DELTA机构控制器参数整定方法研究

针对Delta并联机构,考虑随位姿实时变化的惯性负载对伺服控制系统的影响,提出了一类三自由度高速并联机器人控制器参数整定新方法.首先借助于矢量法导出Delta机构的逆运动学和逆动力学模型,消元法建立其正解模型.在此基础上,建立机电耦合控制模型,直接以机器人末端执行器在整个工作空间运动轨迹的均方根值误差作为综合性能优化目标,在无穷多PID参数非线性组合中离线整定出一组最优值,并通过进行前馈补偿,进一步提高系统精度.     

并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定

研究一种小型可重构并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定方法。首先导出外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,提出辨识该类伺服系统参数的一种方法。该方法采用变频三角波输入,克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大,易造成对伺服电动机冲击,引起其速度环开环等问题,且通过附加惯性负载,可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来。进而,以超调量和上升时间为优化目标,考虑随位姿变化的极限负载,对伺服系统控制器参数进行了整定,给出了伺服系统控制器参数的范围。最后,试验验证了该方法的有效性和正确性。     

伺服系统线性特性和非线性摩擦的解耦辨识方法研究

针对伺服进给机构包含线性结构和非线性摩擦特性的特点,提出一种将线性模型和非线性摩擦特性进行分步解耦辨识的方法.首先分别确定伺服系统的线性模型和非线性模型,将伺服系统结构模型转化为线性模型加非线性摩擦反馈的结构.为了消除非线性摩擦力对线性模型的影响,采用2路同向非过零速信号对系统激励,利用2组系统输入和输出信号的差值作为线性参数的辨识数据对线性参数进行估计.获得线性模型后进一步利用系统稳态输出实现对非线性Coulomb摩擦幅值特性的估计.系统仿真和实验都证明了该辨识方法对提高伺服系统的辨识精度及控制器设计的有效性和可靠性.     

基于遗传算法的电液伺服加载系统控制器优化

电液伺服加载系统是以阀控液压缸作为执行机构的力伺服系统,其控制器参数的选取直接影响电液伺服加载系统的性能。建立了电液伺服加载系统AMESim仿真模型,对系统阶跃响应进行研究,分析了控制器参数对系统动态特性的影响。构造了优化电液伺服加载系统控制器参数的目标函数,运用遗传算法对系统控制器参数进行优化设计。仿真结果表明:利用经遗传算法优化后的控制器参数,大大提高了电液伺服加载系统的响应速度和控制精度。     

一种三平动并联机构的设计与运动学分析

针对Delta并联机器人在食品、医药、电子等轻工业上的广泛应用,对一种T型轴铰链Delta三平动并联机器人的构型设计进行了系统研究。分析了运动副在机构组合中自由度约束关系,得出了一种最小支路位移参数特性,以此遴选出3TOR并联机构所含的支路类型,综合出多组三平动并联机器人机构。经过机构演变法,设计出一种支路类型为HSOC{■}的新型T型轴铰链的Delta并联机器人机构。并基于位移参数特性,验算了其机构空间自由度。基于设计的Delta并联机器人机构,进行了运动学分析,建立了逆解位置模型、正解位置模型和速度模型。     

基于粒子群算法的参数自整定伺服控制器的设计

提出了一种可以不考虑系统的数学模型以及外部的工作状况,直接通过在可行域内搜索最优解来找到合适的控制器参数的方法。以伺服系统的速度环控制器为研究对象,将粒子群优化算法应用于控制器的参数自整定中,设计了参数自整定PI控制器。在Matlab／Simulink环境下建立永磁同步电机伺服系统的仿真模型,对比了通过人工参数整定与基于粒子群优化算法的参数整定两种方法。仿真实验结果表明,该方法整定出的控制器参数可以使伺服系统的性能得到较大提高,具有较大的应用价值。     

基于LuGre模型的自适应摩擦补偿

为提高开放式伺服系统的动态性能,使其具有良好的适应能力,提出一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法.建立开放式伺服系统的动力学模型,并通过LuGre模型来描述系统的摩擦特性.考虑到摩擦模型的参数会随系统变化而发生改变,采用Backstepping方法设计自适应摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性.通过可编程多轴控制器(Programmable multi-axis controller,PMAC)编写伺服算法实现该自适应摩擦补偿方案,并通过试验验证该方案的有效性.试验结果表明:与传统的速度加速前馈补偿相比,该自适应摩擦补偿方案在正弦运动作为输入信号时,其跟踪误差由±40 μn降低到±7 μm.采用该补偿方案能有效地抑制摩擦干扰对伺服系统的不利影响,为提高伺服系统的动态跟踪性能奠定基础.     

基于模糊逻辑的机器人非标定视觉路径规划

本文提出了一种基于模糊控制的对含不确定性的移动机器人的非标定视觉伺服路径规划控制方法。本方案将摄像机固定于移动机器人工作区域内,运用摄像机针孔模型设计了一种新的非标定机器人视觉伺服路径跟踪系统,在此系统下运用模糊控制理论设计了模糊控制器,在视觉伺服系统参数未标定的前提下完成了对含不确定性参数的移动机器人视觉伺服路径规划。仿真实验证实控制效果良好。     

基于QFT理论的数控给进伺服系统设计与分析

提出了一种适用于伺服系统的基于QFT理论的控制器设计方法;考虑到伺服控制系统对象模型参数存在一定摄动,设计了鲁棒性能控制器;通过综合考虑被控对象的模型不确定范围和系统的性能指标．可实现一定范围模型摄动系统的强鲁棒性。仿真结果表明设计的控制系统总体性能优于经典PID设计的系统。     

基于MATLAB的电液位置伺服系统的最优二次型控制

在分析液压位置伺服系统工作特性的基础上,建立了液压位置伺服系统的状态空间模型,介绍了用MATLAB设计最优二次型控制器的基本方法,并且分析了参数变化对最优控制系统设计的影响。仿真结果表明,系统具有良好的动态品质和跟踪性能,为液压伺服控制系统的优化设计提供了新的方法和途径。