基于EtherCAT的并联六自由度平台设计

在设计六自由度运动平台时,运动精度是重要的评价指标,为了能够降低位姿跟踪误差并提高各轴的协同控制,在对平台进行位姿正反解的基础上,设计了一套基于EtherCAT总线的六自由度运动平台,通过EtherCAT网络进行数据帧的快速传输;系统硬件由工控机、EtherCAT网络、伺服电机、Stewart型平台构成,系统软件则采用VC++进行上位机界面的开发,由TwinCAT进行下位机控制程序的开发,通过电子凸轮实现平台各轴的同步控制,其中上下位机通过ADS进行通讯;由实验结果可知,六自由度平台平移跟踪误差小于0.04 mm,转动跟踪误差小于0.01°,静态定位精度优于0.1%,达到预定的控制要求;基于EtherCAT的六自由度平台具有良好的同步性能和位姿精度,也表明EtherCAT在多轴同步伺服控制上具有较好的响应速度和控制精度。     

基于SimMechanics的新型并联机构仿真平台

针对一种新型六自由度并联机器人进行了运动学和动力学分析,并借助于MatLab的SimMechanics模块的系统动态建模功能,以六自由度并联机器人仿真模型为对象,设计了PID控制器形成闭环控制,最后构成一个仿真平台。结果表明：在平台上可以进行运动学、动力学、控制方法的研究。同时仿真平台由各模块组成,可以灵活改变各模块的参数和结构,并且避开了Stewart平台的复杂的建模过程,对所有并联机构的研究都有借鉴作用。     

基于嵌入式系统和CAN总线的检修机械臂控制系统

以蒸汽发生器六自由度检修机械臂为应用背景,给出六自由度检修机械臂的硬件体系结构和上下位机软件设计方法。本设计方法在检修机械臂控制系统的设计开发中取得了良好的效果。     

动车组牵引控制单元DSP程序设计与实现

文中利用牵引控制单元(TCU)中DSP微处理器运算速度快的优点,设计并实现了一套牵引控制程序;不仅包含运行于DSP上的四象限整流器、PWM逆变器的控制和调制算法程序,而且配套研发了TCU装车后运行在PC上的可在线调试算法程序的上位机软件;最终在dSPACE半实物仿真平台上,牵引控制程序成功驱动列车从车速0稳步提升到320 km/h,同时,用户可通过上位机软件实现实时查看牵引控制程序运行时的关键数据波形、在线修改算法参数、升级牵引控制程序的功能;实验结果验证了文中设计的牵引控制单元DSP程序及上位机软件的可用性、易用性、正确性和实时性,为后续控制算法的优化、创新和验证奠定软件基础.     

六自由度并联转台计算机控制系统的设计

对六自由度并联转台的结构进行了分析,给出了转台的运动指标参数,并采用分散控制方式对整个系统的控制系统进行了设计.六自由度并联转台的控制系统主要包括下位机硬件系统和上位机软件系统,实现了对转台电液伺服系统的控制,使转台可以实现各种运动,且精度高,实时性好.     

机车蓄电池充放电检测控制系统的设计与研究

对机车蓄电池充放电检测控制系统进行研究和设计,基于DSP-TMS320F2812PGFA平台,外部扩展了CPLD、SRAII、双口RAM等,完成了整个控制系统的硬件设计。软件设计分为上位机软件和下位机软件设计两个部分,对检测系统的参数和检测数据的存储、显示以及整个控制系统的运行逻辑进行了设计,完成了一款具有能量双向流动、网侧电流正弦化、功率因数高、功率灵活调控特点的检测控制装置。测试结果表明,系统运行稳定,数据通信采用符合CAN2.0A/B协议的隔离的CAN总线接口,可靠性高。     

三轴飞行仿真转台控制系统设计

为实现转台的高精度控制,设计了转台数字控制系统.该控制系统以MSP430单片机为控制核心,采用模块化的设计理念和开放式的结构形式,设计了转台控制系统的硬件电路,并对其功能和原理进行了论述.以VC+ +6.0为开发环境,设计了控制系统的上位机软件结构;以IAR EW 5.0为开发环境设计了控制系统的下位机软件结构.为验证控制系统的性能,进行了控制实验,结果表明:系统控制效果良好,达到了预期效果.     

发射率在线检测系统的上位机软件实现

针对发射率在线检测系统,提出了基于Visual C＋＋6.0编程平台,实现计算机对发动机辐射率实时数据采集及处理平台的上位机软件设计,并通过试验验证了本上位机软件的功能。该上位机软件通过串口与多台单片机进行通信,能够实现整个系统的数据采集、曲线显示、数据保存、历史数据读取、发射率计算等功能。上位机界面友好,能够实时显示测量结果并保存测量数据至Access数据库中,实现了数据的开放性、传输能力和测量仪器的人机交互性。     

嵌入式移动机器人目标搜集运动控制研究

本文基于移动机器人平台设计实现了核心嵌入式控制系统,采用上位机-下位机两级体系结构,开发了环境信息采集上位机软件及机器人运动控制下位机软件;通过激光测距仪实时测量与数据处理,实现机器人对环境目标的探测与感知,设计了电机控制器用于实现机器人运动控制;最后,针对目标搜集使命案例,验证了移动机器人对环境目标的自主探测与搜集的作业能力,实验结果表明：所设计的嵌入式控制系统及其运动控制器满足使命任务要求。     

基于PLC的50 kV三相耐压测试系统

根据电气设备高、低压试验要求,鉴定试品耐高压冲击性能和耐高压能力,设计了以PLC为主控设备、以LabVIEW为上位机软件的交流耐压测试系统.本系统由调压器、扼流电感以及变压器组成,由上位机设置任务参数并由PLC采用符号判别法控制系统输出,对试品进行耐压测试.测试数据表明该系统具有较高的电压控制精度,满足工频耐压鉴定需求,具有较好的应用前景,为高压设备耐压测试提供了一种有益的技术参考.     

基于1553B总线的飞控软件测试仿真平台设计

针对导弹飞控软件测试系统中更高可靠性、灵活性和实用性的要求,设计了一种基于1553B总线的导弹飞控软件测试仿真平台,介绍其系统组成及上位机软件的设计和实现。对高可靠性和灵活性的飞控软件测试仿真平台进行了研究,从软硬件方面予以分析,给出一个详细的设计方案：测试平台与飞控计算机采用1553B总线通讯的同时,利用VS2010设计上位机测试软件和S-function函数进行子模块封装,并通过Higale仿真界面进行实时的通信控制与显示,可以在保证通信可靠性的基础上对飞控软件的测试结果进行判断与分析。仿真测试结果表明,该飞控软件测试仿真平台方案可以实现对某型导弹飞行控制软件的通信与测试,并且具有高可靠性和可扩展性。     

柔性支撑Stewart平台自适应交互PID隔振控制

为了实现500 m口径球面射电望远镜(five hundred meter aperture spherical radio telescope, FAST)二级精调稳定平台对馈源舱隔振控制的定位和指向精度, 首先提出了基于并联机构学原理的3维机动目标跟踪预测算法, 对柔性支撑Stewart平台的基座运动进行跟踪预测. 进而,在Stewart平台关节空间设计了自适应交互PID控制器, 引入自适应交互算法解决PID参数的实时调整, 以适应柔性支撑Stewart平台的参数变化对不同控制参数的需求. 采用现代机电系统仿真策略, 对柔性支撑Stewart平台隔振系统的动力学与控制问题进行了仿真, 结果表明: 与传统的PID控制器相比, 自适应交互PID控制器大大改善了隔振效果, 完全满足隔振目标的要求.     

On the dynamic model and kinematic analysis of a class of Stewart platforms

In this paper, a dynamic model for a class of Stewart platform (six degrees of freedom parallel link robotic manipulators) is derived by using tensor representation. A set of six Lagrange's equations are obtained. The kinematics analysis for a class of Stewart platform is conducted and a sixteenth order polynomial equation corresponding to the forward kinematic solution of the Stewart platform is obtained, which gives all possible global solutions of a manipulator configuration for a given set of six leg lengths.     

基于PMAC卡的FAST馈源位姿主动减振控制系统

基于Stewart平台的馈源位姿主动减振定位机构的控制是五百米口径球面射电天文望远镜(FAST)项目实现的关键.考虑到控制系统对重量、体积和精度的要求,提出了在RTLinux环境下,采用工业计算机上下位机主从控制,配合PMAC运动控制卡对机构进行控制的软硬件控制方案.RTLinux 对中断处理的强实时性及PMAC运动控制卡强大的运动控制功能,保证了控制精度.实验取得了较好的减振控制效果,满足了FAST的指标要求.同时,PMAC运动控制卡提供了开放性的底层伺服环控制算法,这给今后的控制算法研究改进预留了方便的软硬件接口.     

带Stewart平台的航天器刚柔耦合动力学建模与仿真分析

本文采用柔性多体系统单向递推组集的建模方法,基于速度变分原理建立了带Stewart平台、柔性帆板和CMG组件的航天器刚柔耦合动力学模型.由于该模型自由度较大,无法满足实时控制的需求,因此建立了简化的Stewart平台等效模型,并通过与柔性Stewart平台完整模型对比,验证了所建立的动力学简化模型的正确性与高效性.分析了星体平台运动及柔性帆板的振动对有效载荷动力学响应的影响,指出了设计Stewart平台的微振动抑制方案时不能忽略下平台的运动及柔性附件的振动.本研究为带Stewart平台的航天器的微振动减振设计与高精度指向提供了有效的技术支撑.     

大射电望远镜精调Stewart平台非线性PID控制

为了实现大射电望远镜馈源指向跟踪系统精调Stewart平台的高精度轨迹跟踪,针对Stewart平台的系统特点,基于机器人关节控制策略,设计了一种非线性PID的Stewart关节调节器。该非线性PID算法构造了增益参数关于误差信号的非线性拟合函数,算法能够同时保证响应速度快、超调量小以及自适应能力强的系统特性。通过建立平台的数学模型,进行了典型信号输出响应数值仿真。仿真结果验证了关节空间控制策略以及非线性PID控制方法的可行性和有效性。     

A Stewart Platform-Based System for Ankle Telerehabilitation

The Rutgers Ankle is a Stewart platform-type haptic interface designed for use in rehabilitation. The system supplies six-DOF resistive forces in response to virtual reality-based exercises running on a host PC. The Stewart platform uses double-acting pneumatic cylinders, linear potentiometers as position sensors, and a six-DOF force sensor. The Rutgers Ankle controller contains an embedded Pentium board, pneumatic solenoid valves, valve controllers, and associated signal conditioning electronics. Communication with the host PC is over a standard RS232 line. The platform movement and output forces are transparently recorded by the host PC in a database. This database can be accessed remotely over the Internet. Thus, the Rutgers Ankle Orthopedic Rehabilitation Interface will allow patients to exercise at home while being monitored remotely by therapists. A prototype was constructed, and proof-of-concept trials were conducted at the University of Medicine and Dentistry of New Jersey. The results indicate that the system works well as a diagnostic tool. The subjective evaluation by patients was very positive. Further medical trials are needed before the system clinical efficacy in rehabilitation can be established.     

LabSView平台下电动起吊推车控制系统设计

针对当前电动起吊推车控制方法,采用模糊人工控制准确定位和智能控制性不好的问题,在LabSView平台下进行电动起吊推车控制系统优化设计,提出基于多线程串口非线性严格反馈的电动起吊推车控制系统设计方法。控制系统分为硬件设计和软件设计两大部分,系统总体构架分为数据采集模块、控制陀螺仪模块、执行器模块、上位机通信模块和人机交互模块等,根据模糊PID控制律进行电动起吊推车控制算法设计,以ADSP-BF537作为主控芯片进行控制器硬件设计,在LabSView平台下进行控制算法程序加载,实现软件开发设计。系统测试结果表明,采用该系统进行电动起吊推车控制,灵敏度较高,控制收敛误差较低,鲁棒性较好。     

基于网络的开放式过程控制平台设计

基于客户/服务器网络的开放式过程控制平台使用OLE技术有效的扩展了工控软件的功能,使系统的可靠性和扩展性得到了很大的提高。与传统的单PC控制相比,具有实时性好、网络化等突出特点。     

节点坐标不确定的六自由度Stewart平台位置控制

针对Stewart平台铰节点坐标明显影响其动力规划的特点,基于节点坐标未知部分变化范围不大的具体情况,利用比例积分观测器(PIO)对动平台输出量进行有效的修正,并在此基础上得到了针对Stewart平台的多输入多输出高增益反馈控制器．数值结果说明了方法的有效性．