悬吊防摆智控装置

塔吊是工业生产、运输必不可少的大型机械,针对其吊运过程中的摆动问题,提供一套闭环式防摆控制方案.采用拉格朗日方程建立吊重摆动的数学模型,通过姿态传感器实时获取吊钩及吊索的状态数据(角度、角速度),然后建立移动单摆模型,引进倒立摆控制思想(跟踪加速度,引进增量型PID的闭环速度控制),通过变频器控制电机加减速运行,实现塔吊吊运过程的防摆控制.     

基于能量分析的桥式起重机防摆控制方法

针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明:相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且能够有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性,为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.     

基于双层滑模的舰载垂直装填机械防摆控制

为了提高舰载垂直装填机械系统的自动化程度并具备海上装填能力,设计一个防摇控制器能够实现在装填过程中抑制吊重的摇摆,达到防摇的目的。将舰载垂直装填机械系统看作一类特殊的机器人机械手系统,并考虑其海上作业时的工作环境,利用机器人动力学原理建立其动基座条件下的动力学模型。针对模型的复杂、强非线性、欠驱动、具有时变参数等特点,建立了一个降阶模型以方便控制器的设计,采用取特征点构造变参数滑模函数的双层滑模变结构控制方法对防摇控制器进行设计。仿真研究表明,所设计的分层滑模变结构控制器各层滑模面都能达到稳定,并在防摇控制器的控制下,回转角能够跟踪所设计的轨迹的同时能有效地抑制吊重的摆角,达到防摇的目的。     

基于最优控制的行车系统消摆控制

针对行车系统运动的特点,根据理论力学理论,采用拉格朗日方程建立了行车系统的动力学模型。该模型完整地描述了行车系统的水平方向、垂直方向与前后方向的三维运动以及由这些运动引起的负载摆动,并在该非线性模型基础上给出了近似条件下的行车系统的线性化模型。根据专家经验,借助最优控制理论,提出一种防摆控制方法。该方法将消摆和运行控制结合起来考虑,在运行过程中不需实时跟踪测量负载摆角、摆速,仅通过控制行车各阶段的运行时间或距离即可实现行车停车与负载消摆的同步控制。仿真结果表明该方法简单合理,易于工程实现。     

基于非线性PID的吊车防摆定位控制

针对桥式吊车水平运动系统是一个非线性、变参数、强耦合的对象，采用非线性PID控制器进行定位和防摆控制。仿真实验结果表明，系统具有良好的动态、静态特性和强的鲁棒性。     

基于模糊自适应PID控制的吊车防摆定位系统

针对桥式吊车水平运动系统是一个非线性、变参数、强耦合的对象，采用模糊自适应PID控制器进行定位和防摆控制。仿真实验结果表明，系统具有良好的动态、静态特性和较强的鲁棒性。     

伴有初始负载摆角的桥式起重机能量防摆控制

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

基于嵌套饱和方法的吊车系统非线性控制

针对吊车系统定位和防摆的控制要求,提出了一种基于嵌套饱和方法的非线性控制策略。对吊车系统动力学方程进行部分反馈线性化,并通过坐标变换将其转化为便于控制器设计的严格前馈级联规范型;在此基础上利用嵌套饱和非线性控制方法设计了吊车定位防摆控制器。仿真结果表明,该方法在较小的控制力作用下实现了吊车系统的定位和防摆,并且对于吊车系统参数的变化具有很强的鲁棒性。     

欠驱动岸边集装箱起重机防摆控制方法研究综述

针对控制领域的研究热点之一非线性、欠驱动岸边集装箱起重机防摆控制问题,从欠驱动系统的概念和岸边集装箱起重机动力学模型出发,详细分析研究的必要性、国内外研究现状和难点。最后,分析现有控制方法存在的主要问题,并对岸边集装箱起重机防摆控制方法进一步的发展方向进行了展望。     

旋翼飞行机器人研究进展

旋翼飞行机器人是面向空中自主作业需求,将旋翼飞行器与多自由度机械臂相结合所提出的新型机器人.该机器人作业过程中旋翼飞行器、机械臂与作业目标之间的动态相对运动以及与作业目标接触过程中未建模外力、力矩扰动使自主控制受到极大挑战.本文将针对旋翼飞行机器人的结构演变及关键技术、作业机构集成技术进行综述.从动力学建模及动力学特性分析、动态运动约束/力约束下的协调规划、非结构环境下的运动和作业控制、面向任务动态操作的环境感知、面向任务的实验系统构建与实验验证五个方面初步构建了旋翼飞行机器人自主作业理论体系.     

基于滤波器的桥式起重机无源滑模防摆控制研究

桥式起重机防摆控制系统具有高度非线性、欠驱动特性,定位和摆角相互影响,绳长和负载质量经常变化,且存在空气阻尼和摩擦等不确定性因素,因此,常规的线性防摆控制方法往往防摆效果不理想。针对上述问题,在考虑负载的提升过程及绳长的变化前提下,建立了欧拉-拉格朗日三维误差系统;通过对系统进行无源性分析,结合无源控制和滑模控制各自的优点,设计了基于滤波器的无源滑模控制器,构造了Lyapunov能量函数且证明了其稳定性。防摆控制系统结构简单,不但消除了滑模控制高频抖振现象,使得系统渐近稳定,而且有效地实现了小车的快速定位和负载的有效防摆,提高了系统的鲁棒性,改善了系统的控制性能。仿真结果验证了控制方案的正确性和有效性。     

基于模糊控制倒立摆的一种能量控制方法

基于拉格朗日动力学分析方法,推导出倒立摆的运动方程及旋转臂的控制关系式。在对系统进行可行的近似化处理后,分析得出了便于实现的简化能量控制规律。以倒立摆的回转角、角变化率及摆动趋势为控制输入量,采用模糊决策控制方法,通过调节旋转臂的转速、转向、角位移及转角变化率较好地达到了倒立摆的起振、摆动过程调节及平衡稳定状态保持的系统控制要求。通过系统实验,验证了该控制方法的可行性：     

机器人作业的离散事件建模与控制方法

针对传统机器人控制中规划器开环的不足, 首先设计了底层的非时间参考的连续路径规划与控制方法, 使规划器的规划值基于系统的状态之上, 避免了基于时间规划的系统由于意外事件造成的损害和任务的重新规划; 在此基础上, 又建立了整个作业任务的离散事件模型, 设计了离散事件路径规划方法及控制综合方法, 实现了事件反馈的闭环, 提高了系统处理不确定事件的能力和作业的自动化程度. 最后两台PUMA560机械手搬运被识别工件的作业验证了本文算法的有效性.     

基于LQR和变论域模糊控制的吊车防摆控制

针对吊车这类非线性欠驱动系统。提出一种基于LQR和变论域模糊控制的消摆控制方法．先将该系统分解为垂直运动和水平运动两个子系统;然后用变论域方法寻找最优反馈增益,从而解决了在绳长连续变化时,吊车系统的防摆优化控制问题．仿真结果表明了该方法的有效性。     

欠约束多机器人并联协调吊运系统运动控制

针对吊运过程中如何协调控制各机器人以实现负载高精度快速运动问题,采用了一种基于动力学模型前馈补偿+PD反馈的欠约束多机并联协调吊运系统轨迹跟踪控制方法。利用位置几何关系进行了逆运动学分析,并采用拉格朗日方程建立了系统的逆动力学模型。考虑到模型不确定性及外界扰动,采用前馈补偿+PD反馈控制方法进行轨迹跟踪控制。为了使被吊运物的轨迹跟踪控制更加快速准确,采用遗传算法对PD参数进行优化。理论分析和数值仿真结果表明,控制方法实现简单,能够快速有效地跟踪被吊运物的运动轨迹,满足被吊运物轨迹跟踪精度的要求。     

一种基于强化学习的多指手位置控制方法

为解决多指手模型复杂和模型参数不确定问题，针对一类不确定系统，给出了一种基于强化学习的控制方法，该方法将反馈控制与强化学习相结合；在多指手的控制中，反馈控制使关节和被抓持的物体运动跟踪期望轨迹，强化学习控制使关节和被抓持的物体运动逼近期望轨迹；仿真结果表明，该方法能克服多指手动力学模型的不确定性和黏性滑动摩擦力造成的影响，具有良好的鲁棒性，提高了控制性能。     

基于滑移矩阵的铺管路径规划与导引控制方法.

为了实现深水海洋管道的连续铺管作业、满足铺管的路径和导引信息的自动更等新要求,提出了一种基于滑动矩阵的路径分析、路径映射与路径导引的方法,建立了一种基于铺管接触距离的管道路径和船舶路径的映射关系,给出了一种适合动力定位铺管船的曲线路径跟踪的LOS视线导引算法,设计了一种船舶位置、姿态和速度控制的多目标铺管运动控制器。海洋连续铺管仿真作业的结果表明：本方法可在风浪流的环境干扰下,实现连续铺管作业过程中的路径自动识别、自动规划、自动导引和位置控制等目标,同时满足铺管速度和航向角等控制要求,对于船舶动力定位和水下机器人运动的路径规划和导引控制方法的研究具有较强的理论意义和工程价值。     

单神经元PID控制的吊车防摆定位系统

针对桥式吊车水平运动系统是一个非线性、变参数、强耦合的对象，本文设计了具有自学习和自适应能力的单神经元构成单神经元自适应智能PID控制器，将其应用于吊车的定位和防摆控制。仿真实验结果表明，该种控制方案简单，能适应环境的变化，有较强的鲁棒性。     

吊车防摆技术的研究

本文介绍了为消除吊车在吊运货物时引起的摆动进行的实验研究。实验方法都有各自的优缺点和所适用的场所、环境。证明了最优调节器防摆、模糊控制防摆和自适应防摆等都有良好的防摆效果。     

塔吊防摆LQR最优控制器研究

针对塔吊工作系统中出现的摆动现象,设计一种高效而快速的防摆控制器来对摆动进行抑制。系统利用拉格朗日方程建立三维力学数学模型,设计LQR控制器对摆动进行控制,采用Matlab进行仿真,通过改变加权矩阵Q得到LQR最优控制器;分别改变荷载重量和摆线长度,与PID控制进行比较,结果表明LQR最优控制对摆角的抑制更加明显,稳定时间也明显减少,是一种更加优化的控制方法。