制控制

推导出自由浮动空间冗余度机械臂的广义雅可比矩阵,讨论空间机械臂避奇异问题,基于梯度投影法选取空间机械臂的运动学可操作度作为避奇异优化目标函数,利用关节空间的自运动,实现自由浮动冗余度空间机械臂的避奇异运动规划,混沌数值计算表明,空间冗余度机械臂避奇异运动时,其关节零空间的自运动处于混沌状态,利用状态延迟反馈控制来实现空间冗余度机械臂避奇异时的混沌抑制,将关节运动镇定到稳定的周期轨道。     

空间机械臂的鲁棒复合自适应控制

对于本体姿态受控而位置不受控的空间机械臂系统,考虑存在参数不确定性及非参数不确定性,首先建立了系统的估计模型,并且提出了一种鲁棒复合自适应控制方法,其参数适应律由估计误差和跟踪误差共同决定.证明了这种方法不仅可维持系统的全局渐近稳定,而且还可快速收敛和减小跟踪误差.     

单臂式空间机械臂捕捉空间目标问题研究

以空间机械臂系统的动量守恒关系式为基础,对空间机械臂抓取空间目标过程中的碰撞问题进行了分析,提出了“直臂抓取”与“广义直臂抓取”概念,详细推导了满足基座质心、系统质心及工作端点共线的机械臂构型,得到了碰撞力方向矢量与基座、系统质心重合的角度关系式．满足关系式的空间机械臂构型可有效的减少碰撞力对于系统角动量的影响,进而避免混合体控制问题的关节限制与力矩限制．通过仿真验证了方法的有效性．     

柔性空间机械臂的闭环方波序列控制

本文将“输入成形”方法和推广,提出了一种方波序列控制,并利用幅值调制的思想,提出了一种闭环方波序列控制方法,在保证无余振的前提下,实现了柔性空间机械臂的高精度机动控制,并对系统惯量不确定性具有较强的鲁棒性,理论和仿真结果表明,该方法是有效的。     

基于LabVIEW的视觉伺服机械臂控制系统

利用PC机、图像采集卡、摄像头以及固高公司提供的GT-400-SV-PCI/ISA运动控制卡和GCT-400四自由度直角坐标机械臂,在LabVIEW环境下开发了视觉伺服机械臂控制系统的实验平台,该平台实现从工件图像采集到处理以及抓取的功能,操作方便,并具有一定的开放性。     

基于模糊变结构的机械臂控制

现有的机械臂模糊变结构控制方法大都计算复杂或需要检测滑模面的微分信号.本文将机械臂模型分为确定部分和不确定部分进行研究,对确定部分采用一般反馈控制,对不确定部分采用变结构集中补偿控制,为了消除变结构控制器的抖震引入模糊控制方法,将滑模面作为模糊控制器的输入,补偿控制器权值作为输出.本方案不仅不需要检测滑模面微分信号,而且计算简单,易于实现.仿真结果表明,在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方案既能达到快速跟踪,又能很好的消除控制器的抖震.     

基于任务空间的无标定视觉机械臂自适应跟踪控制

针对动力学参数不确定的无标定视觉机械臂系统,研究基于任务空间的自适应控制问题。对于控制器的设计,首先研究机械臂动力学参数不确定情况下基于任务空间的控制问题,然后设计自适应摄像机标定控制器,最后根据任务空间信息和图像空间信息的一致收敛关系统一两部分控制器,设计整个闭环系统控制信号和自适应控制律。实验结果表明了所提出的控制方法的有效性。     

柔性空间机械臂的闭环方波序列控制

将“输入成形”方法加以推广,提出一种方波序列控制,并利用幅值调制的思想,提出了一种闭环方波序列控制方法,在保证无余振的前提下,实现了柔性空间机械臂的高精度机动控制,并对系统惯量不确定性具有较强的鲁棒性,理论和仿真结果表明,该方法是有效的。     

地面装调的空间机械臂在空间应用时的自适应鲁棒控制

针对空间机械臂在轨操控过程中,重力加速度不同于地面装调阶段的重力加速度,会随着空间位置的改变而变化的问题.本文提出了一种自适应鲁棒控制策略,用于空间机械臂的末端控制,从而使在地面重力条件下装调好的空间机械臂能够在空间微重力条件下实现在轨操控任务.通过分析重力项对空间机械臂轨迹跟踪控制的影响,设计自适应律在线估计重力加速度,从而得到重力项的估计,系统的不确定性通过鲁棒控制器来补偿.基于李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,在地面装调阶段的重力环境下和空间应用阶段的微重力环境下,该控制器对空间机械臂的末端控制均能达到较高的轨迹跟踪精度,具有重要的工程应用价值.     

考虑重力影响的空间机械臂轨迹跟踪滑模控制

针对空间机械臂由地面装调到空间应用过程中重力环境发生变化的问题,使用滑模控制器对空间机械臂进行控制,通过将配置特殊的非线性结构-fal函数引入趋近律的设计中,提出一种新的基于趋近律的滑模控制方法,并基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的渐近稳定性。仿真结果表明该方法能够很好地完成不同重力环境下机械臂的轨迹跟踪控制任务,并具有较强的鲁棒性。     

大型挠性空间机械臂振动抑制的一种关节控制策略

大型空间机械臂在操作过程中,一个突出的问题是超低频挠性,不仅存在机械臂的弯曲振动,而且还存在关节的扭转变形振动;另外一个不能忽视的问题就是减速器的扭矩传递特性,以及机械臂关节运动与基座扰动（空间站）之问的耦合特性,这就要求根据关节结构和传感器配置实现关节位置控制,同时稳定和衰减机械臂及其关节的低频挠性振动．本文运用集中参数法对空间机械臂的挠性动力学进行建模,设计了工程可实现的单个关节控制策略及其控制律,分析和数值仿真了其稳定性,对未来空间站的大型挠性空间机械臂设计、动力学与控制的研究具有一定的参考价值．     

Robust nonlinear task space control for 6 DOF parallel manipulator

This paper presents a robust nonlinear controller equipped with a friction estimator for a 6 degree of freedom (DOF) parallel manipulator in the task space coordinates. The requisite 6 DOF system states for the task space control are acquired by an alpha-beta tracker and a numerical forward kinematic solution. The Friedland-Park friction observer in the joint space coordinates provides friction estimates that help to improve the control performance. Finally, the RNTC turns out to outper form a nonlinear task space control and a popularly adopted PID control with the friction estimator in the joint space coordinates.     

基于Matlab机械臂力控系统仿真研究

以位置控制为主的机械臂控制方法已不能满足某些复杂环境（装配、抛光、去毛刺）的应用要求,控制机械臂与环境间的接触力已成为机器人学研究的一个热点。提出一种在Matlab/SimMechanics环境下平面二自由度机械臂力控制的仿真研究方法。在平面中模拟机械臂与环境的接触面,设计振荡抑制控制器,实现机械臂与环境间接触力的控制,以及机械臂与刚性环境碰撞接触过程中冲击振荡阶段的振荡抑制,生成机械臂期望的运动轨迹。仿真结果表明,该方法可实现特定作业下机械臂与环境间接触力的控制。     

漂浮基柔性空间机械臂姿态与关节协调运动的Terminal滑模控制

讨论了载体位置无控、姿态受控情况下,具有外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的控制问题．基于假想模态法、系统动量守恒关系及拉格朗日方法,建立了漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程,并将其转化为系统控制状态方程．以此为基础,根据Terminal滑模控制技术,给出了系统相关Terminal滑模面的数学表达式,在此基础上提出了具有外部扰动情况下漂浮基柔性空间机械臂载体姿态与各关节协调运动的Terminal滑模控制方案．提出的控制方案不但确保了闭环系统滑模阶段的存在性,同时通过Terminal滑模函数的适当选取,还保证了输出误差在有限时间内的收敛性．此外,由于确保了无论何种情况下系统初始状态均在Terminal滑模面上,从而消除了其它滑模控制方法常有的到达阶段,使得闭环系统具有全局鲁棒和稳定性．一个平面两杆漂浮基柔性空间机械臂的系统数值仿真,证实了方法的有效性．     

基于C/S与B/S混合架构的排水地理信息系统

根据排水行业管理和服务工作的自身特点,设计和开发了一套基于C/S与B/S混合架构模型的城市主城区排水地理信息系统。着重对系统体系架构、接口设计、系统的多项关键技术进行了详细的分析和论述,并对系统实现等做了阐述。利用公共数据库技术和该文提出的DLODI模型有效地解决了多源数据的集成与共享问题。     

机械手臂基于神经网络动态补偿的自适应控制

研究了模型具有不确定性的机械手臂的跟踪控制问题.由于模型不确定性的存在,基于精确模型设计的控制律很难达到理想的控制效果.针对这种情况,在基于标称模型设计的控制律的基础上,采用神经网络来补偿模型的不确定性,由于神经网络存在逼近误差,因此在控制器设计时,引入了H_∞ 鲁棒项,使得网络逼近误差达到指定的削弱水平并且跟踪误差渐近收敛到零,仿真结果表明了该方法的有效性.     

Constrained mechanical systems modeling and control: A free-floating space manipulator case as a multi-constrained system

The paper presents a development of a modeling framework for constrained multibody systems, for which constraints may arise either as kinematic, task-based, design, control or origin from conservation laws. The framework is control oriented since its dynamic modules yield nonlinear system dynamics in reduced state forms, i.e., ready to employ control algorithms. It encompasses systems subjected to any equality first order constraints and in this regard it unifies modeling for control applications. The framework properties support numerical computation and simulation studies for nonlinear system models due to the dynamic modeling unification and the reduction procedure built into it. The framework application is illustrated by an example of dynamics modeling and designing a tracking controller for a free-floating space manipulator, which is underactuated, subjected to conservation laws and task-based constraints.     

柔性机械臂的变结构振动控制研究

当机械臂的质量很轻,尤其是空间应用场合,机器人系统将受到高度柔性限制并且不可避免地产生机械振动.本文为了证实提出的控制不期望残余振动的方法,设计并建立了柔性机器人实验平台.控制方案采用交流伺服电机通过谐波齿轮减速器驱动柔性机械臂,利用粘贴在柔性臂上的压电陶瓷片(PZT)作为传感器来检测柔性臂的振动.对由于环境激励,尤其是在电机转动(机动)时由于电机力矩产生的振动,采用了几种主动振动控制器包括模态PD控制,软变结构控制(VSC)和增益选择变结构方法,进行柔性臂的振动主动控制实验研究.通过实验比较研究,结果表明采用的控制方法可以快速抑制柔性结构的振动,采用的控制方法是有效的.