遥操作工程机器人改进力反馈控制方法

针对力觉临场感遥操作工程机器人双向液压伺服控制系统,在采用p-f型控制结构时,容易产生反馈力冲击问题,提出了基于T-S型模糊推理逻辑构造一个非线性模糊变增益力反馈系数,构成改进的力反馈控制方法。设计了RBF-PID型参数可调控制器,形成双向液压伺服控制系统,通过实验验证了改进方法的有效性。实验结果表明,改进的力反馈控制方法既能保证从手对主手的位置跟随精度,又能使主手连续的跟随从手受力情况,减小了反馈力冲击现象,增加了力反馈的平顺性。提高了力反馈遥操作工程机器人系统的操作性能和透明度。     

基于位置控制的液压操纵负荷系统

从理论上分析了基于位置控制的液压操纵负荷系统的力感模拟原理,阐明了力感模拟效果的影响因素为位置控制回路的带宽、综合刚度及操纵力引起的位置扰动。在理论分析的基础上,借助计算机仿真方法,阐述了根据模拟对象的特性和仿真精度确定位置控制回路的带宽和综合刚度的方法,并提出了设计原则。指出位置控制回路的带宽应等于10倍仿真模型的转折频率,在满足二自由度系统模拟单自由度系统的模拟精度要求下,综合刚度应取3～10倍的液压弹簧刚度。通过时域和频域的计算机仿真证明了本文设计方法的可行性,仿真结果也证明了理论分析的结果是正确的。     

遥操作机器人执行末端的力反射型变增益力反馈算法

在以遥操作工程机器人执行末端为从端的力反馈双向伺服系统中,为了使主端受力真实地反映从端执行末端叉手所受的环境力,在力反射型算法的基础上,提出了一种变增益力反馈算法。根据机器人叉手的运动模型建立叉手液压缸位移与驱动力关系的数学模型,以此调节主端的力反馈控制增益。为了验证该算法的优越性,将该算法与常用的力反射型算法进行了比较实验。实验证明,该算法在保证系统稳定性的前提下,精确地反映了机器人叉手在运动中的惯性力和阻尼力所带来的影响,操作者可以更为真实地感知机器人从手所受环境力的变化,有利于系统工作性能的提高。     

仿真转台用连续回转电液伺服马达预测滑模控制

针对飞行仿真转台用连续回转电液伺服马达自身存在高度非线性和摩擦、泄漏等外界因素导致的不确定性,不能建立精确的数学模型,以及传统控制策略效果不理想等特点,提出了一种预测函数滑模变结构复合控制策略(PFC-SMC)。电液伺服系统采用了具有状态反馈形式的内模控制理论结构,将内模控制思想和滑模变结构控制思想相结合,利用滑模控制克服外界干扰和参数时变性,利用预测函数控制算法设计内模控制器,实现系统高精度、高频响的跟踪控制,有效抑制了由滑模控制引起的抖振现象。仿真表明:与传统PID控制相比,PFCSMC复合控制算法有效提高了飞行仿真转台用电液伺服系统的低速稳定性和抗干扰能力,极大程度拓展了系统的频响,实现了伺服系统的精确控制。     

基于结构化奇异值设计方法的液压操纵负荷系统鲁棒控制

针对采用PID控制器控制液压操纵负荷系统存在系统握杆稳定性及平滑性不好的缺点,设计了一种基于结构化奇异值设计方法的鲁棒控制器,并将两种控制进行了对比实验。结果表明,本文设计的鲁棒控制器有效地提高了系统的握杆稳定性及平滑性。     

直驱式电液伺服转叶舵机定量反馈理论鲁棒控制

针对直驱式电液伺服转叶舵机转动惯量大、时变不确定、水动力负载复杂的特点,提出了一种带有负载力矩观测补偿器的定量反馈理论鲁棒控制器的设计方案。在不考虑负载波动的前提下,解决了直驱式电液伺服转叶舵机由于系统的不确定性和存在干扰而不能准确控制的问题,有效降低了控制器设计的难度。同时,引入负载力矩动态观测补偿方法,对负载力矩进行动态实时补偿,有效提高了控制器的刚度和响应速度。试验结果表明:该控制器能有效地提高直驱式电液伺服转叶舵机的控制精度和稳态误差,具有良好的动态性能和鲁棒性。     

新型拖拉机电液控制系统

对具有锥阀式结构的电液控制系统在操作平顺性、液压冲击、发热、卸荷压力、响应特性等方面进行了详细的研究,提出利用动压反馈装置解决冲击问题。在本文所述条件下,农具提升时所引起的拖拉机俯仰角速度由原来拖拉机液压系统的0.3 rad/s降到0.08 rad/s,压力冲击峰值由4.0 MPa降到2.8 MPa,卸荷时控制阀块内部压力损失为0.12 MPa,达到热平衡时的液压油温度为38℃,该电液控制系统的开关频率为5.5 Hz。     

压电直接驱动式伺服阀

介绍了一种利用压电陶瓷直接驱动的压电伺服阀,其机械结构简单、抗干扰能力强,具有高于传统电磁式伺服阀的频宽和分辨率。应用有限元法分析了柔性铰链的结构特性,对压电叠堆的静、动态特性进行了理论分析,并制造了压电直接驱动式伺服阀样机,进行了静、动态性能测试。测试结果表明:该压电伺服阀可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

数字二次元件变量冲击机理及其抑制

针对数字二次元件排量切换过程中的转矩冲击问题,本文对其形成机理及抑制方法展开了研究。实验分析表明,转矩冲击的产生是由于在控制过程中不同通径换向阀的压力加(泄)载存在不同程度的迟滞,压力迟滞变化导致多个压力重叠区的形成,进而产生多个附加转矩的叠加效应。根据实验结果,提出了分级时序控制策略,利用AMESim软件进行仿真分析,并对仿真优化后的控制策略进行实验验证。结果表明,所提出的控制策略使冲击度减小23%,有效缓解了该二次元件的切换冲击,并满足了系统的动力连续性原则,达到了系统控制平顺性的需求。     

装载机数字液压传动系统换挡策略

针对现有装载机液力传动效率低、液压传动成本高等不足,基于数字液压元件及其控制技术,提出了数字控制静液传动有级自动变速方案。以发动机稳定运转在经济区域内为目标,结合装载机铲掘工况,设计了数字泵和数字马达排量的模糊换挡控制策略,实现了数字泵与发动机、数字马达与变化负载的动态匹配。通过AMESim仿真验证了该方案的可行性,本研究为装载机传动系统设计提供了一种新思路,对其他行走工程机械传动系统设计具有一定参考意义。     

基于小波神经网络的机械臂力/位置控制算法

基于小波神经网络,提出了一种新的受时变约束机器人力/位置控制算法。由系统约束关系推导了降阶的动力学模型,基于降阶模型设计了鲁棒小波神经网络力/位置控制算法。由Barbalat给出了系统的稳定性证明。数值仿真结果验证了本文控制算法的有效性。     

基于扰动观测器的机械臂阻抗复合控制研究

针对机械臂系统模型中存在未知扰动的问题,提出了基于扰动观测器的机械臂阻抗复合控制方法.针对二阶阻抗动态模型,采用由扰动观测器(DOB)、阻抗控制器和位置控制器构成的复合控制策略,其中扰动观测器用来估计机械臂模型中的未知扰动,阻抗控制器用于修正输入角度,位置控制器对修正后的角度进行跟踪控制.复合控制保证阻抗误差可以收敛到一个小的邻域,最终实现期望二阶阻抗模型的动态跟踪.仿真算例验证了该控制方法的有效性.     

基于ADVISOR的混合动力电动汽车控制策略仿真研究

在研究了国内外混合动力电动汽车的各种不同控制方法的基础上,提出了以发动机油耗最低、电机与电池工作状态最优为目标的混合动力电动汽车能量分配控制策略,并在ADVISOR软件平台上进行了建模、仿真研究,提出了一个最佳的能量分配控制策略。仿真结果表明果用该控制策略可以提高发动机和电动机的工作效率,并且电池的工作状态也较好。     

基于CR UI SE的混联式混合动力汽车电动优先混合控制策略仿真

针对一款开发中的混联式混合动力轿车,在分析其布置形式与工作模式的基础上,提出电动优先的混合控制策略,搭建基于C R UISE的整车仿真模型,用C语言编写了电动优先混合控制策略,利用C-function模块将其嵌入到C R UISE模型中进行耦合仿真,并对控制策略进行优化和评价,验证控制策略的可行性;结合目标车型的期望性能,对仿真车型动力系统进行了匹配,为实车设计提供了参考依据. 结果表明,控制策略达到了预期目标且合理适用.     

基于模糊补偿的连续型空间机械臂预定时间控制

针对多节线驱连续型空间机械臂系统,在考虑存在外界时变干扰与参数不确定的情况下,提出基于模糊补偿的预定时间姿态控制方法. 设计模糊估计器估计系统切换增益,补偿未知有界总干扰. 基于预定时间稳定性理论,结合滑模控制,提出预定时间控制方法,使机械臂系统在预先设定时间内到达稳定状态. 与基于有限时间理论的控制方法相比,所提基于预定时间控制方法的稳定时间与系统初始状态无关,可以根据实际系统需求预先设置,并且所提方法在系统收敛速度与精度上具有更优的控制性能. 基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性. 仿真结果表明,所提控制方法使系统姿态角误差快速收敛,并且预定时间稳定.     

空间电压矢量对感应电机软起动控制策略

以晶闸管软起动器-感应电动机系统为研究对象,根据空间电压矢量原理及其控制思想,提出一种提高感应电动机起动转矩的控制策略。对三相定子电压在晶闸管控制下的空间电压矢量变换,形成对转子磁链和电磁转矩的有效控制。该策略保持传统软起动器的主电路结构不变,通过建立基于αβ0坐标系降阶空间电压矢量导通瞬态数学模型,求解矢量电压作用下定子电流的拉氏变换解析并仿真分析,从而简易快速确定初始触发角。控制晶闸管的触发角,实现对空间矢量电压和零电压矢量的控制,以达到感应电机平稳加速起动的目的。该控制策略能有效提高感应电机起动转矩和降低起动电流,并通过系统仿真和试验给予验证。     

一种新的并联混合动力客车的自适应控制策略

在自适应控制策略的基础上建立了基于工作效率的等效油耗模型。针对自适应控制策略优化过程复杂、计算量大的缺点,提出一种瞬时优化算法与逻辑门限判断相结合的新的自适应控制策略,并利用Matlab/Simulink/Advisor仿真平台进行了建模仿真研究。仿真结果表明,这种控制策略在仿真时间缩短且保持电池SOC状态稳定的情况下,有效地改善了混合动力客车的燃油经济性和排放性。     

一种新的并联混合动力客车的自适应控制策略

在自适应控制策略的基础上建立了基于工作效率的等效油耗模型。针对自适应控制策略优化过程复杂、计算量大的缺点,提出一种瞬时优化算法与逻辑门限判断相结合的新的自适应控制策略,并利用Matlab／Simulink／Advisor仿真平台进行了建模仿真研究。仿真结果表明,这种控制策略在仿真时间缩短且保持电池SOC状态稳定的情况下,有效地改善了混合动力客车的燃油经济性和排放性。     

基于神经网络策略的水下机械手轨迹控制

提出了神经滑模控制系统用于水下机器手的轨迹控制.设计的基本组成包括一个自适应神经网络控制器,实现线性化的反馈用于非确定参数的水下机械手;一个滑模控制弥补神精网络的近似误差.证明了闭环系统的稳定和控制目标轨迹跟踪能实现.仿真结果表明了该控制器对于非确定动力参数和水动力的干扰时具有很高的轨迹跟踪能力.     

基于网络化控制模型的风机并网控制策略

针对风电并网对电网可靠性的影响及风机渗透率逐渐增大的问题,提出了一种基于网络化控制模型的风机并网控制策略.该控制策略根据系统的时延特点建立了时延小于一个周期的网络化控制模型,并构建了双馈型风机运行在向下功率调节模式和有小扰动时的模型,使用网络化控制方法提升了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明,所提出的控制策略创新性地将网络化控制方法应用到风电并网调度和控制中,具有不确定、时变和有上界的特点,能满足现代电网对风机运行与调节模式的要求.