平面二级倒立摆的保性能控制

摆系统是一个强耦合、非线性、高阶次的不稳定系统,常规控制方法如PID算法、最优控制算法等。由于摆系统的数学模型是在忽略了次要因素的基础上得出来的,当系统受到外部的干扰时,这些次要因素的影响比较突出,控制系统采用基于线性矩阵不等式的方法设计一系统性能上界最小的最优保性能控制律,以改善系统的瞬态性与鲁棒性。然后采用Matlab的工具箱设计该控制律,并对系统进行仿真。最后采用VC++6.0编写控制程序,实现对平面二级摆系统的实时控制。     

倒立摆的PID神经元网络的间接控制系统的研究

摆系统是一个典型的强耦合、非线性、高阶次的不稳定系统.由于摆系统的数学模型是在忽略了次要因素的基础上得出来的,而实际上是一个非线性的系统,当系统受到外部的干扰时,这些次要因素的影响比较突出.实验采用PID神经元,设计一个神经网络间接自适应控制系统,首先用一个神经网络对摆系统模型进行辨识,辨识完成后,辨识模型的权值与隐层积分元的数值传递给具有同样结构的PID神经元的神经网络控制器,对倒立摆进行自适应控制.最后根据以上算法,采用6.0编写控制程序,实现对平面一级摆系统的实时控制.     

自适应神经模糊推理系统在倒立摆控制中的应用

针对单级倒立摆系统具有多变量、非线性、绝对不稳定的特点,应用Matlab/Simulink设计了用于倒立摆系统的、基于自适应神经模糊推理系统的ANFIS控制器,采用反向传播算法和最小二乘算法的混合算法对倒立摆控制样本数据进行学习,调整各变量的隶属度函数,自动产生模糊规则.仿真结果表明,ANFIS控制器对倒立摆系统的摆杆角度和小车位置的控制过程具有良好的动态性能和稳态性能.     

基于自适应PID控制器的平面一级倒立摆的研究

倒立摆是一个强耦合、严重不稳定的系统,其背景来源于火箭发射等课题.在该系统中,PID控制器常常被采用.由于该系统在建立数学模型时次要的因素被忽略了,实际上是一个非线性系统;为了提高系统的控制性能,根据计算智能逼近非线性系统的功能,设计一个RBF神经网络控制系统,实现对常规PID控制器的参数进行自适应整定.最后使用BC++编写系统的控制程序,通过实物控制验证基于RBF神经网络的PID控制器参数的自适应整定的系统具有较好的瞬态性和鲁棒性.     

基于MATLAB的直线一级倒立摆的PID控制研究

对于倒立摆系统,由于其本身是自然不稳定的系统,实验建模存在一定困难,假设忽略掉倒立摆的一些次要因素后,那么倒立摆系统就能够看成是一个典型的运动刚体系统。介绍了直线一级倒立摆的控制机理,分析了直线一级倒立摆的建模过程,采用MATLAB对倒立摆系统进行仿真模拟实验,并对仿真结果进行分析。     

基于广义预测控制PID算法的桥式起重机吊钩防摆控制器设计

针对桥式起重机在运输过程中吊物产生的游摆问题,提出了一种基于广义预测控制律的PID控制器参数离线整定算法。该算法利用最小二乘法去拟合针对桥式起重机防摆问题所设计的广义预测控制律;并由此得到PID控制器的三个待整定参数。仿真和实时控制试验表明,这种离线整定的PID控制器在桥式起重机吊钩防摆控制中能够获得满意的控制效果。     

基于动态变量优化的起重机反摆控制研究

提出了起重机——吊具的双摆振动模型和反摆控制策略，并运用动态变量优化算法计算了系统反摆控制过程的最优控制律。仿真结果表明：这里所提出的双摆振动模型和反摆控制策略，能够快速、有效地实现系统的反摆控制和车轮的定位控制。并且这里反摆控制策略可提高起重机(或小车)的运行速度。     

基于LQR的二级倒立摆设计与仿真

倒立摆是非线性系统的典型代表,可以用来检验算法的控制效果是否理想。以直线二级倒立摆作为研究对象,通过设计LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器实现其稳定控制,使一级摆杆、二级摆杆及滑块都处于误差较小的动态平衡状态。借助MATLAB工具进行仿真实验,通过实验结果分析研究该控制器的性能,实验结果表明LQR控制器在二级倒立摆控制中呈现响应快速、振荡小、稳定性能好等特点。     

单级倒立摆系统中模糊控制理论的应用

在分析了单级倒立摆非线性模型的基础上,设计了一种利用模糊控制器进行倒立摆系统控制的方法,并对计算机控制倒立摆系统进行了实际调试.结果表明控制过程具有良好的动态性能和稳态性能,该方案可以得到较为满意的控制效果.     

基于滑模自抗扰控制的变绳长塔机防摆控制

塔式起重机在实际应用中，由于绳长的变化会加剧负载(货物)的摆动，使得货物很难被快速、准确地运输到指定的位置。因此，为了对塔式起重机负载进行精确定位及防摆控制，提出了一种基于滑模自抗扰控制(SM-ADRC)的变绳长塔机防摆控制方法。首先，根据拉格朗日方程得出了系统的动力学方程，并依据动力学方程将系统分为了变幅、回转、提升3个子系统，并对每个子系统分别设计了线性扩张状态观测器(LESO),观测和补偿了对应回路中因参数变化、系统耦合及外界因素引起的未知总干扰；然后，结合滑模控制(SMC),设计了带有干扰补偿的非线性误差反馈控制律；最后，在MATLAB/Simulink中，在快速性、鲁棒性方面，对比分析了滑模控制方法与滑模自抗扰控制方法的控制性能。研究结果表明：相比于滑模控制方法，滑模自抗扰控制方法对塔机防摆控制时间缩短了25.5%,并且该方法不仅可以提高塔机的快速响应性能，而且具有较强的鲁棒性和自适应性，可以对塔式起重机负载进行精确定位及有效的防摆控制。     

基于Prandtl–Ishlinskii模型的超磁致伸缩驱动器实时磁滞补偿控制研究

针对超磁致伸缩驱动器(GMA)存在复杂的磁滞非线性易降低系统性能,导致系统不稳定的问题,建立了可以精确描述磁滞现象的模型并提出了合适的驱动控制方法。首先,基于Prandtl-Ishlinskii(PI)模型对GMA磁滞建模,并采用最小均方法(LMS)进行模型参数辨识,模型预测误差为0.037 9 μm。接着,通过对PI模型解析求逆进行实时补偿控制,从而有效减小磁滞误差,补偿控制误差为0.309 μm。实验结果证明,PI模型可以精确描述GMA磁滞现象,且具有计算简单,磁滞跟踪能力强的优点。基于该模型的实时磁滞补偿控制方法可以有效减小磁滞误差,提高GMA实时驱动定位控制精度,是实现GMA精密驱动控制的一种有效方法。     

基于PLC和触摸屏的制冷空调产品检测装置控制系统

制冷空调产品检测装置控制系统以PLC为控制中心,触摸屏为人机操作界面,将二者融为一体,保证了系统的可靠性,提高了系统的自动化程度。     

Internet-based Real-time obstacle avoidance of a mobile robot

In this research, a remote control system has been developed and implemented, which combines autonomous obstacle avoidance in real-time with force-reflective tele-operation. A teleoperated mobile robot is controlled by a local two-degrees-of-freedom force-reflective joystick that a human operator holds while he is monitoring the screen. In the system, the force-reflective joystick transforms the relation between a mobile robot and the environment to the operator as a virtual force which is generated in the form of a new collision vector and reflected to the operator. This reflected force makes the tele-operation of a mobile robot safe from collision in an uncertain and obstacle-cluttered remote environment. A mobile robot controlled by a local operator usually takes pictures of remote environments and sends the images back to the operator over the Internet. Because of limitations of communication bandwidth and the narrow viewangles of the camera, the operator cannot observe shadow regions and curved spaces frequently. To overcome this problem, a new form of virtual force is generated along the collision vector according to both distance and approaching velocity between an obstacle and the mobile robot, which is obtained from ultrasonic sensors. This virtual force is transferred back to the two-degrees-of-freedom master joystick over the Internet to enable a human operator to feel the geometrical relation between the mobile robot and the obstacle. It is demonstrated by experiments that this haptic reflection improves the performance of a tele-operated mobile robot significantly.     

广义预测控制方法在网络遥操作机器人系统中的应用

Internet网络的时变时延及网络数据丢包严重影响了遥操作机器人系统的操作性能,甚至造成系统不稳定.为了解决这一问题,提出一种新的基于Intcrnet的遥操作机器人系统控制结构.通过在主端对给定信息加入时间标签获得过去的系统回路时延,采用多元线性回归算法,预测下一时刻系统回路时延,然后在从端设计一个广义预测控制器控制远端机器人,从而改善时变时延对系统性能的影响.应用广义预测控制器产生的冗余控制信息,降低了网络数据丢包对系统的影响.最后根据预测控制稳定性定理,推导出系统的稳定性条件.仿真试验结果表明,该方法能有效解决时变时延以及网络数据丢包引起的性能下降问题.     

Human-inspired stable bilateral teleoperation of mobile manipulators

This paper presents a novel strategy for delayed bilateral teleoperation of mobile manipulator robots. The strategy is based on the hypothesis that if the slave robot behaves similarly as the operator would do to the same task, the operator’s perception of the system states improves, and therefore the performance of the task is better. The proposed scheme allows controlling in simultaneously the mobile platform and the manipulator robot employing a single master device and maintaining the stability of the system against variable and asymmetric communication time delays. Stability guidelines based on Lyapunov–Krasovskii method are provided for the adjustment of the delayed system. Besides, a new control allocation strategy is proposed founded on the study of human movement in a task of navigation–pick and place. Finally, the performance of the proposal is compared with the standard switched control using a real robotic platform. As a result in practice, the proposed scheme is easier and more intuitive for the operator, besides it allows to reduce significantly the time necessary to complete the task.     

基于CNN-GRU的遥操作机器人操作者识别与自适应速度控制方法

传统空间遥操作系统中从端机械臂的运动速度完全取决于操作者的操作速度.为了提高空间遥操作系统的安全性,提出了一种基于操作者操作速度识别的自适应速度控制方法.结合深度学习的理论,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和门控循环单元(GRU)神经网络的融合模型来对操作者的速度进行识别分类.选取了九位受试者构建操作者速度样本库,...     

采用串行数据输入、输出的手操器设计方案

手操器是一种辅助仪表,主要用来实现控制系统的手动操纵.自控系统要求手操器能实现无扰动切换.采用串行通讯是手操器的发展方向.     

Evolution of operator decision making

Advances in control system technology have altered the types of decision making activities performed by control operators. The changes in decision making necessitate changes in configuration of the operator-process interface to support the new tasks. Alarms and displays that were adequate for operation a few years ago may prove totally inappropriate today as the role of the operator has shifted. This paper describes the changes in decision making in terms of accepted models of operator performance and discusses the impact on alarm/display requirements.     

大型工程机械车辆液压回转运动分析与研究

大型工程机械车辆在启停、换向等回转运动过程中,会产生液压冲击,严重影响了车辆的平稳性,操作者的舒适性和安全感,同时缩短了车辆的使用寿命。通过分析大型工程机械车辆液压回转速度不易控制、停止动作冲击大、停转不平稳的问题,根据实际作业工况及车辆自身特点,对液压回转系统原理进行了改进,并通过测试,回转系统的性能得到了提升。