一种三维力反馈手控器

结合力触觉感知的需要,设计了一种具有三维力反馈的手控器.介绍了三维力反馈手控器的工作原理及其控制电路的设计,该手控器通过电机驱动器控制手控器的三维输出,通过电机编码器获取人手运动所产生的运动三维编码信息,采用C8051F340的USB接口以方便上下行控制数据的通信,采用上、下行FIFO输入输出缓冲器以降低对控制器的实时性要求.最后设计了虚拟环境有限空间弹性球运动实验进行功能验证,并对所设计的手控器样机进行了性能测试.结果表明,所设计的手控器控制电路满足了手控器力反馈控制的需要,性能良好.     

一种七自由度力反馈手控器测控系统设计

多自由度力反馈手控器是遥操作的重要人机接口设备,提出了一种七自由度力反馈手控器测控系统的设计方案,实现对手控器末端位置的测量和向手控器输出反馈力/力矩.详细介绍了该手控器的位置检测原理、力反馈控制原理和控制器的软硬件设计.在完成系统调试后对手控器系统进行了测试,测试结果表明:设计的手控器系统测量精度达到±0.5 mm,三维平动力反馈控制精度达到5％ FS,满足多自由度力反馈遥操作的需求.     

基于接触力信息的解耦式力反馈手控器

针对空间遥操作任务设计一种新型的大行程力反馈手控器,该装置3个方向的运动相互解耦.对雅可比矩阵进行分析,该装置的速度传递和力传递具有各向同性.在此基础上提出一种基于接触力的速度控制方法.通过实时获取各轴的力传感器数据,得到操作者施加力的方向与大小.然后求解与期望力的差值,将其作为PID控制器的输入量.通过PID控制器控制电机速度,给出合适的控制量,驱动电机完成运动.制作实验样机进行测试,结果表明,上述方法能达到较好的控制效果.     

基于虚拟仿真的并联构型手控器动力学建模与力反馈控制

为了对结构复杂的并联构型手控器进行力反馈操作,提出一种基于虚拟仿真的动力学建模与控制方法.首先分析Maryland构型的手控器并建立其数学模型,同时在Sim Mechanics仿真环境下建立其物理仿真模型,其中仿真模型能够根据实验环境与标定参数直接进行修正补偿.通过对比两种模型的驱动结果,证实修正后的仿真模型精度更高,可应用于动力学控制.最后按控制需求,在仿真模型基础上设计碰撞模块,搭建出半实物仿真系统,完成了根据碰撞信号在操作过程中生成水平反馈力的实验.其中手控器的受力情况与系统的仿真结果一致,证实了控制方法的可行性和准确性.     

遥操作机器人手控器的研究进展

手控器是遥操作机器人的人机接口的关键设备之一,力/触觉反馈对遥操作机器人系统具有重要的意义,如何实现有效的力觉和触觉反馈是机器人手控器研制中的核心问题.本文对手控器结构进行分类,并对力/触觉反馈形式作一概括.     

一种饮品摇匀装置设计与运动学仿真

针对目前深受大众青睐的茶饮、调酒等饮品行业调制效率低、人力成本高等问题,研究设计一种饮品摇匀装置,主要由动力部分、传动定轴轮系、摇杯机构等组成。通过定轴轮系将动力传递给各个摇杯机构,利用摇杯机构中连杆的回摆运动调制摇杯中的饮品。应用ADAMS动力学仿真软件对装置主要传动部分进行运动学仿真分析,得到执行部分位移周期性运动变化曲线,验证装置的实用性与可行性。该设计研究对饮品调制领域装置优化设计提供技术范例和参考。     

手控器的性能和评价方法

手控器是主从遥操作系统的关键设备,它不仅是从机械手进行实时运动控制的输入设备,而且是将从机械手与未知环境之间的相互作用力提供给操作者的力觉遥现装置,是人与机器人之间建立紧密动态耦合的重要接口．因此,其性能的好坏,直接影响遥操作系统的操作性能．近年来,在手控器研制方面的文章已发表不少,但很少涉及对手控器进行评价的方法和量化指标．这种目标的模糊性必然造成某些设计上的盲目性．本文作者在总结多年来对手控器研制和试验工作经验的基础上,试图对这个问题进行比较深入的探讨,初步提出了一套评价方法和量化指标．     

用于手控交会仿真的多通道立体显示系统

手控交会是实现交会对接的一个重要手段,为了提高手控对接的成功率,展开手控交会的仿真研究是很有必要的。传统的手控仿真都是基于平面十字靶标进行的,场景单一,沉浸感不强。基于立体视觉展开手控仿真研究,实现了基于OpenGL的立体图像生成方法,建立了双通道立体显示系统,并展开了一系列手控仿真实验。实验结果表明基于立体场景的手控交会对接训练有较高的成功率。     

一种三维力反馈训练仿真控制系统设计

针对空间站舱外任务需要研究人员通过遥操作控制平台对空间站机械臂遥操作来完成,而空间站机械臂研制成本高,无法实现现场调试,直接投入使用风险性高,系统安全性与可靠性无法保障的缺陷与不足,设计了一种面向空间站机械臂的遥操作力反馈训练的仿真控制系统.重点阐述了该系统的工作原理以及系统硬件和软件设计思路.该系统的力反馈手柄具有3个自由度,充分模拟操作空间;力反馈手柄末端位置信息和力反馈信息,由微控制器STM32系列单片机与PC实现数据传输.实验结果验证了该系统面向空间站虚拟机械臂的力反馈控制仿真功能、系统硬件和软件的可靠性,为空间站机械臂的虚拟仿真提供了一种可行方案.     

3-TCT并联机器人运动学仿真

以Pro/E环境下建立的3-TCT并联机器人的模型为研究对象,在ADAMS/View模块下,对其添加约束和驱动后,进行运动学仿真.给定动甲台的位移,测量驱动杆杆长的变化曲线,利用ADAMS/Postprocessor模块对测量结果进行后处理,可得运动学逆解;以逆解得到的驱动杆杆长的变化曲线作为驱动,添加到驱动杆上可进行运动学正向求解.正逆解仿真结果对比表明,动平台正解时的运动轨迹和逆解时的运动轨迹完伞吻合.方法避免了大量的数学计算和计算机语言编程工作,通过CAE仿真软件实现了对并联机器人的运动学仿真,为并联机器人实际样机的调试和控制提供了一套有效的分析方法.     

通用型模糊控制器的数字仿真

提出一种通用型模糊控制器的混合模糊控制策略。通过数字仿真表明，此控制策略通用性强，适应面宽，参数整定方便，既有良好的动态特性，又有很好的稳态特性。     

模糊免疫PID控制器的设计与仿真

针对模糊控制系统设计复杂,实验数据调整繁琐的现象,设计了一种模糊自调整免疫PID控制器,该控制器结构简单,参数调整方便,快捷,并成功应用于冷轧带钢的厚度自动控制系统中。借助MATLAB的模糊控制工具箱和SMULINK仿真工具对其进行的仿真实验表明,该控制器的控制性能远优于常规的PID控制器,为冷轧带钢厚度精度的提高提供了一种新的尝试。     

基于MATLAB的新型CMAC控制器的设计与仿真

在小脑神经网络(CMAC)与PID并行控制的基础上,提出了一种新型的CMAC控制器,即FCMAC控制器。这种把小脑神经网络与模糊控制(Fuzzy)结合起来的控制方法,具有两种控制方法的优点。本文中以某交流伺服电机作为控制对象,用MATLAB进行了仿真。仿真结果表明,FCMAC控制器具有较高的控制精度、良好的自适应特性。     

一种解耦模糊PID控制器研究与仿真

针对线性控制系统中因环境变化引起被控对象参数改变或者因干扰作用使系统出现非线性,而引起系统控制性能变差的现象,提出一种解耦模糊PID控制器的方法来改善系统的性能。通过对线性随动控制系统的仿真可见,不论是在被控对象参数改变还是出现随机干扰的情况下均能获得较好动态性能指标。解耦模糊控制的模糊语言规则少,响应速度较快。     

基于Matlab的模糊控制器设计及仿真

针对一阶线性时滞系统在工业控制中存在响应速度慢、静差问题,给出了一种模糊控制器设计。利用模糊集合的隶属度函数,模糊条件句和模糊控制规则,实现对一阶线性时滞系统的控制。利用Madab提供的模糊系统工具箱对控制器进行了设计,并在Simulink环境下对系统进行了建模和仿真。仿真结果表明,模糊控制器提高了一阶线性时滞系统的动、静态特性,使系统获得了良好的控制性能,具有较好的应用价值;     

基于神经网络的新型复合速度控制器的设计

针对传统PID控制和神经网络直接逆动态控制各自的特点,提出了将两者相结合构造一种新型复合神经网络速度控制器的方法：基于感应电机间接磁场定向矢量控制系统．对该复合速度控制器进行仿真研究。仿真结果表明,在电机参数变化和负载扰动的情况下,该控制器的应用使感应电机间接磁场定向矢量控制系统具有很好的鲁棒性和抗扰性能：     

基于混合算法的空间机器人运动学参数辨识

外太空环境恶劣,空间遥操作机器人结构在太空环境作业时会产生形变,而且其加工生产也存在加工误差,空间遥机器人的形变引起DH参数的误差,为了完成空间机器人系统的地而仿真预测,并且确保空间遥操作机器人完成工作任务,必须根据遥测数据准确的辨识出空间机器人系统的运动学参数.提出了混合非线性参数辨识的LM(Levenberg-Marquarat)和递推最小二乘办法的混合辨识算法.最后,给出了办法的实例仿真,说明了辨识算法的稳定性,能够完成对空间遥操作机器人的运动学参数的辨识.     

基于S函数的模糊整定PID控制器的设计及仿真

针对工业过程控制中被控对象往往为非线性、时变系统,常规的PID控制对于这样的系统的控制效果不是很理想,提出了模糊整定PID控制算法,并且在Matlab下利用S函数实现了模糊整定PID控制器的设计及仿真,并将该方法用于激光晶体生长系统的直径调节器中,结果表明,该系统对纯滞后、参数时变的激光晶体生长系统有很好的控制作用.     

仿人智能PID控制器设计

PID控制算法简单 ,参数调整方便 ,应用广泛。但是常规的PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳 ,对运行工况的适应性很差。该文设计的仿人智能PID控制器用正态函数拟和模糊控制规则 ,辅以根据误差和误差变化率的调整 ,能根据实际情况调整和完善PID参数 ,具有鲁棒性强 ,响应速度快 ,稳态精度高等优点。该方法在导弹自动驾驶仪的设计中有很好的应用效果。     

某型航空发动机燃油调节器改型设计研究

航空推进系统仿真技术在发动机预研和型号研制中具有重要的作用。某型现役飞机飞行高度增加,需对其燃油调节器进行改型设计,而关于航空发动机燃油调节仿真的问题,大多数是以传递函数及插值表等形式来描述的,计算量大,物理意义不直观,仿真效果不明显。针对以上不足,在对某型发动机燃油调节器的组成、功能、工作原理进行了详细分析的基础上,以流量连续方程及力平衡方程为基础,结合Adaptive Simpson积分方法,基于AMEsim仿真软件,采用图形化时域仿真建模方式建立了相关部件的数学模型,对其高空工作特性进行了仿真分析。结果表明,保证了发动机的正常工作,为燃油调节器的设计与改进提供了依据。