65m射电望远镜副面调整机构容错策略与工作空间边界识别

为使65m射电望远镜的Stewart型调整机构在发生单分支驱动故障时仍能正常工作,利用螺旋理论分析了故障时的机构自由度。根据机构自由度数大于任务自由度数的特点,提出了基于冗余自由度来实现机构容错运动的原理,计算并分析了L波段或S波段指向发生故障后机构的工作空间。提出了不规则工作空间边界的数字识别方法,实现了不规则工作空间边界对机构运动范围的约束。实验结果表明,利用该容错原理可实现单分支驱动故障时副面指向的调整。     

基于时延估计技术的漂浮基空间机械臂容错控制

讨论了具有未知参数的漂浮基空间机械臂在发生电机故障时的动力学建模、运动容错控制算法问题。利用Lagrange第二类动力学方程建立了系统在发生故障时的动力学模型。针对该模型,提出了一种基于Backstepping思想与时延估计技术相结合的容错控制方法,并证明了整个闭环控制系统的渐进稳定性。提出的混合控制方法能够有效地解决漂浮基空间机械臂参数不确定及电机故障问题。通过计算机数值仿真,验证了上述控制方案的有效性和可行性。     

空间机械臂协调操作的容错空间与容错规划算法研究

针对两空间机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先给出了空间机械臂容错空间的计算方法,并构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标。然后基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。该算法可以同时实现故障时刻和故障后的容错操作;最后,利用两空间4R机械臂的仿真实例证明了其有效性     

分布式电驱动车辆线控转向系统MFAC主动容错控制

为解决分布式电驱动车辆线控转向系统容错控制大多需要故障诊断与隔离模块,以及过于依赖精确车辆动力学模型问题,提出基于多输入多输出无模型自适应线控容错控制方法。通过分析车辆3自由度模型确定无模型自适应控制的输入输出关系,建立面向线控转向系统的多输入多输出无模型自适应主动容错控制器（Multi-input multi-output model free adaptive control, MIMO-MFAC）并进行求解,并通过理论推导证明了控制器单调收敛。在此基础上基于Matlab/Simulink和CarSim对该容错控制方法进行了仿真验证,仿真结果表明当转向系统发生故障时,容错控制方法能协同驱动系统产生额外的横摆力矩进行补偿,保证车辆既能维持期望车速也不偏离既定轨迹行驶。最后,通过驾驶模拟器试验验证了该容错控制算法的实时性。     

面向并联机器人驱动器故障的容错纠错方法研究

基于机构类型演化提出了一种具有驱动器故障容错功能的1TP+3TPRS型并联机器人的新结构;研究了机器人的机械系统容错重构策略;在位置反解的基础上导出了机器人的重构规划算法;对于退化机器人容错性能指标的研究,定义了容错空间影响因子,可以用来衡量机器人在发生故障后的容错操作能力;基于这个指标,提出容错并联机器人的结构参数优设计方法;通过模拟动平台按预期轨迹运动时某驱动器在不同时刻发生故障的情况,比较了退化机器人的工作状况,结果表明基于容错空间影响因子的结构参数优设计方法对于提高容错性能具有重要的意义。     

典型机构容错设计中的运动可靠性分析

根据容错技术和运动可靠性理论，给出了典型机构的运动误差及运动可靠性的分析方法，提出了机构在动态过程中的运动可靠度计算模型，从而为机构的动态质量分析提供了一条新的途径。     

函数机构容错设计中的动态质量分析

根据容错技术和运动可靠性理论，给出了典型机构的运动误差及运动可靠性的分析方法，提出了机构在动态过程中的运动可靠度计算模型，从而为机构的动态质量分析提供了一条新的途径。     

冗余度机器人故障后的运动规划

在一些应用环境中，不仅要求机器人具有容错性能，而且希望在某个（些）关节出现故障后机器人仍能继续完成预定的工作任务，针对冗余度机器人发生自由摆动故障，分析了故障后机器人运动的特性，指出其运动的实质，构造了机器人发生自由摆动故障后的运动学规划模型。仿真结果表明，采用该方法进行机器人故障后运动规划，能完成后续的工作任务，是一种有效的方法。     

两机械臂协调操作的容错运动规划

针对两机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先,建立了两机械臂协调操作的运动学方程,给出了容错空间的计算步骤。然后,构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标,并基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。利用该算法可以确定被持物体的最优初始位置,从而同时实现故障时刻和故障后的容错操作。最后,利用两面积3R机械臂的仿真实例证明了其有效性。     

空间4R机械臂容错空间的分析

针对一个空间4R机械臂的不同关节发生锁定故障时的容错空间问题进行研究。首先给出了冗余度机械臂的容错运动规划算法,然后给出了空间4R机械臂容错空间的计算方法,分析了影响容错空间的因素,并提出了几种新的结构;最后,在仿真中对一个4R空间机械臂进行分析并给出了容错空间的三维模型。     

基于神经网络的电动舵回路容错控制方法研究

为了克服电动舵回路故障和非线性因素的影响,提出一种基于神经网络误差反馈学习的电动舵机容错控制器设计方法,根据电动舵机系统动力学特征建立系统非线性数学模型,采用反馈误差学习控制律进行神经网络容错控制,由参考信号和实际输出信号对比产生的误差信号驱动神经网络学习从而产生控制信号,以达到实现容错重构控制的目的,仿真结果表明,神经容错网络控制器能够达到满意的控制效果。     

转子-滑动轴承系统不对中-碰摩耦合故障分析

针对滑动轴承支撑下的转子系统发生不对中故障进而引起不对中-碰摩耦合故障的诊断问题,基于非线性有限元法,应用短轴承油膜力、等效不对中力矩及Hertz接触理论建立双盘不对中-碰摩耦合故障转子系统动力学模型,并通过增广的拉格朗日方法来处理接触约束条件,以保证转盘和机匣相互接触时满足边界渗透深度在规定的容差范围内。同时,结合试验研究分析了在不同转速条件时,滑动轴承支撑下的耦合故障转子系统的相关动力学特性。研究表明碰摩故障在耦合故障中处于主导地位,不对中故障主要会激发高倍频谱处于从属地位;并且随着转速的提高,系统频率成分以高倍频为主,逐步由拟周期运动进入混沌运动状态,同时由于不对中力矩与碰摩力的作用,油膜失稳现象局部被抑制,一、二阶油膜振荡现象均滞后显现。研究结果可为滑动轴承支撑下耦合故障转子系统故障诊断提供依据。     

采用过约束冗余驱动提高球面并联机构精度容错能力的研究

将误差源对球面并联机构运动精度的不利影响看作一种机械系统故障,提出了球面并联机构精度容错的概念和基本思想,定义了描述球面并联机构精度容错能力的指标———精度容错度。基于螺旋理论,利用球面3-RRR并联机构的过约束性设计了具有冗余驱动的球面m-RRR(m≥4)型改进机构。通过求解原机构和改进机构的精度容错度,比较了它们的精度容错能力,并结合实例进行了仿真研究,结果表明所提出的以精度容错度为依据的精度容错策略能有效提高球面并联机构的精度,克服误差源的不良影响。     

基于模糊神经网络PID的复合控制策略

为了结合模糊控制容错力强和神经网络PID在线学习和调整的优点,提出了一种结合模糊控制与神经网络PID控制的复合控制方法,即分别设计模糊控制器和神经网络PID控制器后,再利用权重分配器对这两个控制器进行权重分配来控制被控对象。将该控制策略应用于某火电机组的二级过热器减温水流量系统控制,并在simulink仿真平台进行仿真,仿真实验结果表明:该复合控制策略较传统的模糊控制或神经网络PID控制的上升时间更短,调节时间和超调量更小,稳态性能更好。     

连杆机构运动特性的解析算法及仿真研究

笔者以一平面六杆机构为例,先用解析法建立其运动特性的数学模型,然后利用UG/Motion模块进行运动仿真,并将所设置构件的位移、速度、加速度的变化情况以图表和电子表格的形式输出,最后将解析法计算值与仿真运算结果进行比较,验证解析法数学模型的正确性.     

四足机器人Trot步态的偏航运动控制

为解决四足机器人Trot步态的偏航运动控制问题,借鉴两轮差速驱动的原理将机身的运动分解为两着地腿的运动,再基于弹簧倒立摆模型对单个着地腿的前进速度和侧移速度进行控制,最后通过控制两着地腿的运动来控制机器人整体的运动,从而实现对机器人偏航角的控制.基于这种思想,可以对偏航角、前进速度和侧移速度的控制进行统一设计,简化了基于三维模型的四足机器人运动控制的难度.在虚拟样机中进行仿真实验,发现控制方法在前进速度为零和非零时都能对偏航角进行很好的控制.     

嵌入式多模控制系统的容错性控制器设计

提出一种基于Lyapunov稳定性泛函的嵌入式多模控制系统的容错性控制器设计方法。结合内模控制和PID控制,对多模控制系统的控制参量进行最小二乘拟合,根据Routh稳定判据,计算差错性控制的输出增益,使用LMI方法求未知扰动下的多模控制器的状态特征空间,采用Lyapunov稳定性泛函抑制多模控制通道的增益失配,实现了嵌入式多模控制系统的容错性控制。仿真结果表明,采用该控制器进行多模控制,具有较好的控制精度和抗干扰性,降低了控制误差,容错性较好,展示了较好的应用价值。     

基于西门子PLC工业并行系统研究

本文探讨了一种基于西门子系列PLC的工业并行控制系统模型,通过分析西门子系列PLC控制器工作原理、储存器特征、PLC的通讯及信息自动化网络特征,使用PLC顺序逻辑扫描方式,建立并行系统框架模型,使PLC在使用过程中能充分提高控制效率,并解决系统编程混乱问题,建立容错机制并强化系统健壮性。     

某型无人直升机飞行传感器故障模拟与容错技术研究

针对某型无人直升机半实物仿真系统中传感器故障模拟与容错技术问题,设计了无人直升机飞行传感器模拟系统来模拟大气数据计算机、无线电高度表、GPS机载传感器等信号,对无人直升机的高度、升降速率和速度进行了故障仿真、替代容错处理及模态容错处理,提出了软件故障注入方法并实现了传感器模拟信号的注入,采用VC6.0设计了以上3种传感器的故障注入程序,实现了对无人直升机传感器故障容错设计的验证。研究结果表明,采用该设计验证方式能准确验证无人直升机传感器故障容错的有效性。     

冗余度机器人容错控制研究

对冗余度机器人运动学动力学容错控制进行了较深入的研究,以冗余度机器人容错控制是冗余特性的具体应用这一思想为出发点,利用自运动变量这种冗余参数作为容错控制系统的状态变量,对容错控制系统进行简化,并提出了利用自运动控制冗余度机器人实现各种容错的新方法。仿真结果表明这些方法具有运算简单、容错效果好的优点。