3-RPC并联机构微运动分析及控制仿真

采用微运动法求解并联机构的Jacobian矩阵,可避免传统螺旋法解超越方程组的难题,且得到的矩阵是非奇异方阵。基于3-RPC并联机构模型,运用微运动法求解机构的Jacobian矩阵,将其作为控制系统的输入输出理论参考值。建立机构的Solid Works三维模型,并转化为Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型。基于比例切换控制律设计滑模变结构控制器(SMC),采用Lyapunov函数证明SMC控制器的稳定性,分别建立PID控制器和SMC控制器的Matlab/Simulink系统框图并进行仿真分析与对比,结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的高,且响应速度快,鲁棒性强,从而验证了SMC控制的有效性。     

3-RPS并联机构SMC控制系统仿真

由于并联机构难以建立相应的Jacobian矩阵,运用微运动法构建3-RPS并联机构构型的Jacobian矩阵,避免在矩阵中出现超越方程组,并通过SolidWorks建立机构的三维模型,并采用SimMechanics转化为机构仿真模型,分别设计PID控制器与滑模变结构控制器进行仿真。根据Lyapunov定理,求证SMC控制的稳定性。结果表明,对于并联机构控制仿真,SMC控制器能更加快速地趋近于稳定状态,并且稳定收敛性要好于传统PID控制,滑模变结构控制优于传统PID控制。     

4-SPS(PS)并联机构模糊自适应滑模控制系统设计

针对并联机构传统控制方式轨迹跟踪精度误差较大的缺陷,提出了一种基于4-SPS(PS)并联机构的动力学方程和模糊自适应(Fuzzy-Adaptive SMC)滑模控制器的控制系统。首先,基于螺旋理论及反螺旋理论,设计了一种4-SPS(PS)并联机构,并采用微运动法(Micro-Motion Method)对机构的运动学方程进行了探讨。其次,基于机构的动力学方程,结合模糊自适应算法,设计了一种新型滑模控制器(SMC),模糊自适应算法的作用是实时地修正系统的不确定和非线性项参数,有效抑制了SMC系统的抖振现象。最后,建立了机构的系统仿真框图和实验平台,分别对机构进行仿真分析和实验研究。结果表明:模糊自适应滑模变结构控制器的轨迹跟踪精度高,鲁棒性强,稳态误差小,从而验证了该新型SMC控制器的有效性。     

平面3自由度并联机构滑模变结构控制研究

平面3自由度并联机构具有良好的机构特性且实用价值较高,为提高机构的轨迹跟踪精度,提出了一种基于平面3-RRR并联机构的低通滤波滑模变结构控制(SMC)策略.在分析机构动力学方程和控制器Lyapunov稳定性基础上,搭建了平面3-RRR并联机构的控制系统框图,对机构的位移轨迹跟踪进行了实时控制.仿真结果表明:机构采用低通滤波SMC算法后,位移轨迹跟踪误差明显降低;该算法简单易实现,有效削弱了系统抖振,提高了控制系统的精度.     

3-SPS(RPR)并联机构神经网络自适应滑模控制系统研究

通过Sim Mechanics Link插件关联Solidworks与Matlab软件,将3-SPS(RPR)并联机构的Solidworks三维模型转换为Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型。基于机构的Sim Mechanics模型和动力学方程,结合神经网络自适应算法,设计了一种新型滑模控制器,并通过Lyapunov函数证明了该控制器的稳定性。神经网络自适应算法的作用是实时地修正系统的不确定和非线性项参数,有效解决了滑模控制系统的抖振问题。建立机构的Matlab/Simulink系统框图并进行仿真分析,结果表明:新型滑模控制器的轨迹跟踪精度比传统滑模控制器的高,且响应速度快,鲁棒性强,从而验证了新型滑模控制器的有效性。     

滑模变结构控制方法在混合输入平面五杆机构中的应用和稳定性分析

混合输入平面五杆机构具有两个自由度,其动力学模型是一个高度非线性和强耦合系统。基于李亚普诺夫函数、利用滑模变结构控制理论(slid ing mode control)设计了控制器,并对系统进行了控制仿真。仿真结果表明,在不改变机构结构和进行质量重布的情况下,就可以实现较高精度的轨迹跟踪。理论分析证明,所设计的滑模变结构控制器是全局稳定的。     

基于负刚度稳定性的并联扭转减振器控制策略研究

一种正负刚度并联半主动扭转减振器,通过在传统扭转减振器的基础上并联一负刚度机构,实现减振器动态刚度的降低,同时实现对低频扭转振动的消减。基于正负刚度并联扭转减振器减振机理,设计了半主动控制系统,通过控制负刚度机构位置以实现扭转减振器刚度达到最小值。针对输入平均转矩变化工况采用了PID控制方法和滑模变结构控制方法,建立了液压系统油压轨迹跟踪控制模型。对比分析两种控制方法的仿真效果,结果表明滑模变结构控制方法能够使负刚度机构运动平稳且系统油压稳定地跟踪最优油压轨迹,有效的提高了扭转减振器减振效果。     

四旋翼飞行器的滑模PID轨迹跟踪控制

针对传统PID在四旋翼飞行器轨迹跟踪控制方面存在的精度不高、鲁棒性差等不足,提出了一种滑模PID算法。并根据建立的四旋翼欧拉-庞卡莱动力学模型,设计滑模PID轨迹跟踪控制器。与传统PID算法相比,该算法通过选取PID滑模面,有效地提高系统的响应速度以及抗干扰的能力。通过MATLAB/Simulink,在不同条件下,分别对滑模PID和传统PID算法设计的控制系统进行仿真。仿真结果表明,该算法能够更为精确地跟踪期望轨迹,同时具有响应时间短,超调量小,鲁棒性强等优点。     

模糊滑模控制在轮对试验台中的应用

针对液压伺服系统参数不确定性及外部干扰大等特点,提出一种模糊滑模变结构控制方法。以本轮对实验台液压伺服系统为例建立数学模型,使用趋近律设计方法改善系统趋近运动时的动态品质。将模糊控制理论与滑模变结构控制理论相结合,设计基于等效控制和准滑动模态的模糊滑模变结构控制器削弱系统的抖振。理论分析和仿真结果表明:与常规PID等经典控制及传统滑模变机构控制相比,模糊滑模变结构控制器跟踪精度高、响应速度快、鲁棒性强、抖振小,能够达到满意的控制效果。     

并联机器人轨迹跟踪离散变结构鲁棒控制器设计

本文根据并联机器人支撑杆教学模型参数摄动较大和时变的特点,设计了一种用于并联机器人轨迹跟踪的离散滑模变结构鲁棒控制器,通过引入变速趋近律,控制系统响应速度快,对参数摄动和外界干扰具有较强的鲁棒性,仿真研究结果表明,本文的控制方案能实现较高精度的快速轨迹跟踪,同时可削弱或避免通常变结构控制中不可避免的抖振。