农业采摘机械臂轨迹跟踪控制

以苹果采摘机械臂为研究对象,采用分步迁移控制策略和分步空间约束策略对其运行轨迹进行规划模拟.通过基于深度梯度控制算法的分步空间约束和分步迁移控制策略解决非结构化场景和苹果分步无规则的问题,然后对机械臂的采摘轨迹进行规划仿真.仿真结果表明:该算法的应用有效提高了机械臂的采摘性能和训练效率,验证了该控制策略的轨迹跟踪有效性...     

八自由度机械臂的轨迹跟踪控制

针对机械臂电液伺服系统,通过扩张状态观测器对整个系统的不确定性和扰动进行观测,在此基础上设计了一种串级自抗扰控制器。基于线性矩阵不等式得到了系统的观测矩阵和控制矩阵,并利用Lyapunov稳定理论对整个闭环系统的稳定性进行了分析和证明。根据实际参数基于MATLAB软件进行了仿真,数值仿真结果证明了该方法的有效性,与传统前馈PID算法的对比仿真结果证明了该方法的优越性。通过实验对所设计的控制器的可行性进行了验证。     

基于模型控制的液压机械臂高精度轨迹跟踪

液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-basedcontrol,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了轨迹跟踪精度。     

基于模糊滑模的机械臂鲁棒轨迹跟踪控制

针对存在外部扰动及建模误差的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于模糊滑模的鲁棒轨迹跟踪控制策略。在传统鲁棒控制器的基础上引入模糊滑模控制器取代等效控制项,解决了由初始系统误差较大引起的速度跳变、抖振等问题。其中模糊滑模控制器采用自适应模糊逻辑修正指数滑模趋近律中的常数项,可以优化滑动模态的品质,有效消除抖振。利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真实验结果表明,该控制算法轨迹跟踪误差小,误差收敛速度快,具有良好的实时性。     

机械臂系统鲁棒控制轨迹跟踪

针对具有不确定性的机械臂系统的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于Udwadia-Kalaba方程的鲁棒控制算法,可以在不引入拉格朗日乘子的情况下求解机械臂的关节约束力,该控制算法可抑制机械臂系统中不确定性的影响,并经过Lyapunov理论严格证明表明该控制算法能够保证系统的稳定性。为了验证该控制方法的有效性和鲁棒性,针对平面二自由度机械臂系统进行了仿真试验。仿真结果表明：在轨迹约束初始条件不相容的情况下,该控制算法能够克服系统不确定性的影响,控制机械臂跟踪期望轨迹精确运动。     

多连杆机械臂GA-RBF神经网络轨迹跟踪控制

针对多连杆机械臂模型系统信息不完整、存在外界干扰等问题,设计了一种新型的GA-RBF神经网络闭环自适应控制系统。该系统利用径向基函数(RBF)神经网络来逼近并补偿系统的模型误差和外界扰动,在基于计算力矩法的基础上实现对机械臂的轨迹跟踪控制,并采用遗传算法(GA)对RBF神经网络权值进行在线优化,确保机械臂控制系统能在更短时间内获得稳定,实现了高精度的轨迹跟踪,提高了轨迹跟踪的性能。MATLAB数值仿真的结果验证了该方法的有效性。     

基于熵聚类RBF神经网络的机械臂轨迹跟踪控制

为了提高机械臂轨迹跟踪控制的快速性和精确性,提出了基于熵聚类神经网络算法的机械臂运动控制器。分析了RBF神经网络原理,使用熵聚类算法得到原始数据的聚类中心数和聚类中心值,从而确定了神经网络结构和基函数中心值,避免了传统算法中使用K-means方法的重复迭代过程,使用梯度下降法调整神经网络传递权值;将神经网络辨识与神经网络控制相结合提出了机械臂运动控制器;经实验验证可以看出,相比于传统的RBF神经网络方法,基于熵聚类神经网络算法的控制器在轨迹跟踪快速性和精度上均具有明显优势。     

机械臂关节空间轨迹的神经网络滑模跟踪控制

为了提高机械臂对给定轨迹的跟踪精度且削弱滑模控制抖振问题,提出了基于RBF神经网络滑模控制的轨迹跟踪方法。建立了多连杆机械臂系统的运动学和动力学模型。首先忽略由建模误差和系统扰动产生的系统不确定项,建立了全局PID滑模控制器,设计了由等效控制律和切换控制律组成的全局滑模控制律;而后使用单隐含层RBF神经网络逼近系统不确定项,使用神经网络对不确定项的逼近值补偿建模误差和系统扰动,达到提高控制精度的目的。经仿真验证,在机械臂初始位置误差较大的情况下,神经网络滑模控制器的调节时间、超调量、驱动力矩抖振远小于全局PID滑模控制器,证明了神经网络滑模控制器在机械臂轨迹跟踪控制中的有效性。     

三关节移动机械臂轨迹跟踪控制的研究

三关节移动机械臂是由移动平台及固定在移动平台上的三关节机械臂组成的机器人系统。文章对三关节移动机械臂进行了运动学和动力学建模,提出了一种基于自适应动态滑模控制的轨迹跟踪控制方法。对受外界干扰影响的移动机械臂系统的数学模型进行了输入/输出线性化处理,并设计了一种带有不确定性上界估计的自适应动态滑模轨迹跟踪控制器。从理论上分析了闭环机器人控制系统的稳定性,并利用MATLAB轨迹跟踪控制仿真实验验证了所提出的轨迹跟踪控制方法的有效性。     

基于滑模的混联仿人空间机械臂轨迹跟踪控制

针对空间高速目标抓取任务中对手臂伸出定位基本动作的要求,提出一种4-DOF串并混联仿人机械臂。重点设计了以球面并联机构为机构原型的高承载力肩关节以及轻量化的驱动装置与低惯量的布置形式。考虑混联的结构特点,利用李群李代数法并结合虚功原理推导了机械臂的动力学方程,该方法可避免约束反力的处理与逻辑开链的划分以及大量的微分运算。在此基础上,针对混联结构的强非线性和强耦合性,使用滑模控制器对机械臂进行轨迹跟踪控制,验证了所提滑模控制器的有效性。     

空间刚柔性机械臂动力学模型与轨迹跟踪控制

针对双连杆刚柔性空间机械臂建立了非线性动力学方程,运用基于模型的非线性解耦反馈控制方法,得到刚柔性机械臂部分解耦形式的控制方程。讨论了空间机械臂的轨迹跟踪问题,通过二例数值仿真计算,表明了该方法的有效控制。     

欠驱动机械臂多轴耦合控制轨迹跟踪实验

对于水平3自由度欠驱动机器人的末端轨迹跟踪,两主动关节同时耦合控制被动关节是研究的一个难点。文章以以模糊控制为理论基础,采用多输出控制策略,编制出了多输出模糊控制器,在水平3自由度欠驱动机械臂实验台上进行末端轨迹控制,实现了两主动关节同时耦合控制被动关节的目的。所得试验结果与单输出控制策略的末端轨迹控制进行了对比分析,结果表明,多输出控制比单输出控制有更高的控制精度。     

机械臂轨迹的阻抗滑膜控制

针对机械臂在接触操作物时进行移动时位置会产生偏差,导致两者之间会有作用力,该作用力将会对操作的物体产生破坏。所以先对机械臂采用滑膜控制,去控制机械臂更好的跟随路径。但是由于滑膜控制会产生抖振,所以改变滑膜控制的切换函数,减弱控制系统的抖振。在此基础上考虑机械臂末端位置的偏差,将阻抗控制和改进后的滑膜控制结合,减少滑膜控制中的抖振,控制机械臂末端力的接触力在合适范围之内,同时要让机械臂能够很好的跟踪预定曲线。仿真结果表明,双曲正切为切换函数的滑膜控制,能更好的降低控制器的抖振,而且将改进的滑膜控制和阻抗控制可以更好的控制机械臂末端的压力,同时机械臂末端也能将好的跟踪设定曲线。     

应用摄像机标定的机械臂轨迹跟踪控制系统

机械臂轨迹跟踪控制时受目标物体质心投影轨迹不清晰的影响,无法得出目标物体准确坐标值,在机械臂位置增量为(10.52～30.52)mm的范围内存在控制时延过长的问题,因此提出一种应用摄像机标定的机械臂轨迹跟踪控制系统.系统硬件构成包括工控模块、反馈模块.由主控单元、UVC摄像头、视频服务器构成工控模块;由反馈控制器、执行器、前馈控制器组成反馈模块.在系统软件部分,通过摄像机标定算法实现机械臂的轨迹跟踪,引入直线插补算法,通过机械臂已知运动轨迹插补得到完整运动的坐标点,得出目标物体准确坐标值,实现机械臂的运动控制.为了证明该系统在(10.52～30.52)mm的机械臂位置增量范围内控制时延较短,将其与原有系统进行对比实验,实验结果证明该系统的控制时延更短,跟踪准确度高,实现了系统性能提升.     

机械臂轨迹的分层循环MPC跟踪控制策略

为了实现机械臂对给定轨迹的高精度实时跟踪,设计了分层循环MPC控制器.建立了6自由度机械臂的动力学模型和状态空间模型.从分钟级控制器和秒级控制器2个层次设计了控制器,分钟级控制器使用MPC控制实现,用于改善对给定轨迹的跟踪精度;秒级控制器使用PID控制实现,用于改善控制的实时性.将秒级控制器的控制结果反馈给分钟级控制器...     

柔性机械臂最优抑振轨迹规划与跟踪控制研究

为了抑振柔性机械臂的残余振动,提出了基于自适应遗传算法的最优抑振轨迹规划和基于全阶终端滑模控制的轨迹跟踪方法.在轨迹规划方面,建立了最优抑振轨迹规划模型;对遗传算法进行改进,使交叉概率随种群多样性自适应变化,变异概率随个体适应度自适应变化,从而提出了自适应遗传算法的抑振轨迹规划规划方法.在轨迹跟踪方面,以轨迹跟踪误差及...     

移动机械臂的输出跟踪控制

移动机械臂通常由移动机器人和装在移动机器人上的机械臂组成。它既具有移动机器人的可移动性又具有机械臂的操作灵活性,有极高的实际应用价值。本文针对由二轮驱动的移动平台和二连杆机械臂组成的移动机械臂的输出跟踪问题,利用滑模控制原理为其设计了动态滑模控制器。首先给出了移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为4个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法。仿真实验表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振。     

基于改进灰狼算法的冗余机械臂轨迹跟踪与避障

本文将冗余机械臂的轨迹跟踪和避障规划统一为优化问题,提出了一种基于改进灰狼算法的避障跟踪优化器。首先,基于包围盒法对避障空间进行了建模,使用GJK算法计算机械臂与障碍物之间的最小距离。其次,设计了适应度函数,引入避障奖励项对优化器进行主动奖励,使机械臂在跟踪目标轨迹的同时避开障碍物。然后,使用随机分散策略对灰狼算法进行了改进,以增强算法的全局搜索能力,从而更好地求解优化问题。最后,使用九自由度冗余机械臂验证了所提出方法的有效性和优越性。实验结果表明：对于圆形目标轨迹,机械臂的末端跟踪误差为0.21 mm;跟踪过程中,机械臂与障碍物的距离不小于70 mm;相比于经典灰狼算法,改进灰狼算法使跟踪精度提高了13%。本文提出的避障跟踪优化器能以毫米级的精度同时满足冗余机械臂的轨迹跟踪和避障任务;改进的灰狼算法能有效提高经典灰狼算法的收敛精度。     

带滑移铰空间机械臂末端相对轨迹的自适应跟踪控制

讨论了载体位置、姿态均不受控制的带滑移铰空间机械臂的控制问题。结合系统动量守恒关系进行的系统动力学、动力学分析表明，可以得到一组欠驱动形式的空间机械臂系统动力学方程，它们可以表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数，由此克服了空间机械臂系统动力学方程关于惯性参数呈非线性函数关系的难点。在此基础上，针对系统中机械臂关参数未知的情况，设计了空间机械臂末端抓手相对运动轨迹跟踪的自适应控制方案。此控制方案具有不需要测量、反馈漂浮基的位置、移动速度及移动加速度的显著优点，适用于空间站舱内机械手控制系统设计。仿真运算证实了提出的控制方案的有效性。