基于多目标优化的控制器设计方法

多目标优化方法对所用的目标函数和约束要进行分析和改进, 为了多个目标的同时实现和分析本文研究了一种新的基于组织型 P 系统的多目标优化算法来设计 PID 控制器. 控制器参数被编码后按照与膜结构相关的规则进化, 组织型 P 系统具有独特的动态膜结构, 整个参数群体被动态膜结构划分成几个子群体计算降低了计算复杂性. 仿真结果表明所提算法收敛快, 解的精度高, 而且在 Pareto 前沿上均匀分布, 所得的控制器具有令人满意的控制性能. 实验结果显示新算法适于研究不同性能指标和调节参数之间的关系, 可以用于设计和评估不同的控制器.     

刚柔耦合控制系统仿真研究

该文介绍了交互使用有限元分析软件和控制系统仿真软件实现具有刚柔耦合结构复杂系统的仿真方法。使用有限元技术建立弹性体模型,通过二次开发语言编程实现弹性体动力响应有限元分析全过程,将计算所得的弹性体位置和速度响应以文件形式保存并传递给在控制系统仿真软件中建立的弹性体环节作为该环节的输出。同时在控制系统仿真软件中建立刚体动力特性模型以及控制器反馈模型,用C语言编程实现仿真软件调用有限元分析程序的接口,从而实现整个系统的仿真。该方法能够仿真具有任意复杂结构弹性体的刚柔耦合控制系统的动态响应,由于使用有限元方法使得仿真结果较为精确。     

一类非线性相似组合大系统的迭代学习控制

利用状态反馈部分线性化技术研究了一类非线性相似组合大系统的迭代学习控制问题。与现有结果不同的是，它不直接研究系统本身，而是构造一个适当的 反馈，然后对闭环系统给出其迭代学习收敛的充分条件，     

耦合控制实现一类超混沌系统同步

本文主要研究了一类含非线性负电容的超混沌电路的控制同步问题,运用耦合控制原理,设计了适合于该超混沌系统的线性耦合控制算法。该算法的实质是通过对超混沌系统施加耦合控制,使得耦合后的超混沌系统可以稳定到状态空间的一个低维流形上,结合线性化理论及渐进稳定性理论,将耦合控制同步问题归结为耦合控制系统的稳态误差是否随时间的增长趋近于零。为进一步验证本文所设计的耦合控制算法的性能,对所提出的算法进行数值仿真,仿真结果表明了本文所给算法的有效性和可行性。     

刚柔耦合系统建模与仿真关键技术研究

研究了基于虚拟样机技术的复杂刚柔耦合多体系统建模与仿真中的关键技术,提出了保证仿真精度、缩短仿真时间,提高仿真速度的具体措施,大大提高了基于Pro/E、ANSYS和ADAMS三款软件联合进行刚柔耦合多体系统可靠性研究的操作性;解决了含硫化铁矿结核体薄煤层采煤机截割部的输入实现、约束及边界条件等关键技术,为基于复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机截割部工作的可靠性研究提供了理论准备;找到了采煤机截割部关键零件设计上存在的问题,为采煤机截割部系统的优化提供了有力的量化依据;尤其是复杂刚-柔耦合多体系统建模与仿真中关键技术的解决对于研究多体系统工作的可靠性、降低研发成本、物理样机一次成功目标的实现具有重要的理论意义和较强的实用价值。     

一类组合在系统的间接自适应控制

针对一类非线性组合在系统,提出一种用高阶神经网络逼近互联大系统 的新型设计方法。首先用高阶神经网络逼近非线性组合大系统中的互联项,这样不仅可以解决大系统中最为复杂的互联项问题,且较以往采用的方法在工程上易于实现;然后基于高阶神经网络研究组合在系统的间接自适应控制问题。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于Adams的剪式稳定架刚柔耦合分析

采用CATIA对剪式稳定架系统进行三维建模,基于ANSYS和Adams建立刚柔耦合动力学模型。考虑剪式稳定架的柔性特征,对刚柔耦合模型升降过程的3种工况进行动力学仿真分析,得到运动过程中剪式稳定架应力分布规律、连接铰点力和接触力。分析方法和结论可指导剪式稳定架的设计。     

基于CompactDAQ刚柔耦合动力学实验台的搭建

介绍了一种基于虚拟仪器技术的刚柔耦合动力学实验台的设计方案.基于Compact DAQ控制器和数字I/O模块,实现了对角位移、角速度、应变等一系列的物理量的测量,可用于验证多种刚柔耦合模型.同时可以控制电磁喷气阀的喷气来控制台体的旋转,可用于验证不同控制方法对于刚柔耦合系统控制的效果.该实验台具有低成本、高精度、高可靠性、扩展灵活等特点.     

麦弗逊前悬架的刚柔耦合模型仿真及优化分析

在Adams/Car环境中建立某车麦弗逊前悬架的多刚体模型和刚柔耦合模型,分别对其进行双轮同向激振仿真,分析车轮定位参数的变化规律. 结果证明刚柔耦合模型和多刚体模型分析结果基本一致.针对车轮定位参数变化规律的不合理性,利用Adams/Insight对悬架部分硬点进行灵敏度分析并优化硬点坐标,使车轮定位参数在一定的范围内变化,改善悬架的性能.     

一类组合大系统的间接自适应控制

针对一类非线性组合大系统 ,提出一种用高阶神经网络逼近互联大系统的新型设计方法。首先用高阶神经网络逼近非线性组合大系统中的互联项 ,这样不仅可以解决大系统中最为复杂的互联项问题 ,且较以往采用的方法在工程上易于实现 ;然后基于高阶神经网络研究组合大系统的间接自适应控制问题。仿真结果表明了该方法的有效性。     

Delayed reference control for multi-degree-of-freedom elastic systems: Theory and experimentation

The objective of this paper is to provide an experimental proof of the effectiveness and ease of implementation of a non-time based control strategy for the simultaneous active vibration control and path tracking of multi-degree-of-freedom linear systems. What is peculiar in the proposed scheme, named DRC, is that it allows reducing elastic vibrations while guaranteeing coordinated motion among the system rigid-body degrees of freedom, and hence the accurate tracking of desired paths through space. The DRC is here applied to damp the oscillation of a load suspended to the moving platform of an Adept Quattro parallel robot by means of a cable.     

Position synchronization of multiple motion axes with adaptive coupling control

A new control approach to position synchronization of multiple motion axes is developed, by incorporating cross-coupling technology into adaptive control architecture. The control strategy is to stabilize position tracking of each axis while synchronizing its motion with other axes’ motions so that differential position errors amongst axes converge to zero. The proposed adaptive controller and parameter estimator employ coupling control by feeding back position errors and differential position errors, and have been realized to guarantee asymptotic convergence to zero of both position and synchronization errors. Simulations conducted on a multi-axis motion control system demonstrate the effectiveness of the method.     

中心刚体-柔性梁刚柔耦合动力学模型降阶研究

有限单元法被广泛的采用来描述柔性体的弹性变形,然而有限元节点坐标数目庞大,将会给动力学方程求解带来巨大的计算负担.如何降低柔性体的自由度,是当前柔性多体系统动力学研究的一个重要命题.本文以中心刚体-柔性梁系统为例,采用Krylov方法和模态方法进行降价.然后分别采用有限元全模型、Krylov降阶模型和模态降阶模型,对中心刚体-柔性梁进行刚-柔耦合动力学仿真.仿真结果表明,与采用模态降阶方法相比,采用Krylov模型降阶方法只需要较低的自由度,就可以得到与采用有限元方法完全一致的结果.说明Krylov模型降阶方法能够有效的用于柔性多体系统的模型降价研究.     

旋转式太阳帆航天器姿态控制

姿态角的准确控制是太阳帆航天器能够成功应用的关键,具有十分重要的研究意义。旋转式太阳帆航天器由于没有支撑结构而表现出柔性特征,因此在对其进行姿态动力学建模及控制时,不能使用传统的刚性建模及姿态控制方法。针对在轨航行的旋转式太阳帆航天器,在物理模型的基础上利用混合坐标法建立其姿态动力学刚柔耦合模型。针对该模型,设计能够跟踪最优姿态角且同时抑制帆面柔性振动的控制器,并分析采用4个反作用喷气装置作为执行机构时的实现情况。仿真结果表明,设计的LQR控制器能够使旋转式太阳帆跟踪到最优目标姿态角并且有效抑制了柔性帆面的振动,旋转式太阳帆在轨航行过程中利用反作用喷气力矩来对其姿态角进行控制是可行的。     

Vertical motion control of building façade maintenance robot with built-in guide rail

Recently, the number of high-rise building has increased along with the development of technology to cope with the increase in population. Because of this, many researches on an automatic building façade maintenance system have been conducted to satisfy the increasing demands of façade maintenance. However, most researches have focused on the mechanism and system composition, while working safety issues have not been sufficiently dealt with. This paper deals with the motion control issues of the building façade maintenance robot system which is composed of a vertical robot and a horizontal robot moving along the rail of the façade. With consideration for the vertical robot, these issues include the safety of docking process and the stability of vertical motion. During the docking process for the inter-floor circulation of the horizontal robot, shocks and positioning errors are generated due to increasing load. To solve this, the rail brake system is operated to suppress the shock during the docking process, and a re-leveling process is conducted to compensate the gap which is equal to the positioning error between the built-in transom rail of the robot and the transom rail of the building. In addition, many noises are generated from the surroundings that significantly affect the motion of the vertical robot due to vibration. To enhance the motion stability of the vertical robot, vibration suppression control is developed in this paper, using the state estimation which considers the dynamic properties of the wire rope. For the feasibility of this algorithm, the field experiment of the building façade maintenance robot is conducted.     

基于柔性轮对的轨道车辆动力学仿真分析

为研究柔性轮对对轨道车辆动力学性能的影响,应用ANSYS创建轮对实体有限元分析模型,并选用Guyan缩减法和Lanczos分块法对其进行子结构模态分析.联合SIMPACK创建柔性轮对车辆仿真模型,此模型的构架、车体等部件仍视作刚性体.与刚体车辆仿真模型对比分析出在中国高铁谱和美国六级谱激励作用下两模型的动力学性能的差异.分析结果表明:轮对采用柔性体的车辆非线性临界速度较全刚体车辆的非线性临界速度稍稍降低.在两激励线路下,轮对采用柔性体对车辆的平稳性和曲线通过性能也有一定程度的影响.     

一个结构振动仿真系统的实现

本文介绍的结构振动的数值和图形仿真系统是我们所研究的振动控制仿真系统的一个模块。介绍了振动的仿真的基本方法和实现过程中的几个关键问题，并概略介绍了作者在微机上实现的仿真系统（ＳＤＳＳ）的主要功能。     

中心刚体-柔性梁应变反馈多目标优化控制

本文针对柔性结构在轨组装任务背景,将自动飞船和待运送部件分别简化为中心刚体和柔性梁附件,研究自由漂浮中心刚体-柔性梁系统的动力学与控制问题.首先基于小变形和低转速假设,将梁用假设模态法离散,采用Lagrange方程导出系统动力学方程.继而设计一种带有应变反馈的PD控制律用于完成中心刚体的状态镇定以及柔性梁振动抑制.此外,本文还使用遗传算法对控制器中的参数进行多目标优化.最后,通过数值算例验证了所设计控制器的有效性.     

绕线机的多轴同步控制算法研究

根据绕线机的结构,分析了其控制原理。针对一阶运动方程电机控制算法存在的问题,推导了电机二阶运动方程,提出一种基于交叉耦合结构的多电机同步控制算法,并建立了电机运动控制模型,实现了多轴电机精确同步联动。仿真结果证明了该算法具有较高的同步控制精度和较强的抗干扰能力。