Anti-Windup Control Strategy of Drive System for Humanoid Robot Arm Joint

To address the problems of torque limit and controller saturation in the control of robot arm joint,an anti-windup control strategy is proposed for a humanoid robot arm,which is based on the integral state prediction under the direct torque control system of brushless DC motor.First,the arm joint of the humanoid robot is modelled.Then the speed controller model and the influence of the initial value of the integral element on the system are analyzed.On the basis of the traditional anti-windup controller,an integral state estimator is set up.Under the condition of different load torques and the given speed,the integral steady-state value is estimated.Therefore the accumulation of the speed error terminates when the integrator reaches saturation.Then the predicted integral steady-state value is used as the initial value of the regulator to enter the linear region to make the system achieve the purpose of anti-windup.The simulation results demonstrate that the control strategy for the humanoid robot arm joint based on integral state prediction can play the role of anti-wind-up and suppress the overshoot of the system effectively.The system has a good dynamic performance.     

PR+虚拟阻抗复合控制的MMC环流抑制策略

为抑制模块化多电平换流器(MMC)内部的环流,提出了一种准比例谐振(PR)控制结合虚拟阻抗的复合环流控制方法。首先分析了MMC的拓扑结构以及内部环流产生的原因;其次设计了PR控制器,对桥臂环流二倍频谐波进行抑制,设计了虚拟阻抗实现对环流高次谐波的抑制;最后在MATLAB/Simulink平台上搭建了五电平MMC逆变电路模型。仿真结果表明,所提出的环流抑制策略能有效减小环流的交流波动幅值。     

移动机器人模糊控制系统的设计

针对移动机器人在原控制器控制下自主运动时出现的不稳定状况,将模糊控制策略引入移动机器人运动控制系统中.通过分析比较不同的控制方法,设计了由速度误差率和速度误差变化率为控制系统的输入,移动机器人电机输出功率为控制系统的输出的双输入单输出的模糊逻辑控制器.通过仿真对比不同控制器所产生的移动机器人速度变化曲线,当移动机器人系统受到外界干扰时,对于原始控制器,PID控制器和模糊逻辑控制器速度变化的幅度分别为 26%, 13%, 4%.模糊逻辑控制器在处理外界干扰时在快速性和灵敏性上明显优于PID控制器和原始控制器,采用这种控制方法对移动机器人的驱动电机输出参数实现了模糊控制,达到了预期的工作性能要求.     

基于神经网络的电液伺服机械手位置控制

针对电液伺服机器手位置控制中存在的非线性和不确定性特性 ,提出了一种基于神经网络的在线自学习自适应控制策略 ,从而达到对该时变非线性系统的实时跟踪控制。仿真实验结果表明 ,该控制器具有良好跟踪精度 ;并对外界存在的干扰具有较强的自适应能力和鲁棒性。     

级联H桥D-STATCOM双机并联系统PR重复控制策略研究

针对级联H桥型配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)并联系统,文中分析双机载波相位差所导致的机间谐波环流问题,并根据单极倍频调制原理解释了载波移相产生谐波环流继而发生直流电压振荡的原因.为明确直流电压振荡对D-STATCOM所带来的负面影响,从双D-STATCOM的输出阻抗模型和直流侧电压的传递函数所反映的D-STATCOM机间的交互耦合特性入手,文中提出一种采用比例谐振(PR)重复控制抑制直流电压振荡的D-STATCOM电流内环控制策略,理论分析和系统仿真证明,该控制策略可使系统谐波含量减少,避免了谐波环流时D-STATCOM系统直流电压振荡导致直流电压失稳的情况.最后通过RT-LAB实时仿真平台验证了上述理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

受干扰机器人网络控制系统事件驱动控制研究

针对受干扰的机器人网络控制系统,结合干扰观测器和事件触发机制,设计了一种事件驱动控制方法, 在考虑网络中存在随机时延的同时,对干扰进行补偿。事件驱动能够大大减少网络阻塞和控制器的计算负担,节约网络通信信道带宽。控制器在判定被控机器人的输出误差是否满足预设事件的同时,接收到来自干扰观测器的干扰观测值,当控制器判定系统输出误差不满足预设事件时,控制器利用系统输出误差和干扰观测值,计算出新的控制输入来替换原来的控制输入信号,否则控制器保持上一时刻的控制输入。理论证明了机器人网络控制系统的稳定性与收敛性。最后以双关节机器人网络控制系统为例进行仿真,其结果表明,该方法能够对外部干扰进行观测,使被控机器人在受到外部干扰以及网络时延的影响下仍具有良好的位置跟踪效果。     

三电平双模块并联协同特定谐波消除脉宽调制

针对中压大功率并网变流器开关频率低、并网电流谐波大等问题,提出适于中性点钳位型（NPC）三电平双模块并联网侧变流器特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM）分频段协同控制策略. 通过在低频段控制双模块各自输出谐波为零,在高频段控制并网双模块输出总的谐波为零,有效地提高双模块并联系统电流谐波性能. 为了抑制器件死区引起的并网电流中5次、7次谐波,引入频率自适应广义积分控制器. 该控制器在离散域直接设计参数,避免数字化过程导致控制器性能偏差. 仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性、优越性.     

考虑万向轮扭转角扰动轮式移动机器人轨迹跟踪

为了研究轮式移动机器人运动过程中万向轮扭转的扰动对其轨迹跟踪的影响,提出了一种考虑前端万向轮摩擦扰动及其质心与几何中心不重合的轨迹跟踪控制方法。首先,建立了考虑万向轮扭转角扰动的轮式移动机器人动力学模型;其次,根据位姿误差模型,采用反步法设计虚拟速度控制器收敛系统位姿误差;然后,结合扰动观测器对机器人行进过程中万向轮扭转所带来的摩擦扰动进行估计,构造出一种基于积分滑模思想的力矩控制器以保证速度追踪;最后,利用Lyapunov稳定性理论对系统的稳定性和渐近收敛进行证明。仿真及实验结果表明,将万向轮摩擦所带来的扰动反馈给动力学控制器,可以减轻控制器的负载。与忽略万向轮扰动的控制方法相比,轮式移动机器人的位置误差最大值的均方根值降低了37.37%,提高了运动系统的稳定性。     

基于自抗扰控制器的逆变器并联控制研究

提出了一种基于自抗扰控制器的三相逆变器并联系统控制策略。该控制策略通过实时监测各逆变器模块的输出瞬时电压和电流,得到瞬时输出有功功率和无功功率,再通过调节各模块的瞬时有功功率和无功功率,实现并联系统中各模块之间的均流和功率均分;为了获得更佳的控制效果,将自抗扰控制器取代传统的PI控制器。仿真结果表明：本控制法可有效地控制均流,并联系统运行稳定。     

基于PR控制器的APF电流跟踪控制策略研究

分析了基于同步谐波旋转坐标系下的电流跟踪控制策略,研究基于PR控制器的静止坐标系下的电流控制方法。理想的PR控制器在谐振频率下增益为无穷大,可以实现谐振频率相同的正弦信号无静差控制。因此,在PI控制的基础上通过分析并联谐振控制器,实现对特定次谐波进行重点补偿。     

Improved single-neuron PID controller for DC motor applied in robot system

An improved single-neuron proportional integral derivative (PID) controller and a new method to build the DC motor system were presented in the article. In the simulation, the robot arm is considered as an external load to DC motor. Both the motor module and the load module are created in Simulink to achieve simulation results closer to real robot system. In this way, it can well verify the performance of the improved single-neuron PID controller, which is a combined controller of normal PID controller and single-neuron PID controller. Besides, an intelligent switcher can help to realize the function of choosing a better control algorithm according to motor’s velocity output. Simulated results confirm the rapid and stable response of the improved PID controller. Moreover, the improved single-neuron PID controller has an excellent ability to overcome the load impact and supress the jamming signals. At last, a GUI interface platform is built to make the controller easier to be applied in other robot systems.     

H型倾转推进两栖机器人水下姿态自抗扰控制

针对水陆两栖机器人推力不稳和环境扰动造成的姿态不稳定问题,设计了一种新型的将轮驱动与喷水推进进行复合的可倾转复合推进装置。将该可倾转复合推进装置应用在H构型两栖机器人中,基于推力倾转角分离控制策略和自抗扰控制原理设计了姿态自稳定控制器,并在耦合自由度上采用异步调节机制。使用Simulink/ADAMS联合仿真平台进行姿态稳定仿真验证,并确定了具有较好效果的控制器参数;物理样机运行实验表明,H型两栖机器人可以完成预设运动,姿态自稳定控制器能够将该机器人水下运行时的姿态抖动抑制在5°以内。     

仿人机器人发展现状及其腰关节的作用

仿人机器人是研究人类智能的高级平台，是综合多种学科的复杂智能机械，其研制和开发涉及到各学科、多方面问题，目前已成为机器人领域的研究热点问题之一．本文对仿人机器人目前的发展现状进行了综述，分析了多种仿人机器人的自由度分布，介绍了具有不同结构特点的腰机构，分析了腰关节在仿人机器人的稳定动态步行、全身协调运动及有情感步行等方面的重要作用．本文还指出了仿人机器人目前的主要研究方向．     

特高压直流分层接入方式下抑制连续换相失败的优化控制策略

针对分层接入的特高压直流输电(UHVDC)中连续换相失败问题,分析其换相机理,提出了一种基于直流电流变化量的定熄弧角优化控制策略。理论上分析定熄弧角控制的作用机理,在控制中引入直流变化量,充分利用故障期间和系统故障恢复过程中直流电流的动态波动特征,来快速调节定熄弧角运行值,补偿因直流电流上升而减小的熄弧角,以达到有效抑制换相失败的目的。利用PSCAD/EMTDC软件实现了所提出的控制方法,并对比分析所提改进策略与CIGRE标准模型控制对换相失败的抑制效果。大量仿真结果表明,所提出的改进控制策略能有效抑制各种交流故障下连续换相失败,改善故障恢复特性。     

单相LCL型光伏并网逆变器的控制技术

采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,与传统的并网电流单环控制相比,相当于引入了虚拟阻抗来增加系统阻尼,从而抑制了谐振,增加了系统的稳定性.对提出的策略进行系统建模,深入分析了所提策略的控制器参数对系统稳定性的影响.仿真结果表明,该策略可有效抑制进网电流谐振,并且具有较高的入网电流功率因数和良好的稳态性能.     

复合材料成形液压机自适应鲁棒运动控制

针对复合材料液压机电液系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性和外干扰,设计基于非连续映射的非线性自适应鲁棒运动控制器. 自适应控制器对系统参数进行在线估计,所估计的参数虽不能完全收敛到真实值,但可以限定在上确界和下确界范围内,满足鲁棒控制不确定量上、下界的要求;参数自适应律渐进消除了参数不确定性引起的模型补偿误差,保证输出跟踪可以拥有规定的瞬态和稳态响应性能. 鲁棒控制律可以抑制未建模动态、参数估计误差和外干扰的影响. 利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明,设计的控制器对所规划的运动轨迹具有精确的跟踪控制和强鲁棒的控制性能.     

Coordinated motion planning algorithm for multi arm free flying space robot system

０　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙ,ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｓｐａｉｄｔｏｓｐａｃｅｒｏｂｏｔ（ＳＲ）ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙｃａｎｔａｋｅｔｈｅｐｌａｃｅｏｆａｓｔｒｏｎａｕｔｓｏｒｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｒｗｏｒｋｌｏａｄｏｎｓｐａｃｅ...     

一种仿人机器人协作运动控制方法

根据仿人机器人协作运动的控制特点,构建2个仿人机器人进行球体搬运协作运动模型,并提出了一种基于二阶锥控制原理的多仿人机器人运动稳定性的控制方法.通过对协作运动过程中各种稳定性进行联合约束,构建二阶锥规划方程,将运动稳定性最优控制问题转换成二阶锥规划方程的优化问题.仿真与实验结果表明,该控制方法可以有效控制仿人机器人的协作运动并确保其稳定性.     

基于有源谐波电导法的光伏逆变器集群谐振抑制策略

为抑制光伏逆变器集群并入电网引起的谐振,提出一种基于有源谐波电导法的光伏逆变器集群谐振抑制策略.首先,基于PI控制器下电容电流内环,电网电流外环的双闭环控制,分析双闭环控制下单台逆变器谐振抑制效果.其次,在保持控制系统不变的情况下,针对多台逆变器谐振问题,在光伏并网系统中加入有源滤波电导,不仅有效抑制逆变器低频谐波电流...     

A comparing design of satellite attitude control system based on reaction wheel

The disturbance caused by the reaction wheel with a current controller greatly influences the accuracy and stability of the satellite attitude control system. To solve this problem, the idea of speed feedback compensation control reaction wheel is put forward. This paper introduces the comparison on design and performance of two satellite attitude control systems, which are separately based on the current control reaction wheel and the speed feedback compensation control reaction wheel. Analysis shows that the speed feedback compensation con- trol flywheel system may effectively suppress the torque fluctuation. Simulation results indicate that the satellite attitude control system with the speed feedback compensation control flywheel has improved performance.