基于并联机构的船舶运动模拟控制器设计与仿真

基于Stewart并联机构设计六自由度船舶运动模拟器,推导模拟器在给定运动位姿下驱动支链伸缩量的逆解算法。以垂荡-纵摇耦合运动为例,联合MATLAB/Simulink和SimMechanics构建运动模拟器仿真模型,并建立基于PID控制算法的驱动模型。为有效提高模拟器运动精度,基于模糊PID控制算法,应用模糊规则和推理方法对PID参数进行在线整定,设计相应的模糊控制器。结果表明：对波浪运动模拟器实施模糊PID控制后,计算得到的驱动支链伸缩位移误差能较快达到稳定值,稳定后误差明显比经典PID控制算法低。     

基于模糊PID的箱梁移动焊接机器人

针对结构化箱梁移动焊接作业需求,设计了一种新型六足轮腿式机器人及其控制系统。首先设计了机器人的本体结构模型;然后针对机器人模型进行了运动学分析与建模,规划了机器人的越障步态;同时为了保证机器人在直线运动过程中的稳定性,采用了模糊PID控制算法,再利用Simulink软件进行了仿真;最终搭建了实验平台进行实验测试。实验证明,基于模糊PID控制方法的轮腿式机器人的直线运动偏差相比于普通PID控制方法的更小,能够实现稳定的越障运动。     

基于模糊自适应PID控制的六旋翼飞行器稳定性控制

介绍了六旋翼飞行器的运动方式,根据牛顿-欧拉方程完成动力学模型的建立.依据模糊控制的相关理论以及模糊自整定PID控制器的设计过程,完成了基于模糊自适应PID算法的控制器的设计.通过对自适应模糊PID控制器进行Matlab/Simulink下的系统仿真分析,得出所设计的控制器能够较好的完成悬停任务,实现对飞行器的稳定性控制.通过试验验证了六旋翼飞行器的控制稳定性.     

基于模糊自适应PID控制的六旋翼飞行器稳定性控制（英文）

介绍了六旋翼飞行器的运动方式,根据牛顿-欧拉方程完成动力学模型的建立。依据模糊控制的相关理论以及模糊自整定PID控制器的设计过程,完成了基于模糊自适应PID算法的控制器的设计。通过对自适应模糊PID控制器进行Matlab/Simulink下的系统仿真分析,得出所设计的控制器能够较好的完成悬停任务,实现对飞行器的稳定性控制。通过试验验证了六旋翼飞行器的控制稳定性。     

基于模糊PID控制的步进驱动系统研究

为了提高鞋套包装机的运动精度控制要求,针对鞋套穿孔定位这一具体动作,对其中的步进驱动系统进行了研究,提出了模糊PID复合控制方法。首先建立了步进驱动系统的数学模型,然后设计了模糊PID参数自整定控制器,并利用MATLAB进行仿真研究,最后以鞋套包装机样机为实验平台,验证模糊PID参数自整定算法应用于步进驱动系统中的实际效果。实验结果表明,模糊PID参数自整定控制方法应用于步进驱动系统获得了较好的控制效果,提高了系统的精确性和稳定性,可以满足实际的控制需求。     

柔性臂工业机器人振动控制的研究

建立了柔性臂工业机器人动力学模型,基于可控规范形及LQR最优调节器求解了反馈增益矩阵,给出了计算伺服输入方法,比较了基于可控规范形所设计的控制器与基于LQR最优调节器所设计的控制器的性能.通过期望极点配置和参数计算,所设计的控制器能适应控制系统要求,仿真结果表明该方法有效.     

基于滑模PID控制的下肢康复外骨骼控制研究

为增强外骨骼机器人在医疗方面的康复效果,通过研究人体运动机理及人体各关节运动数据,设计了一款基于液压控制的下肢外骨骼机器人。首先,通过建立外骨骼动力学模型,基于拉格朗日法求出髋关节、膝关节处的驱动力矩,建立了髋关节、膝关节的动力学方程;针对动力学模型在实际计算过程中存在着误差及摩檫等因素影响,提出了一种PID和滑模控制相结合的控制算法;运用Matlab软件进行了模拟仿真实验,仿真结果表明,该控制系统能够使外骨骼机械腿达到良好的跟随效果;最后搭建样机实验平台,验证了控制算法的有效性,能够满足患者进行主动康复训练的需求。     

机器人焊缝跟踪的FUZZY-PID控制

设计了一种模糊控制和PID控制相结合的混合控制器。利用模糊控制器充当调节器,在线调整PID的三个参数;利用PID作为控制器,实现控制量的精确输出。讨论了整个控制器的设计方法,并在相应模型的基础上进行了带扰动的控制模拟,结果表明参数在线得到了优化,说明该方法是合理和有效的。     

基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究

针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证.建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式.介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设计了全阶滑模控制器.采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明,从而得到机器人运动线速度和角速度...     

二轮平衡车的神经元控制算法及仿真

通过在MATLAB-Simulink-Simscape中搭建二轮平衡车的仿真物理模型和控制系统,直观、快速地验证控制算法的效果。使用神经元PID控制算法替代传统PID控制算法设计神经元PD平衡控制器、神经元PI速度控制器,并在此基础上组合成二轮平衡车的神经元PID控制系统。通过实验对比神经元PID控制算法与传统的PID控制算法的控制效果,验证了神经元PID控制算法具有更高的控制精度、更强的抗干扰能力、更快的响应速度,能及时适应模型的非线性变化。     

基于ARM的选择性激光烧结打印机控制系统设计

针对目前国内外选择性激光烧结打印机普遍采用PC工控机、运动控制卡或可编程逻辑控制器作为控制系统硬件平台,不仅操作复杂且价格昂贵等问题,设计一种基于ARM的激光烧结打印机控制系统。该系统以STM32控制器作为主控单元,丰富并完善相应的扩展电路以及人机交互界面等,可以实现对激光、温度以及电机运动进行控制。基于设计的控制系统搭建样机进行烧结实验,结果表明:该控制系统各模块运行稳定,加工件表面光滑、结构清晰,在满足基本工艺要求的同时大幅度降低了设备成本。     

基于自抗扰控制的分布式铰接车辆转向控制

铰接车辆通过前后车体间的相对转动实现转向行驶,这种特殊的转向形式导致其转向稳定性差,转向运动控制精度要求高。针对此问题,以某四轮分布式驱动井下支架搬运铰接车为原型,构建包括车身模型、轮胎模型和单阀控双非对称缸液压转向系统在内的分布式铰接车辆11自由度非线性动力学模型,并设计基于自抗扰控制器的液压转向控制系统,用以提升铰接车辆的转向稳定性。为验证此方法的有效性,建立MATLAB/Simulink仿真模型,进行初始车速为2.5 m/s的转向分析,并在同种工况下,加入外界干扰力矩,以PID控制器为对照组,对比分析两种液压转向系统控制器的抗扰动性能。仿真结果表明：基于ADRC控制的液压转向系统的转向角度误差在0.017 rad以内,且转向角度跟踪速度快,相对于PID控制器具有更好的抗扰动性能,有效提高了铰接车辆的转向稳定性。     

桌面级关节型博弈机器人结构设计与性能分析

为探究适合完成博弈任务的桌面级关节型机器人结构,对5R型关节型工业机器人结构及动力系统、控制系统进行改造。通过倍四元数法分析,得到正确的运动学方程;采用拉格朗日法求取力学平衡方程;利用仿真软件估算工作空间;然后设计了PID控制器保证关节电机的转角精度。经仿真实验表明,改造后的桌面级关节型机器人满足博弈任务。     

四足机器人运动分析及控制算法研究

为实现一种液压驱动的四足机器人稳定行走,针对JQRI00四足机器人进行了步态规划,并推导出其运动控制算法。根据前期对四足机器人的结构设计,建立其运动学模型,得到各关节运动的逆运动学分析。根据JQRI00的驱动特点,对其运动控制算法进行研究。并利用ADAMS对机器人进行仿真。仿真及控制系统实验的结果准确合理,表明所研究的步态规划正确可行,控制算法实时有效,为机器人后期的复杂动作控制提供参考。     

面向狭小环境检测的柔性机器人运动建模与控制研究

针对传统刚性检测手段因其体积大、自由度低、灵活性差等缺陷,难以适应复杂狭小非结构化环境中的检测需求,且传统组装式连续体机器人存在结构复杂、运动变形差、控制精度低等问题,提出一种面向狭小环境检测应用的柔性一体化连续体机器人,并对其进行运动建模和控制方法研究。在常曲率假设下基于几何分析方法建立机器人的正逆运动学模型,构建其驱动空间、关节空间及操作空间的映射关系,并对其运动特性进行仿真分析。基于蛇形运动机制提出一种柔性连续体机器人运动控制方法,以蛇行运动模型和逆运动学为基础来控制连续体机器人的推送运动。搭建相应的物理样机平台对所建运动模型和所提控制方法进行实验验证,结果表明：所建运动模型能够较为准确地描述柔性检测机器人的弯曲运动特性,所提控制方法实现了机器人的运动控制,且控制效果和控制精度在合理范围内。     

一种绳驱动并联清洗机器人的控制策略研究

绳驱动并联清洗机器人可以有效地代替人工实现对外墙的清洗作业，但是由于其自身受到外界干扰较多，而且机器人的所有动作都要确保绳索处于张紧状态，因此与传统的并联机器人相比，研究绳驱动并联清洗机器人的运动控制问题更具有挑战性。考虑实际使用过程中系统受到的外力干扰问题,通过牛顿-欧拉法和拉格朗日方程建立包含绳索弹性的系统动力学模型；结合PD前馈控制和传统的PID控制，设计包含绳索张力优化算法的控制律，通过李雅普诺夫稳定性理论证明控制算法的稳定性；通过数值分析验证了绳驱动并联清洗机器人在受到外力扰动时的理论跟踪性能，证明了该控制算法的有效性。     

架空线路走廊树枝切割机器人研究北大核心

针对架空高压线路走廊周围树枝过度生长引起的安全隐患问题,设计一款沿线路走廊行驶的树枝切割机器人。分析风对线路的影响,得到高压线路走廊的理论修剪区域;基于此,提出树枝切割机器人的原理构型;以110 kV高压线路为例,设计机器人的虚拟样机模型并对其作业方式进行规划,利用D-H参数法建立机器人的运动学模型,求解末端作业空间并与理论修剪区域进行对比,验证机器人构型设计的合理性;最后,研制了树枝切割机器人的试验样机并在自建线路上进行模拟作业试验。结果表明:该试验样机关节运动性能良好,能有效修剪线路周围的树枝。