基于迭代学习的柔性关节机械臂鲁棒输出跟踪

针对柔性关节机械臂的输出反馈跟踪控制问题,提出了基于迭代学习观测器(iterative learning observer,ILO)的鲁棒控制策略。本文对柔性关节机械臂进行数学建模,分析了系统不可测状态和模型不确定性对跟踪控制精度带来的影响。设计了ILO对系统的内部状态和由模型不确定性引起的复合扰动进行在线估计,设计滤波反步控制器完成对输入指令的跟踪。利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环控制系统的全局稳定性。仿真结果表明,提出的方法能够有效实现柔性关节机械臂的输出反馈跟踪控制,获得较高的跟踪精度,且对于模型不确定性具有较强的鲁棒性。     

大型空间机械臂柔性关节的微分几何算法控制器设计

大型空间机械臂负责空间站大型负载的运输、装配,而关节柔性会在一些工况下造成振动.因此设计了一种大型空间机械臂柔性关节控制器.针对谐波减速器的引入而带来的柔性,建立了柔性关节的动力学模型;采用基于微分几何反馈线性化方法对柔性关节模型做了精确线性化解耦处理.对于线性化后的系统,为了克服不确定性及提高鲁棒性,采用具有较高鲁棒性和抗干扰性的滑模变结构控制规律来实现轨迹的合理跟踪.在Matlab/simulink中实现了线性化过程和滑模控制过程,对给定输入信号进行跟踪仿真,改变滑模控制的控制参数,得到控制参数对系统影响,验证了滑模控制的高鲁棒性,并能很好地跟踪输入信号.仿真结果表明,反馈线性化与和滑模控制的结合可以很好地应用于柔性机械臂的控制.     

柔性机械臂的鲁棒轨迹跟踪控制

对多连杆柔性机械臂的轨迹跟踪控制提出了一种鲁棒控制方法。基于奇异摄动法将多连杆柔性机械臂系统分离为慢变和快变两个子系统，对两者分别采用滑模变结构控制和Ｈ∞控制，由此得出的组合控制使系统精确跟踪期望的轨迹，抑制弹性振动，并且使由非线性机械结构引起的结构不确定性和由弹性变形引起的非结构不确定性及外扰具有较强的鲁棒性。最后通过仿真实验说明其有效性。     

基于观测器的柔性关节机械臂滑模控制

柔性机械臂在运动过程中会产生如扭曲、弹性、剪切等形变,给柔性机械臂的分析和控制带来困难。为了满足柔性机械臂高性能的控制要求,提出将基于观测器的滑模控制方法用于柔性机械臂中,设计一个观测器观测柔性机械臂系统各个状态变量,并且采用滑模变结构设计控制器。仿真结果表明,基于观测器的柔性关节机械臂滑模控制方法能够很好地观测到系统各个状态变量,且状态估计误差趋近于零,满足柔性臂的快速跟踪性要求,具有很好的实践意义。     

刚-柔耦合机械臂动力学建模及其振动抑制研究

根据假设模态法,对刚-柔耦合机械臂系统进行运动学分析;基于Lagrange方程,建立刚-柔耦合机械臂系统的动力学模型;采用滑膜变结构控制方法对刚-柔性机械臂的振动控制进行仿真研究.结果表明:一阶模态下的动力学模型即可满足刚-柔性机械臂系统的精度要求,滑模变结构控制能够有效地减缓柔性末端的振动,提高机械臂系统的动力学性能和精度.     

基于观测器的机械臂协调操作柔性负载的控制

为解决机械臂协调操作柔性负载状态不完全可测的问题,基于输出反馈研究了系统的控制。针对机械臂协调操作柔性负载驱动数小于自由度数,采用奇异摄动理论把协调系统降阶为快慢两个子系统。通过机械臂末端与负载接触点的部分信息和负载物理特性,建立了系统柔性坐标之间的关系,设计了观测器。通过系统特性把观测器系统误差方程转换为状态矩阵方程的形式,根据矩阵特征值的特点设计观测器参数,并把这一思想用到观测器-控制器系统的稳定性证明中。仿真结果证明了观测器和控制器的有效性。     

压电柔性机械臂的轨迹跟踪控制

提出一种利用压电材料对柔性机械臂进行末端轨迹跟踪控制的方法．利用假设模态法,采用压电作动器和传感器同位配置,根据Lagrange方程建立了单连杆柔性机械臂的动力学模型;针对柔性机械臂的非最小相位特点,以刚性旋转关节的转角为控制输出、以压电作动器抑制柔性机械臂的末端振动,基于Lyapunov函数,采用PD(proportional-differential)控制策略实现了对柔性机械臂进行末端轨迹跟踪控制．仿真结果表明,压电作动器很好地抑制了柔性机械臂末端的振动,末端的轨迹跟踪由关节驱动和压电作动共同完成,PD控制算法简单,易于工程实现．     

多关节新型机械臂设计及其坐标反馈系统研究

研制了一种多关节新型机械臂及其实时坐标反馈系统.机械臂由转动基关节、第一俯仰关节和第二俯仰关节三部分组成,转动基关节由轻型薄壁轴承支撑,采用步进电机驱动;第一俯仰关节采用步进电机直接驱动;第二俯仰关节采用步进电机经由同步齿形带驱动.机械臂由MCS-51单片机通过专用驱动器控制,机械臂末端坐标能够通过控制系统在液晶屏上实时反馈.实验表明:该机械臂运动准确,电气控制系统稳定,坐标反馈系统能够实时反映机械臂末端的坐标变化,可以满足该机械臂在科学研究、教学演示等多场合的任务要求.     

柔性机械臂的鲁棒轨迹跟踪控制

对多连杆性机械臂的轨迹跟踪控制提出了一种鲁棒控制方法，基于奇异摄动法将多连柔性机械臂系统分离为慢变和快变两个子系统，对两者分别采用滑模变结构控制和Ｈ＾∞控制，由此得出的组合控制使系统精确跟踪期望的轨迹，抑制弹性振动，并且使由非线性机械结构引起的结构不确定性和由弹性变形引起的非结构不确定性及外扰具有较强的鲁棒性，最后通过仿真实验说明其有效性。     

柔性机械臂振动控制研究

总结并分析了柔性机械臂动力学建模和振动控制的最新进展,建立了柔性机械臂振动控制实验系统,分别采用ＰＩＤ控制策略和线性二次型最优控制（ＬＱＲ）策略对柔性机械臂的振动控制进行了实验研究,并提出ＰＩＤ了控制与闭环反馈控制相结合的有效性。实验结果表明闭环应变反馈控制比单纯的的ＰＩＤ控制更为有效。     

多连杆柔性机械手控制的遗传算法

讨论了多连杆柔性机械手末端位置的控制问题,因为基于逆动力学的控制不易保证系统的稳定性,给出了一种非线性预测与刚性运动PD反馈相结合的混合控制器,由于控制器的参数较多,且呈复杂的非线性关系,传统设计方法难以保证控制器稳定性。提出一种基于遗传算法的设计方法,采用遗传算法选择控制器的参数,配置系统的极点,通过一个双连杆柔性机械手的仿真表明,采用遗传传算法设计的系统可实现多连杆预柔性机械手末端轨迹的准确跟踪,同时能消除柔性机械手的弹性振动。     

LCL型并网逆变器控制策略研究

采用逆变器侧电感电流反馈是一种实现LCL型并网逆变器有源阻尼的有效方法,通过逆变器侧电感电流反馈配置系统极点的方式实现谐振阻尼。但通过该方式配置的系统内环为一个振荡环节与一个惯性环节的乘积,系统内环控制参数难以确定。针对这一情况,对逆变器侧电感电流反馈控制方式进行数学建模,该文详细分析了内环控制参数与系统内环极点之间的关系。研究逆变器侧电感电流反馈控制方式的阻尼机制,提出了一种简便的内环控制参数的确定方法。仿真实验结果证明了该内环控制参数确定方法的有效性与正确性。     

基于分力合成方法的航天器闭环反馈控制

为了增强分力合成主动振动抑制方法抵抗外界干扰的能力,将分力合成方法与闭环反馈控制相结合同时进行设计.用非约束模态级数方法建立解耦的姿态动力学方程和挠性附件振动方程,通过选取合适的反馈量,在设计闭环反馈参数时将挠性附件的振动和分力合成方法同时加入到约束条件中,得到最佳性能解.通过对单挠性杆模型的仿真,在满足系统各项性能指标的条件下,调整时间较分步设计方法明显减少,证明本文方法的有效性.     

一种改进的控制系统QFT设计算法

定量反馈理论（QFT）是一种设计具有不确定性的多变量控制系统的直接而有效的方法。针对现有的QFT设计算法计算量大的缺点,提出了一种改进的设计算法。最后以挠性卫星三轴姿态控制系统的俯仰通道作为设计实例,仿真结果表明了所提算法的有效性和优越性。     

直控式电反馈比例方向阀研究

本文介绍了直控式电反馈比例方向阀的结构和工作原理,运用了位移—电反馈闭环控制原理和PID调节技术。采用动态数字仿真和试验研究手段,对影响阀性能的各参数进行了研究。并对调节器参数进行了优化,进一步提高了阀的性能。     

基于变结构/输入成形的航天器振动抑制方法

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈变结构控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略.首先,采用拉格朗日方法建立中心刚体上带有弹性附件的航天器的动力学模型.然后,在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上,考虑挠性结构模态不可测的情况,为了避免设计状态观测器及其引入的误差,在输出反馈变结构控制的基础上,给出了滑模存在条件以及仅利用输出信息的变结构控制器设计方法,使系统的状态轨迹达到滑动平面,并保证闭环系统渐近稳定;在此基础上,应用输入成形方法设计成形控制器来抑制该系统的振动,使得航天器星体姿态和挠性附件的振动同时得到了有效的控制.该成形控制器的设计仅需闭环系统的振动频率和阻尼.将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动控制进行了仿真研究,结果表明,方法可行有效.     

线性系统的输出反馈解耦控制

建立了以闭环特征谱表达的关于线性系统输出反馈解耦的充要条件,并结合线性系统的特征结构配置结果给出了求解线性系统输出反馈解耦控制的一种参数化方法。该方法灵活、方便,且可顾及解耦系统的稳定性和性能要求。     

基于二阶最佳原理光伏充电控制系统的理论研究

光伏充电控制系统是光伏发电系统中重要组成部分,DC/DC变换是充电控制器的主回路,其电压、电流控制是一个双环反馈控制系统.采用电流内环、电压外环的双闭环控制方式,建立光伏充电控制系统数学模型,应用连续时间系统的工程设计方法,研究了电流环中的电流校正装置,将电流环简化为电压环中的一个比例环节,并与其他环节一起构成外环电压...     

一种超远程星-地频率相位同步系统

为了解决卫星与地面电子设备之间超远程的频率、相位同步问题,给出了一种基于锁相环技术的频率相位同步接收系统.根据锁相接收机的工作原理,对环路带宽与微波链路传输电平等关键参数进行了设计;基于星-地实际链路的实验方法,进行了验证.实验结果表明,系统锁相接收机的环路噪声带宽约为20 Hz,环路带内10 Hz处相位噪声为-116...     

基于DSP的全自主机器人运动控制系统的研究

设计了一套适合于全自主类人机器人的分布式运动控制系统。该系统的底层控制部分采用DSP作为主处理器,给出了处理器的外围器件和反馈回路的设计过程。整个控制系统能够集成在机器人本体上,层次清晰,结构灵活,对全自主机器人的进一步发展起着积极的作用。