3-PRS并联机构位置正逆解解析

本文介绍了3-PRS并联机构的特点,建立该机构的运动学正、逆解模型,并借助Matlab软件及仿真软件ADAMS验证该机构位置正逆解方程的正确性。     

基于RBF网络的机械手运动学逆解

通过对RBF网络学习算法的分析,并在此基础上对最近邻聚类算法进行改进,以提高训练速度;并针对最近邻聚类算法整体拟舍效果不十分理想.对网络的输出进行修正,提高了求解精度.采用所提出的改进算法训练RBF网络,建立机械手逆运动学模型.仿真结果表明了该算法的有效性.     

PSS 3-2-1正交并联机构动平台的位姿控制

提出了一种便于实现的,简单方便的控制策略,即基于新型正交六自由度并联机构动平台系统的运动学特性,首先对动平台的逆运动学进行分析,建立逆运动学方程,然后建立无刷电动机的数学模型,由给定的平台质心的预期轨迹,通过逆解解出各运动支链的位移矢量,将其作为由驱动电机和编码器构成的半位移闭环的系统输入量,设计了一个模糊PID自整定控制器,用控制器对支链杆长变化进行跟踪,最后进行仿真实验。结果表明了所设计的模糊PID自整定控制器比模糊PID控制器能明显地改善控制系统的动态性能,具有响应速度快,调节时间短,稳定性好,抗干扰能力强,可以快速跟踪给定杆长变化,提高了系统的动态性能,证明了该控制方法的有效性,为PSS 3-2-1正交并联机构动平台的控制奠定了基础。     

基于神经网络干扰观测器的动态逆飞行控制

对新一代歼击机提出了基于神经网络干扰观测器的动态逆飞行控制器设计方案.首先采用RBF神经网络设计干扰观测器,使其输出能够逼近动态逆误差;然后基于干扰观测器的输出设计动态逆飞行控制系统,该系统能克服动态逆误差对飞行控制带来的不利影响;最后将所设计的飞行控制系统用于新一代歼击机的机动飞行仿真,仿真结果表明该飞行控制系统是有效的.     

基于Hammerstein-Wiener逆模型补偿的预测控制非线性变换策略

针对一类Hammerstein-Wiener模型描述的非线性控制系统,提出一种基于逆模型补偿的预测控制策略.在控制优化计算中,利用Wiener非线性环节的逆模型分别对系统输出设定值和采样值进行变换;控制实施过程中,将控制器输出操作量经过Hammerstein静态非线性环节模型逆变换后施加到实际被控对象上,通过两次逆变换,使得标称模型下控制器输出与闭环系统中线性环节的输入相一致.通过非线性变换补偿将非线性过程的控制转化为线性系统控制,避免了对非线性模型进行优化计算量大及预测不准确的问题.最后通过仿真验证了所提方案的可行性及有效性.     

一种混合神经网络飞行控制方法研究

讨论了一种基于神经网络控制的飞行控制方法。针对复杂非线性系统难以建立精确模型的特点,利用神经网络的任意非线性逼近能力进行控制器设计,首先应用神经网络在线辨识对象逆模型,进行控制系统反馈线性化;接着利用circle theorem（圆定理）设计线性PID鲁棒控制器,控制系统输出跟随系统输入,然后应用神经网路自适应逆方法设计混合控制器,最后以F-8飞机纵向飞行控制模态为研究对象进行仿真。仿真结果表明,该控制方法具有较强的自适应和抗干扰能力。     

混合驱动机构虚拟样机仿真控制研究

针对混合驱动机构实现成组运动规律的控制,机构的逆运动学理论计算非常繁琐和控制参数选择的问题,提出了一种应用ADAMs软件对混合驱动机构进行了逆运动学分析方法,以混合驱动压力机构为算例建立了虚拟样机模型,在确定恒速原动件运动规律基础上,实现一组给定运动轨迹,通过一般点驱动和曲线转化为样条函数的功能,快速得出了伺服电机的运动规律曲线.然后联合数值计算软件Matlab建立了PID协同仿真控制系统,参数进行了优化并对系统进行了仿真.仿真结果表明模型能较精确的实现成组运动规律,PlD控制参数优化后可以有效地减小伺服电机角位移误差,所采用设计方法是快捷有效的,为混合驱动机构控制设计提供了一种新途径.     

基于神经网络的传感器动态补偿算法及DSP实现

为了改善传感器的动态响应特性,对其输出结果进行动态补偿是一个有效方法;讨论了基于自适应神经网络的传感器动态逆建模方法,采用网络分块训练和可变学习因子的方法来提高训练的精度,缩短收敛时间;研究了在加入不同信噪比的随机噪声下应用该模型实现传感器动态补偿的可行性;对典型的压电传感器模型进行了仿真,仿真结果表明补偿后传感器模型的响应速度加快,同时还可以抑制噪声;研制了基于数字信号处理器的数据采集及补偿系统并运用该系统对传感器模拟器输出的数据进行了采集,试验结果表明该系统能够准确的采集存储数据,同时还能够修正由传感器模拟器引起的动态误差。     

3-RRR并联机器人的精度分析与仿真

目前有关并联机器人精度方面的研究工作还比较薄弱,为采取有效措施提高并联机构的精度,通过对3-RRR并联机器人机构的分析,针对传统D-H参数法的局限性,采用微分理论,建立了该并联机器人机构的精度模型,通过计算机仿真,针对单条支链多个结构参数误差,比较全面的分析了结构参数对输出位姿误差以及位姿变化对机器人机构精度的影响。分析结果为：机构中所有结构误差随着X轴正向增大而单调增大;运动支链在关节转角处的误差单调上升的比其他结构快。为该机器人机构实际误差补偿与控制提供了理论依据。     

时滞系统神经网络逆控制研究

为了改善大时滞对象的控制效果,提出一种带时滞时间辨识的神经网络逆控制系统。利用自适应线性元件与BP网络相结合,辨识对象的时滞时间及不含时滞环节的模型,再对不含时滞的模型构造神经网络逆,并选择合适的参考模型使逆模型的输出平滑。将训练好的逆模型作为控制器,与被控对象串联形成开环控制,有效避免了闭环控制可能引起的不稳定。仿真结果表明,该控制策略能够实现系统快速平稳的输出,且能够克服时滞时间及参数变化引起的不良影响,与Smith预估控制器相比,具有较好的鲁棒性及抗干扰能力。     

3-RRRT并联机器人位置正向求解研究

研究一种3-RRRT型并联机器人机构的运动学正向求解方法。根据3-RRRT型并联机器人机构特点以及关节运动的取值范围,提出了以并联机器人支链中支杆的方向余弦和动平台绝对位置坐标为系统的广义坐标的方法,并详细地推导了3-RRRT型并联机器人运动学模型,通过进一步消除中间变量的方法最终获得了易于正、逆运动学求解的只包含3个驱动关节坐标与动平台3个绝对位置坐标的约束方程组。最后,运用基于Moore—Penwse广义逆的牛顿迭代格式编制了MATLAB运动学正向求解程序,并进行了运动学正向求解数值仿真,结果表明求解程序快速有效。     

Incremental visual servo control of robotic manipulator for autonomous capture of non-cooperative target

This paper develops a new autonomous incremental visual servo control law for the robotic manipulator to capture a non-cooperative target, where the control input is the incremental joint angle to avoid the multiple solutions in the existing inverse kinematics. The position and motion of the non-cooperative target are estimated by an eye-to-hand vision system in real time by integrated photogrammetry and extended Kalman filter. The estimated position and motion of the target are fed into the newly developed position-based visual servo control law to drive the manipulator incrementally towards the dynamically predicted interception point between trajectories of the end effector and the target. To validate the proposed approach, a hardware-in-the-loop simulation has been conducted where the position and motion of the target is estimated by a real eye-to-hand camera and fed into the simulation of the robotic manipulator. The simulation results show the proposed incremental visual servo control law is stable and able to avoid the multiple solutions in the total inverse kinematics.     

Dynamics of the 6-6 Stewart parallel manipulator

Recursive matrix relations in kinematics and dynamics of the 6-6 Stewart–Gough parallel manipulator having six mobile prismatic actuators are established in this paper. Controlled by six forces, the manipulator prototype is a spatial six-degrees-of-freedom mechanical system with six parallel legs connecting to the moving platform. Knowing the position and the general motion of the platform, we develop first the inverse kinematics problem and determine the position, velocity and acceleration of each manipulator’s link. Further, the inverse dynamics problem is solved using an approach based on the principle of virtual work, but it has been verified the results in the framework of the Lagrange equations with their multipliers. Finally, compact matrix relations and graphs of simulation for the input velocities and accelerations, the input forces and powers are obtained.     

基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真

针对由模块化关节构成的六自由度串联机器人手臂, 采用DH法对手臂的操作空间进行了描述, 得到了正运动学模型; 采用欧拉角表示手臂姿态, 得到了包含六个参数的用于表示手臂位姿的完备广义坐标, 并对欧拉角的几何关系进行了分析。针对SolidWorks虽然实体建模简洁方便但计算并非其强项的缺点, 编写相应接口程序, 将建立的手臂三维实体模型保留几何约束关系简化后导入MATLAB软件。基于MATLAB编写正逆运动学算法验证程序以及连杆驱动程序, 实现了手臂的仿真运动。通过仿真, 不仅更进一步验证了手臂正逆运动学解算的正确性, 而且非常直观地看出手臂末端在空间中运行的路径以及各关节的动作情况。机器人手臂正逆运动学算法正确性的验证及运动仿真为手臂的精确定位及其路径规划提供了必要的保证。     

基于蚁群算法的六自由度并联坐标测量机测量建模

针对并联机构的位置反解容易,正解复杂的特点,将位置反解模型作为评价函数,而把复杂的位置正解问题转化为优化问题。作者利用改进的蚁群算法的全局优化特性,建立了基于六自由度并联坐标测量机的测量模型。仿真结果表明,蚁群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解,可以获得较高的计算精度和计算速度。     

Dynamics of the spherical 3- \mathit{U\underline{P}S/}S parallel mechanism with prismatic actuators

Recursive relations in kinematics and dynamics of the symmetric spherical 3- parallel mechanism having three prismatic actuators are established in this paper. Controlled by three forces, the parallel manipulator is a 3-DOF mechanical system with three parallel legs connecting to the moving platform. Knowing the position and the rotation motion of the platform, we develop first the inverse kinematics problem and determine the position, velocity, and acceleration of each manipulator’s link. Further, the inverse dynamic problem is solved using an approach based on the principle of virtual work, but it has been verified using the results in the framework of the Lagrange equations with their multipliers. Finally, compact matrix relations and graphs of simulation for the input forces and powers are obtained.     

Kinematics and dynamics analyses of a parallel manipulator with three active legs and one passive leg by a virtual serial mechanism

A novel CAD variation geometry approach and a virtual serial mechanism approach are proposed for analyzing the kinematics and dynamics of a parallel manipulator with three SPS-type active legs and one PU-type constrained passive leg. First, a simulation mechanism of this parallel manipulator is created, and some kinematic characteristics are analyzed. Second, the inverse formulae for solving pose and Jocabian matrix are derived, and workspace and singularity are determined. Third, a virtual serial mechanism is created, and the analytic formulae for solving active forces and constrained wrench of these parallel manipulators are derived. The analytic results are verified by using its simulation mechanism.     

2RPU_RPS并联机构运动学分析及仿真

从并联机构在实际应用中的运动控制出发,对2RPU_RPS构型的并联机构进行运动学分析及仿真。通过分析其结构约束条件,求解出机构的关节变量与末端姿态变量的关系,进而完成其逆运动学求解。在逆解的基础上,构建其正运动学模型。基于建立的运动学模型,分析其工作空间,并进行运动学仿真加以验证,为并联机构的实际应用提供理论指导。     

一种四自由度并联机构的误差分析及其标定补偿

针对一种四自由度并联机构进行了运动学分析,在此基础上以摄动法建立了其误差模型,明确了各误差源对末端位姿的影响．在对并联机构的标定技术进行简单介绍后,说明了对该机构误差模型中的机构参数进行标定的两种方法,介绍了标定装置、标定算法及标定过程．最后采用Matlab对基于逆解的标定方法进行了仿真,并对仿真结果进行了分析．