基于内张力补偿的并联柔索机构控制系统的研究

在并联柔索机器人的控制方法的研究中,大多忽略柔索的弹性,而实际上柔索弹性对控制系统性能影响较大,尤其是并联柔索驱动机构。因此建立了应用于风洞试验的并联柔索机构的动力学模型,进行了控制系统分析与设计。提出了采用常值重力及内张力补偿设计冗余并联柔索机构控制系统调节器的算法,实现了动平台点到点的位置控制,基于电机转角位置反馈分析了该控制系统PD调节器的误差,验证了该控制系统的稳定性,为冗余并联柔索机构控制系统的分析与设计提供了理论依据。     

移动副驱动的2-DOF球面并联机构运动学分析

提出了一种新型移动副驱动的二自由度球面并联机构,介绍了机构的基本特征并计算了其自由度,验证了该机构运动的确定性。该并联机构采用移动副驱动,具有定位准确、输出力大、容易控制的特点。借助球面解析几何理论,以杆长和共线为约束条件建立了机构的约束方程,采用解析法获得了该并联机构的位置正、逆解;利用求导的方法进一步得到该机构速度和加速度的正、逆解。研究结果丰富了球面并联机构的构型,为该并联机构的应用打下了理论基础。     

基于SMA的混合驱动器设计

设计一种SMA一电机并联混合直线驱动器,兼具SMA输出力大与电机位移控制精度高的综合优良性能,实现力与位置双重要求。依据驱动原理,采用3D软件设计该驱动器的结构,并建立其动力学模型,提出一种位置控制策略。通过Adams动力学仿真和Matlab／Simulink动力学与控制系统仿真,验证了该驱动器适用于大负载情况,并能实现位置的精确控制。     

Delta并联机构精度标定方法研究

以Delta并联机构为对象,研究一类含平行四边形支链的3自由度并联机构误差建模技术,所建模型可有效分离出影响末端姿态误差的几何误差源。在此基础上提出一种精度标定方法,该方法利用并联机构操作空间与关节空间非线性映射的性质,仅需检测末端沿z向的位置误差、以及在初始位形下的姿态误差便可识别出几何参数,并可通过修改系统输入实现末端位置误差补偿。给出算例以验证该方法的有效性。     

冗余并联机构奇异性与静力学分析

研究了一种6自由度可移动冗余并联机构的奇异性与静力学性能及其定姿态实时优化设计。建立该并联机构的静力学雅可比矩阵,分析了该并联机构的奇异性、静力学性能指标。调节并联机构定平台腿部位置,使并联机构的静力学传递性能得到提高。绘制了基于雅可比矩阵的性能图谱,直观地观察并联机构在不同位置的静力学力和力矩的传递性能。通过分析可知冗余并联机构具有可以消除奇异的优点,同时通过调节腿部位置也大大提高了并联机构的静力学传递性能。     

一种少自由度并联机构优化设计及运动学分析

围绕少自由度并联机构对稳定与跟踪两种功能的实现,运用螺旋理论设计了一种2-SUP(U)并联机构,并对该机构的自由度进行分析。根据此并联结构的运动特点,利用闭环矢量运算法,借助Rodrigues参数对机构进行了运动学分析,推导位置逆解与速度逆解计算方法,并利用Matlab进行仿真,获取位置速度等特征曲线,为实现对此机构位置和速度的控制提供了理论基础。     

基于负刚度稳定性的并联扭转减振器控制策略研究

一种正负刚度并联半主动扭转减振器,通过在传统扭转减振器的基础上并联一负刚度机构,实现减振器动态刚度的降低,同时实现对低频扭转振动的消减。基于正负刚度并联扭转减振器减振机理,设计了半主动控制系统,通过控制负刚度机构位置以实现扭转减振器刚度达到最小值。针对输入平均转矩变化工况采用了PID控制方法和滑模变结构控制方法,建立了液压系统油压轨迹跟踪控制模型。对比分析两种控制方法的仿真效果,结果表明滑模变结构控制方法能够使负刚度机构运动平稳且系统油压稳定地跟踪最优油压轨迹,有效的提高了扭转减振器减振效果。     

4-UPU并联机器人机构及其运动学

提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构模型———空间4-UPU并联机器人机构模型。采用螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机构实现空间三移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出了位置正解的封闭方程,进行了数值验证,并分析了该机构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构,具有结构对称且相对简单、刚度大等优点,可用于开发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作机器人等。     

复杂多向转动液压并联机构位置探测系统优化设计

多向转动液压并联机构广泛应用于复杂的机械工业场景中,其位置探测系统需要实时高精度的获取位置信息。针对多向转动液压驱动并联机构具有极强的机械耦合性,复杂工况下位置探测精度误差大的问题,在多向转动液压并联机构运动学模型基础上,通过对有源敏感器件的信息特征分析,构建了全维动态观测器来实时观测该系统的实时状态,进一步对多向转动液压驱动并联机构位置探测系统模型进行重构,利用最小方差自校正和自适应PID控制方法减小位置探测误差,构建了位置探测系统的实验平台,实验结果表明,采用双重控制方法能够快速的提高位置探测系统的位置探测精度,实现整个系统的强鲁棒性。     

3-RPS并联机构运动与静力特性分析

对3-RPS并联机构运动学和静力学特性进行分析,建立该机构位置反解公式和位姿约束方程;对机构速度正反解进行分析,建立速度分量相关性公式;建立该机构静力平衡方程和静力传递矩阵,确定速度映射和力映射对偶关系;推导证明了该机构工作空间的对称性;提出一种检测机构位姿方法,有效解决并联机构位置正解难题;用算例对理论分析正确性进行验证,为该机构优化设计和控制规划奠定理论基础。     

基于PMAC的仿人按摩机器人手臂控制系统设计

仿人按摩机器人手臂是按摩机器人的重要组成部分,其控制系统是中医按摩机器人完成按摩位置精确定位的关键因素。为了实现对仿人按摩机器人手臂精确控制,基于PC+PMAC运动控制卡设计了仿人按摩机器人手臂控制系统。通过PC与PMAC运动控制卡之间的通信对PMAC运动控制卡进行参数设置以及PMAC运动控制卡的PID控制器参数的优化。基于VC++软件开发平台设计了控制系统软件。仿真及实际应用效果表明,设计开发的仿人按摩机器人手臂控制系统实现了对手臂的控制,达到了设计要求。     

基于PMAC的回转体自动扫查超声检测仪控制系统关键技术

本系统充分利用了PMAC的强大功能,预先对回转体分类编制相应的参数化运动程序,从输入的工件几何信息中提取参数取值,进而合成适于各种工件的扫查运动程序。在扫查过程中,通过实时存贮换能器位置信息生成位置数据文件,进而建立采样数据与采样位置的对应关系。该法适用于任意曲面,且避免了后处理的反演过程。在扫查中,通过M变量产生数据采集卡工作所需的同步信号,简化了主控系统结构。     

基于双端口RAM的数据实时采集与显示的研究

提出了一种基于TurboPMAC双端口RAM的高速数据采集与显示方法。介绍了Win32应用程序与PMAC之间的通信原理、双端口RAM通讯原理和数据的采集以及TurboPMAC与IPC机通信等技术;实现了在VB．NET环境下显示各种轴位置、速度和跟随误差等数据的功能,并可根据数据分析系统的性能指标,为系统的校正和补偿提供可靠的依据。在模拟平台控制系统中应用该方法,获得了满意的效果。     

PMAC位置捕捉功能的应用

介绍PMAC（programmable multi-axis controller）原理，讨论了PMAC的位置捕捉功能，并给出其工程应用实例。     

基于PMAC的六自由度机器人开放式控制系统开发

以IPC＋PMAC作为CINCINNATI工业机器人的控制器,设计了一种基于PMAC的开放式机器人控制系统。系统采用双微机分级控制方式和模块化结构软件设计,上级IPC负责路径规划,下级PMAC则实现对各个关节的位置伺服控制和多个关节的协调控制。实践证明这种机器人控制系统运行平稳,具有良好的开放性和扩展性。     

大射电望远镜馈源精调平台控制系统的研究与开发

为了保证 FAST射电望远镜的馈源能达到 4 mm的空间位置精度 ,其馈源跟踪采用了粗、精两级调整方案 [1 ] ,精调平台采用以 Stewart机构为原型的 BKX- I。本文主要对精调平台的控制系统进行研究 ,以“PC+PMAC”构成系统的开放式硬件平台 ,并以 Windows+VB为软件平台开发了相应的控制软件 ,包括利用串行通讯组件Ms Com m开发的精调系统与总控计算机通讯的软件和用 Delta Tau公司提供的控件 Ptalk DT开发的精调系统指令执行软件。所开发的系统开放性强 ,可靠性高 ,主要用于 FAST项目的联调试验     

基于PMAC的快速成形轮廓运动控制研究

从快速成形的工作原理出发,提出以PMAC多轴运动控制器、PC机以及伺服电机为主体的运动控制方案,研究了轮廓数据向PMAC格式的数据转换方法以及将数据下载到PMAC数据缓冲区驱动数控平台来实现快速成形轮廓运动过程,设计实现了基于PMAC的快速成形轮廓运动控制体系的软、硬件体系.     

Simultaneous control of robot manipulator impedance and generalized force and position

Certain industrial tasks require forces to be applied to objects during task execution. Of these tasks, a subset of them may be completed successfully with only crude control over contact force. A open-loop method of force control is proposed for these applications. This method utilizes the impedance control of Hogan to achieve open-loop control over generalized contact forces and position. The net result is simultaneous control of manipulator mechanical impedance and the generalized position and the force of the robot. An algorithm is proposed which determines the manipulator generalized position inputs, the only signal available to an impedance controller, in order to generate prescribed generalized forces while in contact with fixed objects. A new approach to the establishment of the stability of impedance controls during object contact is given, utilizing the theory of singularly perturbed dynamic systems. Experimental results on a two degree-of-freedom robot confirms the validity of the approach proposed here to control contact forces in an open-loop manner.     

基于PMAC技术的自动引导车设计

针对自动引导车控制系统，采用PMAC技术进行了设计，探讨了VC＋＋环境下对PMAC进行二次开发的方法。PMAC运动控制卡完成自动引导车行走速度的实时控制，实现了两驱动轴高精度的运动控制。     

PRS-XY型混联机床运动控制方法研究

为实现PRS-XY型混联机床的运动控制,建立了该机构的逆运动学模型,导出了虚轴和实轴位置变换的逆运动学公式。提出了“PC+Turbo PMAC”开放式数控系统构建模式,将逆运动学变换算法嵌入到Turbo PMAC中,并由Turbo PMAC完成粗插补运算,使运动过程不再依赖上位机,克服了上位机与Turbo PAMC的数据传输瓶颈,提高了控制系统的可靠性和实时性。