单轴式磁流变假肢膝关节设计及CT+PD轨迹跟踪控制

针对传统假肢膝关节存在阻尼无法连续可调、仿生性不佳及价格高昂等问题,提出一种以磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,MRD)为控制器件的新型磁流变假肢膝关节(Magnetorheological damper-based prosthetic knee,MRPK).基于健康人在平地行走的步态...     

基于膝关节阻尼器特性的假腿系统动力学建模

从解决完整约束的质点动力学问题的普遍方程拉格朗日方程出发,考虑关节间的液压阻尼,建立液压阻尼控制的针阀位置变量与液压阻力力矩之间的关系模型,从而推倒出了基于非线性阻尼特性参数的假腿动力学数学模型;通过对动力学模型的Matlab仿真表明:设定针阀位置变量X的不同值,可以得到假腿摆动相膝关节转动角度θ2的不同变化规律;随着针阀位置变量X的减小,膝关节的摆动幅度逐渐减小,速度不断加快;所建立的基于非线性阻尼控制参数与人体髋关节力矩的假腿动力学模型符合真实人体的控制规律。     

基于新型PD模糊控制方法的机器人轨迹跟踪

研究了一类基于模糊规则的变参数PD控制方法.对于模型未知对象,常规PD控制器参数的整定一般要基于一些经验知识,这对PD参数的整定带来一定的困难.该文采用TS模糊控制,将模糊控制和PD控制相结合组成一种复合控制器.这种控制方法兼备模糊控制和PD控制的优点,具有广泛的应用价值.二自由度机器人仿真和实验表明了该控制方案的可行性.     

磁流变阻尼器动力学模型的研究现状

概述了磁流变缓冲器动力学模型的研究状况,详细描述了各个动力学模型,并对各种模型进行对比分析,提出了进一步要解决的问题.认为建立具有普适性的动力学模型,是磁流变阻尼器取得良好控制效果的关键.     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统滑模控制研究

建立了履带车辆1／2车体振动模型,设计了相应的滑移面和滑移模态控制器,得出了履带车辆半主动悬挂系统的实时控制阻尼力,并对路面激励下滑模控制与最优控制的减振效果进行了仿真。     

智能假肢膝关节的优化设计及运动学分析

智能假肢膝关节是一种代偿下肢缺失功能的机械电子装置,可以采用双摇杆机构实现对假肢膝关节运动特性的模拟。针对假肢膝关节行走过程中能量消耗过大、稳定性较差的问题,以假肢膝关节机构峰值驱动力矩最小为优化目标,建立了优化模型;在满足性能与结构的约束条件下,运用复合形法对该模型进行优化求解,得到了假肢膝关节机构的最佳结构参数;在此基础上,利用ADAMS软件进行了虚拟运动仿真。结果表明:优化后的智能假肢膝关节具有优良的仿生性能,其峰值驱动力矩相比优化前降低了40%,驱动力矩变化范围缩小36%,大大地提升了智能假肢膝关节的稳定性与续航能力。     

一种智能膝关节假肢及其控制算法研究

为了使下肢假肢的功能更趋近于人体下肢,提出了一种智能膝关节假肢的设计方法及其相应的控制算法。首先,根据人体膝关节的结构特点,设计仿生膝关节的机械组件。并在此基础上,为其添加分体式的膝关节阻尼控制模块。然后,为阻尼控制模块添加控制算法[传统PD控制算法、微粒群(PSO)优化的BP神经网络PD控制算法]。最后通过步态测试对比两种不同算法的实际控制效果。最终的实验结果表明：在行走的摆动相,PSO-BP-PD控制相较于传统PD控制,膝关节摆动角度的控制准确度提升5.1°,稳定度下降0.7°。     

车辆磁流变半主动悬架GSA-LQG控制研究

针对传统的线性二次型高斯(Linear Quadratic Gaussian, LQG)控制器存在各加权矩阵系数不易确定等问题,对于车辆磁流变半主动悬架设计了基于引力搜索算法(Gravity Search Algorithm, GSA)的线性二次型高斯(GSA-LQG)控制。以悬架各性能指标为目标函数,采用引力搜索算法对加权矩阵系数进行寻优。选用磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper, MRD)作为悬架的半主动部件,同时建立二自由度的1/4车辆磁流变半主动悬架系统模型。以随机路面激励作为输入,在MATLAB/Simulink软件中分别对被动悬架控制、基于LQG控制的车辆磁流变半主动悬架和基于GSA-LQG控制的车辆磁流变半主动悬架进行仿真分析,结果表明,基于GSA-LQG控制的车辆磁流变半主动悬架具有更好的舒适性能和安全性能。     

双摇杆假肢膝关节的运动学与动力学分析

膝关节是人体正常运动的重要部位.为了满足下肢截肢患者恢复正常运动功能的需求,设计了一款双摇杆机构的假肢膝关节.首先,建立了下假肢的简化模型,通过对模型的运动学分析,获得了相关关节角度、角速度、角加速度等参数.通过动态静力分析法对双摇杆的各个杆件进行动力学分析,最终得到输出阻尼力与驱动力矩之间的平衡方程.通过Adams仿...     

车辆悬架系统用磁流变阻尼器的研究

磁流变液是一种新型智能材料,由其制成的阻尼器具有可控的特性,但对3种模式的MR阻尼器的分析可知,剪切模式的MR阻尼器的阻尼力在相同条件下最小,阻尼效果最差,在工程上使用价值不大。流动模式和混合模式的MR阻尼器的阻尼力比较接近,阻尼效果较好,但混合模式结构简单、紧凑,在工程上的推广价值更高。所以,该文提出、论证基于这种混合模式的磁流变阻尼器的理论模型,从而为它在工程车辆中的应用,实现对振动的半主动、实时控制提供理论依据。     

基于神经网络的磁流变阻尼器逆控制研究

为了解决阻尼器的非线性问题,设计了一种纯剪切型磁流变阻尼器,并针对其非线性特性,提出了利用径向基函数（RBF）神经网络的非线性映射能力,以建立磁流变阻尼器的逆模型。由已训练的磁流变（MR）阻尼器的逆向神经网络模型和MR阻尼器组成的控制单元,在给定所需控制力的情况下,使MR阻尼器产生相应的阻尼力,实现了MR阻尼器提供连续可调输出力的目的,也使得纯剪切型MR阻尼器在一些需要精确控制的场合能够方便使用。仿真结果表明,神经网络逆控制的方法是有效的、可行的。     

基于磁流变技术的发动机隔振控制

悬置阻尼和刚度可调对发动机在宽频范围内实现积极隔振具有重要意义.在建立发动机3自由度隔振模型基础上,提出用可调阻尼的磁流变阻尼器和可调刚度的磁流变弹性体构成磁流变并联悬置系统,以降低发动机对基座的垂向传递力和抑制横向动反力矩为目标,设计出用仿人智能思想在线修改参数的垂直隔振模糊自适应控制器,并对各磁流变并联悬置的刚度和阻尼进行协调控制.用Matlab对发动机整机隔振进行仿真,搭建出发动机隔振台架试验系统,在宽频激励条件下对不同悬置的隔振效果进行对比研究.仿真表明基于磁流变并联悬置的发动机隔振控制具有明显的优势,台架试验结果表明相对于橡胶和液压悬置,磁流变液悬置能在较宽频范围把力和力矩的绝对传递率降低到约30%以内,可提高乘坐舒适性.     

磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟系统研究

基于磁流变液构造出的半主动悬挂系统,可以用于对车辆振动的实时控制,半主动悬挂系统模拟试验台是实行实车动力学分析进而实现上述目标的基础性设备.按照相似定理,进行履带车辆磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟实验的台架设计,实现动力学模拟;结合履带车辆行驶的典型越野路面,提出一种路面激励输入设计方案;叙述了阻尼系数的确定,包含动力学分析和试验台参数选取.对整个动力学模拟系统的构建进行了全面的分析和设计.     

履带车辆磁流变阻尼器动力学模拟实验台研究

基于磁流变液(M RF)构造出的半主动悬挂系统可以用于对车辆振动的实时控制,半主动悬挂系统模拟实验台是实行实车动力学分析进而实现上述目标的基础性设备。首先,按照相似定理,进行了履带车辆磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟实验的台架设计,实现了动力学模拟;进而,结合履带车辆行驶的典型越野路面,提出一种路面激励输入设计方案;最后叙述了基于L abV IEW虚拟仪器的磁流变振动实验台状态监测系统的构成。     

新型假肢膝关节的设计与仿真研究

假肢膝关节是假肢最重要的结构,对假肢性能具有至关重要的影响。从仿生性角度出发,提出一种新型假肢膝关节结构。以踝关节轨迹作为步态评判标准,建立机构的运动学模型。论述模型结构的优化原则、目标函数以及约束条件,运用LINGO软件编程对模型中的尺寸参数进行优化。将优化后的结构模型运用ADAMS进行仿真分析,验证模型及优化的正确性。仿真结果表明,运用设计的新型假肢膝关节的假肢能够较好地模拟正常人行走的踝关节轨迹,具有较好的行走步态。     

采用磁流变阻尼的一种改进型半主动控制汽车悬架研究

以磁流变阻尼器作为汽车悬架的阻尼器,研究了一种改进的半产动控制策略在确定性激励和随机激励下的运行效果,为了便于比较,还研究了被动控制、半主动on-off控制和主动控制悬架的运行情况。研究结果表明,半主动控制策略的控制效果很好,使汽车的乘坐舒适性显著提高,对安全性和稳定性并无明显地影响,由于磁流变阻尼的优良特性,使得该控制策略具有很大的应用前景。     

磨削压力控制用磁流变液阻尼器设计

磨削压力控制是一个需要高控制精度的力控制系统,磁流变液的可变阻尼特性很适合作为其控制元件。磁流变液的工作模式主要有剪切、挤压和流动三种,其力矩输出及控制特性都不相同。分析了常用的阀式和盘式两种磁流变液阻尼器的计算模型,提出用可控比参数比较两者的控制性能及输出转矩。并通过实验验证盘式阻尼器比阀式阻尼器有更好的可控性,更适于应用于磨削压力控制。     

移动式救援机器人的转铰空间轨迹跟踪控制问题研究

首先,本文利用雅克比矩阵概念与拉格朗日乘子方程,分别建立了移动式救援机器人系统的运动学与动力学模型,并以系统的动力学模型为基础。其次,为实现对移动式救援机器人转铰空间轨迹的跟踪控制,分别设计了基于转铰空间的PD控制算法和逆动力学控制算法。最后,利用Matlab软件,对所得到的运动学、动力学模型与控制算法进行了仿真验证。     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

移动机器人的最优轨迹跟踪控制研究

针对移动机器人在复杂环境下的路径规划与轨迹跟踪控制,提出了一种最优轨迹跟踪控制方法。首先,通过理论分析给出了移动机器人的运动学模型和对避障问题的描述,推导出了位置与姿态方程以及目标函数表达式;其次,介绍了萤火虫算法的寻优机制,并采用广义方向学习策略来改进原算法的性能;同时,引入NUBRS曲线来光滑处理局部路径,缩短总路径长度;进而,将移动机器人系统分成位置与姿态两个控制环,分别设计PD控制律来实现其稳定的轨迹跟踪控制;最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性,结果表明:(1)改进后的萤火虫算法能够为移动机器人规划出一条避障且可行走的轨迹;(2)基于PD控制策略,移动机器人能够有效地实现轨迹跟踪。