带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制

为了实时控制柔性机械臂的残余振动，提高定位精度，提出了带有加速度反馈的开关变结构控制，将柔性机械臂的运动过程分成两部分，第一部分使其在控制力矩作用下做大角度刚体运动；第二部分，当柔性机械臂的运动临近终止状态时，通过逻辑开关，将柔性机械臂末端加速度反馈量接通，　以产生抑制弹性振动的控制力矩，与刚体运动的控制力矩迭加，完成终点定位和振动抑制。一系列的试验包括与ＰＩＤ控制的比较证明带有加速度反馈的柔性机械臂开关变结构控制对于抑制柔性臂残余振动是有效和实用的。     

带有应变反馈的柔性机械臂开关变结构控制的实验研究

为实时,有效地抑制柔性机械臂的残余振动,提高春定位精度,提出了柔性机械臂的开关变结构控制,并进行了实验研究,将柔性机械臂的运动分成两个阶段：第一阶段使其在控制力矩作用下做大角度刚体运动;第二阶段当柔性机械臂的运动临近终止状态时,通过逻辑开关,将柔性梁应变反馈量接通,以产生控制力矩,实现残余振动抑制,与传统的PID控制和带有应变反馈的全闭环反馈控制的比较结果显示,开关变结构控制能够有效,实时地抑制柔性残余振动。     

带有加速度反馈的柔性机械臂振动控制

以柔性臂末端点切向加速度作反馈量。结合柔性臂机电耦合特性,得到了以柔性臂末端点转角θｔ为输出,以柔性臂给定转角θｄ为输入的传递函数。将时域的二次型目标函数转化为频域的二次型目标函数,求解加速度增益。实验结果证明了加速度反馈抑制柔性臂振动的有效性和实用性。     

基于加速度反馈的柔性关节机械臂接触力控制

针对柔性关节机械臂从自由空间运动控制过渡到约束空间力控制的过程中,存在冲击、震荡甚至不稳定等问题,利用加速度传感器反馈控制,为柔性关节机械臂的接触力控制在较宽的带宽内提供阻尼,克服了利用单纯速度反馈控制带宽窄的局限。对柔性关节机械臂的接触力控制进行建模和基于加速度反馈的控制策略分析,并在柔性关节机械臂上进行了接触力控制的试验研究。结果表明,这种方法有效。     

带有应变反馈的柔性机械臂振动控制

基于柔性臂的部分状态反馈 ,结合柔性臂机电耦合特性 ,得到了以柔性臂末端点转角θt为输出 ,以给定转角θd 为输入的传递函数。由 Parseval定理 ,将时域的二次型目标函数转化为频域的二次型目标函数 ,得到柔性臂应变反馈增益。实验结果证明结合柔性臂机电耦合特性的应变反馈抑制柔性臂振动的有效性与合理性     

用加速度波形优化方法减少柔性机械臂残余振动

柔性机器人在航天及核工业领域有广阔的应用前景。提出了用加速度优化的方法获得柔性臂的最佳运行控制信号并控制其运动,从而消除其运动终止时的残余振动思想。通过理论推导得到残余振动计算公式,采用网格法对其进行优化。仿真和试验结果证明了此方法的有效性。     

柔性机械臂前馈控制的实验研究

基于零极点对消技术,提出柔性机械臂的前馈延时控制,得到了零极点对消应满足的条件,对不同工况,不同材质的柔性臂做了一系列系统的前馈处时控制及比较实验,结果表明合理选择施加制动力矩时刻及方向将有效地抑制柔性臂的残余振动,反之则加剧柔性臂的残余振动,证明了前馈延时控制的正确性和有效性。     

柔性机械臂振动控制系统的实验研究

本文为避开柔性机械臂传统建模的繁锁性及精确性的要求，研究柔性机械臂振动的控制规律，对并置式ＰＩＤ控制的柔性机械臂进行了系统的实验研究，包括电机轴驱动力矩和梁末端加速度响应的检测，调整系统的控制增益或运动参数，可实现柔性机械臂振动的有效抑制，通过一系列的实验研究，揭示了柔性臂振动控制规律－力相位制律，为柔性机械臂振动控制及其控制器的设计指明了方向，本实验研究亦可验证理论模型。     

柔性机械臂振动控制研究

本文在参考国内外大量有关文献的基础上,归纳了柔性机械臂振动控制研究的目标和途径。重点介绍了主动控制方法、实验研究的现状以及柔性机械臂控制研究方面存在的问题。     

带有反馈控制的柔性机械臂动态研究与振动控制

带有反馈控制的柔性机械臂关节处边界条件不同于振动控制理论中的铰支梁或悬臂梁边界条件,为此,将其视为弹簧铰支,建立柔性机械臂动力学模型,并基于柔性臂的部分状态转速、转角及柔性梁应变的反馈,结合柔性臂机电耦合特性,得到了以柔性臂末端点转角θt为输出,以柔性臂给定转角θd为输入的传递函数.由频域的二次型目标函数,求得柔性臂应变反馈增益.一系列的试验结果证明理论分析的正确性.     

基于反演设计的机器人操纵臂的变结构控制

针对由电机驱动的机器人操纵臂，研究了非线性系统的变结构控制。在一定的假设条件下。给出了变结构系统中滑动模态存在的条件及变结构控制律设计的方法。然后利用反演设计方法构造变结构控制的切换函数，以获得稳定的滑动模态。将设计方法应用于机器人操纵臂的控制律设计，并进行了仿真研究。     

基于同位加速度负反馈的振动主动控制研究

基于同位加速度传感/压电驱动的反馈方法,对用扬声器进行声激励的四面固支铝板开展多模态振动主动控制研究。根据实验模态分析的结果,确定了传感和驱动的位置。经过压电片传感/压电片驱动和加速度传感/压电片驱动两种方案的对比,选择了能观性和能控性较好的加速度传感方式。在正位置反馈控制律（positive position feedback,简称PPF）的基础上,以加速度信号进行反馈控制律的设计,提出基于加速度负反馈控制方案 (negative acceleration feedback,简称NAF),并对其进行稳定性和控制机理分析。控制时以加速度信号作为评价指标,对64和158 Hz两个模态分别进行单模态和多模态控制。结果表明,基于加速度的反馈控制可以大幅度降低铝板的振动,最大控制效果可达11 dB,远大于PPF的控制效果,对单模态和多模态均能实现有效的振动控制。     

基于奇异摄动法组合控制柔性机械手臂的研究

在柔性机械臂的控制研究中,实现定位目标的同时必须快速消除柔性振动。基于奇异摄动法和双时标分解,提出了一种混合控制方法。柔性机械臂的模型可分解为两个子系统：慢时标子系统和快时标子系统,快时标子系统采用模糊控制,慢时标子系统采用速度反馈控制,并验证了该方法的控制性能。     

带有反馈控制的柔性机械臂动态特性的理论和实验研究

将具有反馈控制的柔性臂边界条件视为铰支弹簧边界条件后,其等效弹簧刚度及等效阻尼系数为柔性臂反馈控制增益及其状态的函数。本文系统性地研究了反馈增益与柔性臂固有频率的变化规律,并通过一系列的实验结果对理论分析进行了验证。     

直线二级倒立摆的状态反馈实时控制

针对直线二级倒立摆系统的单输入三输出、强非线性、强耦合的不稳定系统,提出了状态反馈控制方案。通过仿真试验和实时控制实验验证了所提出的控制方案是可行的、有效的。分析和对比实验结果表明：配置的极点离原点越远,倒立摆在短时间内达到动态平衡的可能性就越大,而且配置的极点离实轴越近,控制效果就越好。     

基于尾部扰流片导弹的变结构控制方案设计

针对一种尾部扰流片控制的新型变外形导弹,设计了变结构过载跟踪控制系统。基于弹体扰流片和安定面的控制,综合空气动力学的气动分析,建立了尾部扰流片导弹六自由度的姿态动力学模型。根据导弹过载与攻角的关系,建立了弹体过载控制系统,并利用模型参考变结构控制理论方法,设计了具有鲁棒特性的变结构过载跟踪控制系统。数字仿真表明:所设计的控制方案对导弹的过载指令具有良好的鲁棒跟踪控制效果,从而验证了控制系统设计的有效性。     

变结构PID控制器在多温区温度控制系统中的应用

针对多温区电加热炉具有大滞后、时变性和强耦合的控制难点,设计了分布式温度控制系统和基于相平面误差分析的变结构PID控制器。通过分析系统误差和系统误差变化速度之间的关系,设计了在不同的系统特征阶段采用不同控制结构的变结构PID控制器。控制器不依赖于被控对象的数学模型,且有较好的针对性,有效的修正了不同阶段的控制作用,抑制了系统超调和耦合性,减小了系统振荡。实验结果表明系统有效控制了各个温区的温度,提高了控制性能,具有实际应用意义。     

基于状态反馈的分布式驱动电动汽车操纵性改善控制方法

研究分布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制问题。提出基于状态反馈的操纵性改善控制策略：利用横摆角速度反馈改善车辆的横摆角速度瞬态响应,利用转向角前馈提高车辆的稳态横摆角速度增益。根据反馈系数对车辆瞬态响应特性的影响建立优化函数,获取不同车速下最优反馈系数。基于转向助力需求设计前轴差动转矩约束,再结合后轴的电动机外特性约束,获取不同车速下最大前馈系数。设计四轮转矩分配策略,在实现直接横摆力矩控制的同时满足驾驶员的加速需求。多工况下仿真验证表明,算法在改善横摆角速度的瞬态响应和稳态增益的同时可以减少转向盘力矩,降低驾驶员操作负荷;直接横摆力矩的引入有效地抑制了加速过程中的不足转向,平衡了前后轴的侧向附着利用率,提高了车辆的侧向稳定裕度。