并联机构的动力学分析及其无模型智能控制

为解决并联机器人高度非线性、强耦合、数学模型复杂的问题,针对交流伺服电机驱动的并联机器人,在模型不确定情况下提出了一种针对2-DOF并联机器人的智能控制方法,设计了一个二输入的模糊控制器,该控制方法不需要前向运动学的求解。通过模糊控制器对PID参数进行实时整定,基于MATLAB进行动态仿真,仿真结果表明:模糊PID在轨迹跟综和带负荷运动的稳定性方面比线性PID具有更好的控制效果,可实现并联机器人的高精度实时控制。     

一种水下机器人混合模糊P+ID控制方法

针对具有非线性动力学特性的水下机器人的运动控制,提出采用解析式描述的单输入模糊控制器取代常规数字PID控制器中的比例项,并保持原有常规PID控制器的结构和参数不变,得到一种混合模糊P+ID控制方法.研究了水下机器人混合模糊P+ID控制的参数调节方法,并采用小增益定理分析了引入模糊控制后的系统输入输出稳定性.采用水下机器人的非线性动力学模型进行了仿真实验,结果表明提出的混合模糊P+ID控制具有比常规PID控制更好的性能.     

平面2自由度并联机器人的解耦控制和仿真分析

以平面2自由度并联机器人为研究对象,推导其运动学模型,在运动学模型的基础上结合欧拉-拉格朗日动力学方程推导其动力学模型,根据得到的动力学模型引入计算力矩解耦控制方法,并证明该方法在理想估计与非理想估计下,对应的李雅普诺夫函数是全局渐进稳定的,从而得到解耦控制率方程,根据控制率方程和机器人的实际结构参数搭建Simulink仿真模型,进行运动控制仿真,仿真方法有:基于传统PD控制器的计算力矩解耦控制仿真方法和基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制仿真方法,仿真输出机器人跟踪给定运动轨迹的效果图和误差图。仿真结果表明,无论是在理想或非理想状态下,计算力矩解耦控制方法确实可以使控制系统趋于稳定,且跟踪误差小,通过比较可知,基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制方法的效果更佳。     

五自由度机械臂的动力学建模与模糊滑模控制

鉴于机械臂在机器人抓取、操作和搬运物体过程中的重要性,设计了具有五个自由度的机械臂,建立了机械臂的运动学模型,利用拉格朗日动力学建模方法建立了机械臂的动力学模型。在此基础上,设计了模糊滑模控制器,并将采用模糊滑模控制器得到的机械臂运动控制仿真结果与PID控制器进行比较,结果表明模糊滑模控制器具有良好的控制性能。研究结果为实际机械臂的动力学研究及机械臂的运动控制提供了有价值的参考。     

球形机器人非线性PID控制器研究与设计

针对一种非完整约束的典型欠驱动系统对象球形机器人,计算系统二阶非线性微分方程形式的动力学模型并验证其正确性,为非线性控制器的设计与研究提供基础。设计一种并联非线性PID控制方法,该方法将球形机器人系统看做两个单输入系统的组合,并针对每个单输入系统设计并联非线性PID控制器。在Simulink仿真实验中,证明了该控制策略能够实现机器人在平衡点附近的平衡控制与运动控制,同时在存在外界干扰情况下该控制器仍具有较好的响应特性和稳定性。     

基于模糊滑模控制的工业机器人运动不确定性分析

针对工业机器人运动学和动力学不确定性的问题,在分析工业机器人运动学和动力学模型的基础上提出了一种模糊滑模变结构控制方法。基于滑模变结构控制原理设计了一种工业机器人滑模变结构控制器。采用模糊逻辑系统补偿运动不确定性造成的跟踪误差,以提高跟踪精度,消除系统"抖振"的影响,并利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性。最后基于二自由度工业机器人进行了仿真分析,仿真结果表明:在机器人运动参数无法精确确定的情况下,模糊滑模控制器仍具有较好的跟踪性能、快速响应特性和鲁棒性。     

二自由度机器人轨迹跟踪误差控制优化研究

为了提高2自由度机器人控制系统响应速度,降低其输出误差,设计改进模糊PID控制器,并对2自由度机器人角位移跟踪效果进行仿真验证。给出多连杆机器人的动力学模型,设计模糊PID控制器。利用粒子的迭代搜索原理对模糊PID控制器参数进行优化,从而得到模糊PID控制器参数的最优值,使机器人控制系统具有更好的抗干扰能力。以2自由度机器人为例,利用Matlab软件对机器人角位移和转矩进行仿真,在不同环境中比较优化前和优化后的输出效果。结果显示：采用改进粒子群优化算法优化PID控制器参数,2自由度机器人控制效果明显优于模糊PID控制器。2自由度机器人优化后的模糊PID控制器,不仅响应速度快,而且抗干扰能力强。     

智能轮式机器人离散模糊自适应PID控制研究

智能轮式机器人广泛应用于现代社会。智能轮式机器人运动系统的实时、有效控制是智能轮式机器人执行任务的必要保障。建立了智能轮式机器人运动系统的动力学理论模型,并推导了对应的离散式运动系统的控制模型。针对运动系统数字控制的特点,提出了一种结合模糊推理的离散模糊自适应PID控制器,基于运动系统控制输出的误差等数据,通过模糊推理在线整理PID控制器参数。以智能轮式机器人控制模型为被控对象,对于离散模糊自适应PID控制器和常规PID控制器进行了仿真实验,实验结果表明离散模糊自适应PID控制器在智能轮式机器人运动系统的控制中具有更佳的控制性能。     

基于自整定模糊PID控制算法的电液伺服系统设计

本文针对传统PID控制器控制六自由度并联机器人所存在的响应速度慢、控制精度不高和鲁棒性差等问题,采用自整定模糊PID控制算法设计了模糊PID控制器.根据给定语言变量建立隶属度函数,设计模糊控制规则.最后,利用Matlab语言仿真模糊PID控制器和普通PID控制器对开环传递函数的响应.结果表明所设计模糊PID控制器具有响应速度快、鲁棒性强、精度高和无超调等特点,提高了六自由度并联机器人的控制性能.     

3-RRRT并联机器人轨迹跟踪控制研究

为了实现3-RRRT并联机器人的轨迹跟踪控制,在运动学分析的基础上,应用拉格朗日方程建立了3-RRRT并联机器人的动力学模型。设计了基于计算力矩算法的控制律,并利用Matlab软件进行了控制器仿真。仿真表明计算力矩控制可以使3-RRRT并联机器人实现全局稳定的动态轨迹控制。     

基于Creo及SimMechanics对3-TPT并联机构的运动学仿真与模拟

针对一种3-TPT并联机构进行运动学模拟仿真,利用Creo 2.0建立了虚拟样机模型,并推导出了并联机构的运动学正、逆解方程。借助于Matlab中SimMechanics模块的系统动态建模功能,创建了3-TPT并联机构运动模型;利用Simulink和模糊控制箱建立了模糊PID控制器,将其与SimMechanics模型连接,对3-TPT并联机构进行动态仿真模拟,得出伸缩杆位速度变化曲线;通过对曲线的分析研究,可以得出该并联机构的运动平稳性较好。该方法能够直观地对并联机构进行可视化运动分析,进而可为3-TPT并联机构的结构参数优化、性能分析及模糊PID控制器的设计提供参考依据。     

永磁同步电机模糊PID控制器的研究

对模糊控制的基本理论和PID控制的功能作出简单的介绍,对永磁同步电机进行数学建模。通过推理得到永磁同步电机数学模型的传递函数,为后面建立仿真框图提供理论依据。通过一系列参数的调整,找到一组最优的参数,达到对转速无差控制的目的,并且与常规的PID以及毫无控制器时的仿真图作出充分的对比,体现了模糊PID控制器的优越性。     

管捆成形电液系统自学习粗糙-模糊PID控制研究

针对浙江大学研制的智能管捆成形电液位置伺服系统,应用粗糙集数据分析的理论,提出一种有自学习能力的粗糙-模糊PID控制方法。该方法无需人为经验干预,可以直接根据从数据中提取的规则,将输入映射到输出子空间来进行控制规则的动态自学习。把这种方法应用于管捆成形电液位置伺服系统的同步跟踪控制,实际的运行结果表明,该方法明显优于常规模糊PID控制,并能获得满意的稳态和动态单缸位移跟踪和双缸同步控制精度。     

基于遗传算法的数控机床进给伺服系统模糊PID位置控制研究

文章针对电机引入的非线性、参数不确定性及对位置伺服系统快速定位和无超调的要求问题,提出了一种新的位置控制方法,即基于遗传算法的模糊PID位置控制。该方法结合遗传算法和模糊PID控制的优点,利用遗传算法优化模糊PID控制系统的模糊控制规则,通过模糊控制规则对PID参数进行实时修改。仿真结果表明,这种位置控制器具有良好的稳态精度和动态响应,与传统比例位置控制的伺服系统相比,具有良好的动态、稳态性能以及较强的鲁棒性。     

力控法兰的模糊PID恒力控制方法

针对工业机器人进行接触式作业过程中对末端接触力的要求,提出了一种基于力控法兰的末端恒力控制方法。对力控法兰进行了分析建模与参数辨识,设计了模糊控制与比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制并行的模糊PID控制器,通过Matlab仿真对纯模糊控制与模糊PID控制效果进行了对比,并研究了模糊PID控制器各参数对控制性能的影响。最后,搭建了基于Labview和外部设备互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线数据采集卡的实验平台,对力控法兰末端输出力进行了实验验证。仿真结果表明,纯模糊控制可提高系统响应性能,但存在一定的稳态误差。加入PID控制与模糊控制并行控制后,仿真与实验证明,阶跃响应的稳态误差消除,正弦跟随效果明显改善,恒力控制输出力在期望力F=10N时波动误差为±0.8N。因此,通过模糊PID控制可实现力控法兰末端的恒力控制,具有较好的动态响应性和跟随鲁棒性。     

基于模糊PID的动态电压恢复器控制策略研究

针对动态电压恢复器的非线性特性,该文将模糊控制和经典的PID控制相结合应用于动态电压恢复器(DVR)的控制中,对模糊PID控制的单相DVR控制原理进行了详细阐述,并与传统的PID控制方法进行了比较。仿真结果表明了该方法的有效性。     

模糊PID控制器在开关电源充电机控制系统中的应用

研究了一种分段的模糊PID控制器在开关电源充电机控制系统中的应用;阐述了控制器设计、各充电环节动态分析和建模;对模糊PID控制和传统PID控制进行了对比;展示了模糊控制在充电机控制系统中的良好应用前景。     

基于模糊PID控制的拉弯机控制系统的研究

针对一般控制方法对拉弯机难以达到预期的控制效果,提出了模糊自适应PID控制方法。用MATLAB仿真比较模糊自适应PID控制和常规PID控制效果,结果表明模糊自适应PID控制更能提高系统的动静态特性。     

模糊推理自整定PID控制及其在PROFIBUS控制器中的应用

常规PID控制不能很好地适应非线性系统。将模糊控制和常规PID控制两种设计思想融合起来，提出了一种新型的模糊PID控制方法，通过建立模糊规则和进行模糊推理来确定PID控制参数，并将其应用于设计PROFIBUS-DP智能控制器。在系统运行过程中，运用模糊推理在线调整PID参数，使被控过程具有较高的控制品质，能够满足工业现场对响应速度、动态性能和稳态误差的高要求。