基于深度学习的工业机器人摩擦力补偿方法研究

非线性摩擦力极大影响了机器人的运动性能,摩擦力补偿问题是机器人运动控制中的共性问题.传统的线性和非线性摩擦力补偿模型在实际应用中效果并不理想,而神经网络模型具有固有的非线性特性,对于处理非线性摩擦力具有较大的优势.文章基于深度学习算法,将动力学模型中的非线性环节作为广义的摩擦力处理,根据转矩、速度、位置等相关量学习出系...     

一种无模型的机器人非线性输出反馈控制

针对非线性不确定机器人系统的轨迹跟踪控制问题,在传统PID控制器的基础上,设计带观测器的无模型连续控制器.控制器由PD控制部分和非线性积分部分组成,其中PD控制部分用于镇定系统,非线性积分部分用于提高算法的收敛速度,同时考虑到速度信号不易获取,引入线性观测器估计机器人关节的速度,并在理论上证明了观测误差和跟踪误差最终趋向于零.在SCARA机器人的两个旋转关节上进行轨迹跟踪试验,结果表明,采用该控制算法得到了理想的控制性能,在同样的反馈增益下,采用观测器后的平均跟踪误差和最大跟踪误差降低了30%以上,而控制输出的震荡程度只有无观测器时的60%.     

精密谐波传动系统的动态模型研究

提出了精密控制系统中谐波齿轮传动的新的数学模型,该模型综合研究了摩擦和传动挠性的影响。模型用函数描绘了谐波传动的特性,分析了谐波传动中电机一侧和载荷一侧的摩擦力,将复杂的非线性摩擦力表述为位置和速度的函数,摩擦力中的平均摩擦用二次函数表示,周期性变化的部分用傅里叶级数描述,试验数据和仿真结果的一致性证明了该模型的有效性。     

基于简化非线性观测器的LuGre动态摩擦力补偿

针对机械手臂控制中使用LuGre模型进行动态摩擦力补偿时的内部摩擦力状态识别问题,在已有的非线性观测器和基于滑模的观测器的研究基础上,缩减非线性观测器中的冗余部分,提出简化非线性观测器.采用Lyapunov方法分析基于该观测器的自适应控制算法的稳定性,说明简化观测器的使用条件为加入合适的低通滤波器,消除速度采样高频波动对观测结果的影响.实验结果对比了3种内部摩擦力状态观测器在动态LuGre摩擦力补偿中对手臂控制效果的影响,采用3种观测器进行自适应跟踪控制时的位置跟踪精度分别可以达到0.010、0.009和0.004 rad.实验表明,采用简化观测器可以取得比前2种观测器更好的自适应控制效果.     

竞争学习的非均匀采样非线性系统的模糊辨识

在实际非线性系统中,由于资源的限制,使得输入信号快速刷新,输出信号慢速采样.利用获得的非均匀采样数据对原非线性系统辨识存在一定困难.为此,通过提升技术,把非线性系统的多个特征点局部的线性模型转化为模糊模型的后件线性模型.在此基础上,提出基于竞争学习和递推梯度下降方法的辨识算法.通过定理证明:输入信号在持续激励条件下,模糊模型的参数能够一致性收敛;针对化工p H中和过程非线性系统,采用非均匀采样数据,建立其模糊模型,通过实际数据与模糊模型输出数据误差对比,表明了实际系统在非均匀采样条件下,模糊辨识能够建立其过程模型,验证了提出方法的有效性.     

基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制

提出了只需线性动态优化的基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制策略，其中非线性控制器由一个线性的预测函数控制器Hammerstein模型的非线性部分的反函数组成，实现了线性控制器的输出uPFC与闭环系统内部模型线性部分的输入完全一致，使模型的输出ym只依赖于uPFC，通过这种方式实现了非线性预测函数控制策略只需线性优化而不需要非线性滚动优化。过程的预测输出只需应用模型参数直接计算得到而不需要求解丢番图（Diophantine）方程。pH中和过程的计算机仿真结果表明，该控制算法比PID控制具有更好的控制品质。     

一种基于干扰观测器的伺服系统设计

将摩擦力的Stribeck曲线作为伺服系统的摩擦模型,提出用干扰观测器来补偿摩擦力对伺服系统低速运行的影响。在对象的名义模型正确条件下,干扰观测器和反馈控制器的设计可以分开独立进行。低频时,产生的系统特性类似名义模型的特性,并从理论上保证了被控对象参数不确定时的鲁棒性,同时摩擦对伺服系统输出的影响等于零。仿真实验表明了该控制策略的有效性。     

一种基于频偏函数最优解估计的VCO非线性校正方法

Chirp信号产生是Chirp-UWB系统首先要解决的问题,基于VCO产生的Chirp信号线性度不够高,影响系统的分辨率和处理增益,因此,需要对VCO进行非线性校正。文章通过分析VCO非线性校正原理,提出了一种基于频偏函数最优解估计的非线性校正方法。该方法首先利用每个信号周期内的频率信息估计频偏函数,然后利用频偏函数对VCO进行非线性校正。仿真结果表明,该方法可以使VCO输出信号的线性度得到提高。     

过水系统时延过程的方波脉冲域辨识

给出了一个利用方波脉冲函数辨识过水系统输入一输出模型的简易数值解法。并通过实例，论证了方波脉冲域传函G(PT)的实际应用方法和理论根据，得到了表征过水系统时延特性的直观图表解，适用于在计算机上利用软件对复杂的非线性动态过渡过程进行描述和处理。     

电液伺服系统神经网络辨识及控制器设计

针对阀控缸电液位置伺服系统非线性建模问题,采用神经网络进行系统模型辨识。采用LM遗传算法对三层BP神经网络的权值和阈值进行修正,通过训练系统的输入/输出数据建立非线性系统辨识模型。基于此模型,设计模糊PI控制器,利用智能权函数在线自动调整和修改模糊控制器的规则。利用x PC技术建立阀控缸伺服实验台,以实验台阶跃输出信号作为改进BP神经网络辨识信号,以实验台正弦输出信号作为验证信号。实验表明:该神经网络辨识模型的可信性得以验证;通过对比智能权函数模糊PI控制器和模糊控制器的实验曲线,表明前者控制效果更好。     

卫星通信双循环下Volterra滤波预失真算法

针对卫星功率放大器输出信号非线性化的问题,提出了一种简化预失真算法.该算法通过两个一阶截断Volterra滤波模型构建前馈循环和反馈循环,并结合两重循环调整预失真器系数来实现卫星通信发射信号线性化处理.在载波频率的提高或传输速度增大时,该算法仍可通过提高预失真器系数更新速度和精确度,从而保证卫星发射信号具有较好的线性特性,具有很好的使用价值和可操作性.     

基于STM32的方波信号发生器的设计与检测

为了实现对各类信号源的模拟、捕获和显示,基于STM32设计了一个综合实验方案,并采取"信号发生+信号捕获"的设计理念.以方波信号为例,利用STM32开发板,设计了一套方波信号源和相应的检测系统,该系统利用一块STM32按要求输出不同类型的方波信号,另一块STM32对方波信号进行捕获.实验结果表明:单片机1可成功实现对方...     

一种复合材料螺栓连接结构非线性刚度模型及应用

针对复合材料螺栓连接结构挤压破坏及钉载分配规律,提出一种非线性刚度模型。基于单钉连接结构试验获得的应力-应变曲线,将连接结构挤压破坏过程分为:线性无损伤阶段、非线性损伤扩展阶段和线性退化阶段,并将连接结构等效为弹簧系统模型。模型在线性阶段考虑了层合板间摩擦力的影响;在非线性阶段考虑了层合板面内剪切非线性并定义了非线性损伤函数;在线性退化阶段基于能量吸收原理,对结构失效后力学行为进行了表征。最后,将单钉弹簧模型引入多钉连接结构进行分析,通过多钉连接结构试验验证表明,模型计算结果与试验曲线吻合良好,钉载分配计算误差小,符合工程要求。     

高精度机械轴承转台摩擦的产生及其相关问题研究

众所周知,摩擦力矩是影响转台控制系统性能及精度的最主要因素。摩擦力矩呈现出高度的非线性,其大小主要与轴系的结构及其润滑情况、负载大小和角速度等因素有关。并且,摩擦力矩可能随着角位置、时间和温度的变化发生随机变化。转台的类别不同,摩擦力矩对相应控制系统所造成的影响也不同,这主要体现在:在角振动台控制系统中,速度转向时系统会产生波形畸变现象进而影响系统的振动波形失真度;而在伺服转台控制系统中,由于摩擦力矩在低速运行时表现出强烈的非线性特性,使系统在低速时产生跳动或爬行现象。     

基于障碍李雅普诺夫函数非线性系统的死区补偿控制

本文集中在带有部分状态约束的非线性单输入单输出系统的自适应控制器设计上.考虑了非对称死区的非线性输入特性,选取障碍李雅普诺夫函数用来阻止部分受约束的状态违反约束条件.根据障碍李雅普诺夫函数反步法,解决了该类系统的输出跟踪问题,同时也处理了死区非线性带来的影响.针对下三角结构的非线性系统,设计了自适应控制器,证明了闭环系统所有信号都是有界的,同时保证了系统输出可以跟踪上参考信号.最后,仿真结果表明了所提方法的有效性.     

利用自振的耦合非线性系统研究

本文提出一种利用自振的双输入一双输出耦合非线性系统的研究方法,导出了耦合非线性系统产生自振的解析条件,确定了耦合程度及系统参数与自振参数之间的关系;还采用了调究方波占空比分析法及振荡线性化分析法研究自振的耦合系统的等效线性化模型。     

仿射非线性系统的一种新的反馈控制方法

研究仿射非线性系统的状态反馈和动态输出反馈控制器设计问题.借助于微分中值定理（DMVT）,将仿射非线性系统转化为线性变参数（LPV）系统,并利用凸性和线性矩阵不等式（LMIs）的方法,提出一个充分条件,得到状态反馈和输出反馈控制器.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是全局渐近稳定的.     

基于自适应模糊滑模的柔性机械臂控制

针对柔性关节机器人控制系统中存在的扰动力、摩擦力、参数变化以及建模误差等导致的控制器精度降低、鲁棒性差的问题,提出了1种基于自适应模糊滑模的鲁棒控制器.控制器由2部分组成,控制器的计算力矩和前馈补偿部分用于控制系统的标称部分,即机器人自身结构相关量、确定性扰动以及摩擦力的线性部分;控制器的自适应模糊滑模部分用于克服系统存在的不确定部分,包括外界不确定性扰动、摩擦力的非线性部分、参数变化以及建模误差等.最后在HIT四自由度柔性机械臂上进行了控制器的相关实验.实验结果表明该控制器具有良好的位置跟踪性能和较强的抗干扰能力.     

电液伺服系统加速度失真非线性补偿控制策略

分析了电液伺服系统的死区非线性特性及其对系统性能的影响,由于系统死区非线性的存在,正弦信号输入时系统加速度输出中出现高次谐波,使系统加速度输出严重失真,为此提出了基于死区补偿和自适应噪声消除原理等非线性补偿控制策略,仿真分析表明该方法是有效的。     

被动力伺服系统摩擦非线性控制

提出了一种用于补偿力伺服系统中摩擦力作用的基于非精确模型的非线性控制器。摩擦力是影响系统性能的一个重要因素,针对摩擦非线性对被动式电液力伺服系统跟踪性能的影响,提出一种用于力控制系统摩擦非线性补偿控制器。其基于Lyapunov稳定性定理,不需摩擦力矩的准确模型,只需参数上界值,是一种基于非精确摩擦模型的非线性控制器。仿真与实验结果表明:与一般的PID控制相比,该控制器能更好地消除摩擦非线性的影响。此算法对力控制系统的摩擦力抑制具有一定的借鉴作用。