多控制面机器鱼结构设计及尾鳍动力学数学模型构建

设计了多控制面仿生机器鱼结构,包括尾鳍、胸鳍、腹鳍、背鳍的联合推进。根据其结构特点,对机器鱼推进系统的各关节进行控制从而实现仿生机器鱼前进的平衡性,主要利用二维波动板理论和Lagrange方程建立了四关节仿生机器鱼尾鳍的动力学数学模型,该模型建立了仿生机器鱼各个运动参数之间的关系。     

仿生机器鱼巡游性能的优化研究

传统的螺旋桨式水下推进器存在机械效率低和机动性能差等缺点,为大幅提高水下航行器的推进性能,仿生鱼类身体\尾鳍泳动模式研制出仿生机器鱼。为研究鱼体运动特征参数对推进性能的影响,建立身体\尾鳍推进模式的运动学方程和动力学模型。通过多步态仿真计算和仿生机器鱼水下游动实验,表明为保证高游速和高水平姿态稳定性,可设计一组特定的波幅包络线系数和体波摆动频率,以实现仿生机器鱼的巡游性能优化。     

四足仿生机器人关节运动控制器的设计与实现

针对四足仿生机器人分层、分布式控制系统，研制了由嵌入CAN控制器的单片机AT89C51CC01、电机运动控制芯片LM629和电机驱动芯片LMD18245组成的关节运动控制器，详细介绍了其总体方案设计、硬件设计和软件设计，实现了对四足仿生机器人实时、精确的控制。     

基于Fluent的仿生机器鱼胸鳍摆动模型仿真分析

为研究胸鳍攻角对仿生机器鱼升潜运动的影响,制定机器鱼升潜运动控制规则,分析了升力产生的机制和影响因素,建立了机器鱼胸鳍摆动数学模型,根据机器鱼胸鳍几何模型,应用Gambit建立了机器鱼胸鳍二维网格模型,应用Fluent仿真,分析了不同攻角下机器鱼升力阻力差,确定胸鳍在来流速度为0.5 m/s的水动力环境下做周期摆动时的最佳攻角为20°左右。     

泵控电液伺服系统多模态可拓控制研究

针对泵控电液伺服系统位置控制的快速性、稳定性和精确性存在矛盾的问题,本文提出了一种多模态可拓控制电液伺服系统,将可拓方法应用于系统设计中.多模态可拓控制切换器根据提取的系统特征信息,建立特征状态的关联函数,根据关联度划分测度模式将系统运动分为三段,分别由Bang-Bang控制器、模糊控制器和PID控制器进行分段控制.仿...     

基于PC的开放式软件运动控制器的研究

文章提出在工业PC上实现开放式软件运动控制器的方案，采用LINUX RTAI实现运动控制的实时任务调度框架，把误差分析、PID控制等关键的运动控制算法设计成可替换的功能函数并向用户开放。通过向软件控制系统注册功能函数的方式，用户可以根据特定的应用领域设计或优化相应的运动控制算法，提高运动控制性能。基于该开放式软件运动控制器框架，设计了采用PID控制算法的软件运动控制器，性能测试结果表明该文提出的这种软件运动控制器在具有良好的开放性的同时可以满足运动控制的实时性．要求。     

基于PC104主控制器的开放式数控运动控制系统设计

开放式、低成本、可重构的数控运动控制系统在日益进步的制造业生产中显得越来越重要。本系统采用PC104作为系统主控制器,对伺服电机进行PID控制输出。同时通过编程对系统控制器输入、输出量进行规划,达到优化控制伺服电机轨迹输出的目的。在低成本、高性能的前提下,实现了数控运动系统的开放式软硬件体系的建立、模块化可重构系统的实现、交互控制机制的开发。通过实验结果表明该系统具有较高的实时性和稳定性。     

基于USB总线的多轴运动控制器研究

文章研究了一种在PC计算机Windows操作系统下基于USB总线的多轴运动控制器。定义了基于USB总线的运动控制数据传输协议——USBmc（USB for motion control），详细叙述了协议的数据包格式和启动过程。文章给出了运动控制器系统的总体构架、硬件组成及软件实现方法。运动控制器系统还为用户提供运动控制函数库，用户在此基础上易于实现特定的运动控制要求。该运动控制器现已开发成功并交付用户使用。     

温室移动机器人运动控制器设计与实现

用运动控制器实现了移动机器人在非结构化、未知环境中的自主导航和定位。运动控制器由PIC单片机、运动控制模块、电机驱动模块、红外传感器模块、通讯模块以及相应的控制软件组成。利用两层前向BP神经网络实现多传器的信息融合。运动控制器在温室移动机器人上进行多次试验。试验结果表明，运动控制器和控制算法是可行的，并具：工程应用的前景。     

弧焊机器人的视觉控制

提出了一种基于局域网的多层次结构的弧焊机器人视觉控制方案，它由人机交互层、运动规划层、运动控制层和伺服控制层构成，其中后面三层构成本地实时控制器。利用上位计算机作为人机交互层，完成视觉测量、运动命令生成、焊枪控制和人机交互。本地实时控制器实现在线运动规划和实时运动控制。根据在线视觉测量结果，形成机器人的运动目标，实现焊缝自动跟踪与焊接。对V形坡口焊缝的摆焊试验结果，验证了所给出的弧焊机器人视觉控制的有效性。     

仿海鬣蜥水陆两栖机器人系统设计

为了满足军事中对水陆两栖可视环境的探测需求,以海鬣蜥为仿生对象设计一款适合水陆两栖环境的仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿海鬣蜥水陆两栖机器人的三维模型,并设计其控制系统。进一步对机器人爬行步态和游动步态进行设计和分析,通过STM32控制器控制舵机、电机、摄像头等执行部件,实现了仿海鬣蜥机器人的陆地爬行和水中游动。通过样机实验验证了该仿生机器人运动灵活、系统运行稳定,具备良好的水陆两栖环境运动和探测能力。     

机器人与环境碰撞接触控制研究

为实现机器人末端与环境间碰撞接触的稳定控制,设计了一种基于系统能量快速衰减的机器人力/速度控制方法.设计的控制方法在未接触状态下实现机器人速度控制,在碰撞接触状态下,控制根据接触力误差和机器人末端速度调节系统的力误差反馈控制系数,实现系统能量快速衰减;同时,采用模糊控制方法对力误差反馈控制系数近一步微调,以增强碰撞接触过程的稳定性.实验表明设计的控制方法较常规PID控制方法能明显提高机器人与环境碰撞接触过程的稳定性.     

基于模糊切换增益消抖的机械臂滑模控制设计与仿真

针对滑模控制算法本身固有的抖振问题,设计一种新的模糊滑模控制器。利用拉格朗日方法建立双关节机械臂的动力学模型;基于Lyapunov稳定性原理,根据滑模到达条件,利用模糊规则对切换增益模糊化并代替原切换增益,以此设计了新的模糊滑模控制器;用MATLAB/Simulink进行仿真,并与普通的滑模控制器做比较。结果与原控制器相比,在具有外界非线性干扰的情况下,模糊滑模控制器对抖振仍有很好的消除作用,具有更优良的控制性能,更好的跟踪效果,更快的响应速度。文中所做的研究对实际机械臂的运动控制具有一定的参考价值。     

模糊PID算法的水下机器人控制系统优化

为应对复杂的水下工作环境,提高水下机器人工作时的稳定性、灵敏度和抗干扰能力,提出一种模糊PID算法对水下机器人原控制系统进行优化。优化后的水下机器人机械结构、控制系统硬件架构不变,仅通过改变软件程序对水下机器人进行模糊PID控制。水下机器人工作时,各类传感器把现场的环境参数转化为电信号,经预设的模糊库进行模糊化处理后发送给STM32控制器;STM32控制器按预设的程序对模糊化信号进行处理,处理完去模糊化后的电信号后发送给执行元件,从而实现水下机器人的模糊PID控制。MATLAB/Simulink仿真和水下测试结果显示：与经典PID算法比较,经模糊PID算法优化后的水下机器人反应更灵敏、系统更稳定、抗干扰能力更强,达到了预期的效果。     

基于并联机构的船舶运动模拟控制器设计与仿真

基于Stewart并联机构设计六自由度船舶运动模拟器,推导模拟器在给定运动位姿下驱动支链伸缩量的逆解算法。以垂荡-纵摇耦合运动为例,联合MATLAB/Simulink和SimMechanics构建运动模拟器仿真模型,并建立基于PID控制算法的驱动模型。为有效提高模拟器运动精度,基于模糊PID控制算法,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,设计相应的模糊控制器。结果表明：对波浪运动模拟器实施模糊PID控制后,计算得到的驱动支链伸缩位移误差能较快达到稳定值,稳定后误差明显比经典PID控制算法低。     

泳动微机器人运动速度控制研究

泳动微机器人在液体中的运动速度达到一定程度时,如果微机器人具有类似机翼的外形,泳动微机器人就可以依靠自身动力实现浮游。本文在已经建立的泳动微机器人动力学模型的基础上,采用PID参数模糊自整定方式对微机器人的运动速度进行控制。仿真实验表明,泳动微机器人可以在液体中以稳定速度运动,从而证明了控制器的有效性,为泳动微机器人自主浮游的实现奠定了基础。     

双缸液压系统活塞运动轨迹同步模糊控制研究

针对负载不平衡的双液压缸同步运动控制问题,提出一种活塞运动轨迹同步模糊控制方法。该方法首先采用基于轨迹约束的控制器将两液压缸的同步误差限制在一定范围内,并使活塞杆运动平滑。在模糊控制的基础上,引入两个模糊控制器,分别用于消除液压缸的轨迹跟踪误差和液压缸之间的同步误差。实验结果表明:即使两液压缸存在较大的负载不平衡,该复合控制方法仍能将系统的同步运动误差控制在±10 mm以内,且系统运动具有很好的平滑性。     

水下仿生机器人设计与实现

为解决大型舰船水下部分检修的难题,设计一台水下仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿生机器人的3D机械模型,设计其控制系统,并分析它在水下工作的力学特性。仿生机器人工作时,利用超声波、陀螺仪等传感器将检测到的水下环境参数转换为电信号,并实时将电信号发送到STM32控制器中;通过STM32控制器根据预设的算法对各种信号进行处理;通过STM32控制器发送命令,控制推进器、摄像头等执行元件,从而实现仿生机器人的自动运行。该仿生机器人运行稳定、反应灵敏,没有发生漏水和无法控制的情况,达到预期目标。     

基于改进模糊自适应补偿的柔性关节机器人PD控制

针对柔性关节机器人具有不确定性、轨迹跟踪精度低和抖动的问题,提出一种改进模糊自适应补偿的PD控制方法。该方法在原有模糊自适应控制和PD控制的基础上进行改进,采用改进模糊自适应控制对PD控制进行补偿,以提高存在不确定性条件下的关节轨迹跟踪精度并抑制抖动。通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明：新型控制器具有良好的自适应能力,与传统PD控制和模糊自适应控制相比,新型控制策略显著提高了关节的轨迹跟踪精度并在一定程度上抑制了关节抖动。