轮式移动机器人控制系统的研究与开发

以移动机器人为研究对象,设计以PC/104嵌入式模块为主控制器的控制系统,实现电路扩展、电源转换、电机驱动、感知、人机交互等功能;并对无线通信技术进行研究,实现移动机器人的无线遥控和无线串口通信;通过实验对移动机器人进行整体调试,调试结果表明机器人运行稳定可靠,达到了预期效果.     

基于蓝牙通信的焊接电源数字化控制系统

随着焊接设备的智能化、信息化、自动化和网络化的快速发展,针对以往有线和无线焊接通信系统不易安装升级、抗干扰能力弱、数据传输速度慢等问题,提出了基于蓝牙通信的焊接电源数字化控制系统的设计方案。以TMS320F28033 DSP芯片作为控制系统的核心,设计了焊接电流和电弧电压采样电路、脉宽调制信号放大电路、CAN通信等外围电路,组成了一套焊接电源数字化控制硬件系统。以片上系统CC2540作为蓝牙通信的核心,设计了采用蓝牙4.0协议传输的焊接过程信号无线通信模块,通过蓝牙无线数据传输实现人机交互。无线通信测试结果表明,DSP数字焊机控制系统能够实现焊接过程信号的远程无线传输功能,通信距离远,且数据传输稳定。     

基于ADAMS和AMESim的挖掘机挖掘运动轨迹控制联合仿真

利用三维建模软件Pro/E建立了挖掘机工作机构模型,将其导入动力学分析软件ADAMS。在ADAMS中添加约束,设置了材料属性、工作载荷等,构建了挖掘机工作机构虚拟样机模型。采用仿真软件AMESim建立了挖掘机工作机构电液控制系统仿真模型。搭建了虚拟样机与电液控制系统的联合仿真模型,对挖掘机在典型挖掘工况下的运动轨迹控制进行了联合仿真,仿真结果表明:挖掘机3个工作液压缸的实际位移能较好地跟踪目标位移,实现了挖掘机运动轨迹的闭环控制,为后续的试验研究提供了理论基础。     

基于刚柔耦合建模的挖掘机动态性能仿真研究

针对挖掘机工作装置刚柔耦合变形对液压控制系统动态特性的影响，结合虚拟样机建模和联合仿真技术进行动态特性研究。利用UG软件建立某型号挖掘机三维模型，通过有限元软件柔性化处理后导入ADAMS动力学分析软件中，构建挖掘机工作装置刚柔耦合虚拟样机。利用AMESim软件和负载敏感原理，建立挖掘机工作装置闭环液压控制系统。通过软件联合构造挖掘机机电液一体化的刚柔耦合仿真模型。针对挖掘机典型挖掘工况和重载举升工况下的运动轨迹进行仿真研究，结果表明：基于刚柔耦合建模的挖掘机液压控制系统动态稳定性较强，重载工况最大位置误差小于0.01 m,位置精度较高，实现了挖掘机刚柔耦合一体化建模仿真。     

基于RBF神经网络PID控制的挖掘机器人节能系统研究

从挖掘机器人动力传动系统节能角度考虑,通过对挖掘机器人功率匹配的分析,研究了基于RBF神经网络-PID控制算法在节能控制系统上的应用。试验结果表明:采用的节能方法和神经网络-PID控制算法在挖掘机器人节能控制系统上是可行的。神经网络-PID控制器能根据不同的环境和作业工况进行实时参数自调整,具有自学习的功能。研究结果为进一步研究开发智能挖掘机提供了参考。     

基于嵌入式控制器与CAN总线的机械装备智能监控系统设计

某挖掘机采用SPT-K-2023和SPT-K-2024嵌入式软PLC控制器作为电液控制系统的核心部件,一个作为主控制器,另一个为辅控制器,由主控制器直接驱动负载敏感电液比例多路电磁阀,通过CANOPEN总线实现2个控制器、主控盒和作业显示终端的组网,与液压、机械系统配合完成挖掘作业与行走功能。同时,控制器通过传感器感知外界环境信息,在线监测作业参数,实现了挖掘作业过程中的故障报警与安全防护。     

液压挖掘机功率匹配控制系统研究

为了解决液压挖掘机发动机和液压系统之间功率匹配效率差,从而造成能源浪费的问题,设计了一种液压挖掘机功率匹配控制系统。控制系统集成了发动机转速控制、分工况控制、转速感应功率控制和自动怠速控制等技术,具有实用性强、系统节能性好、控制功能模块化设计、系统维护方便等特点。经过实际装车检验证明:挖掘机空载时,发动机转速控制精度高,最大误差为17 r/min;自动怠速模式中,发动机在高转速和低转速之间切换时响应速度快,调节时间大约为2.5 s;当挖掘机作业时,液压泵输入功率与发动机输出功率实时匹配,保证发动机转速稳定运行,转速最大掉速值在200 r/min以内,平均燃油消耗降低了5.6%以上。     

基于ADAMS的液压挖掘机整机挖掘力仿真与实验

针对传统理论解析法计算挖掘机作业过程中整机挖掘力存在仅能得到特定姿态下离散数据点的问题,提出一种基于空间挖掘轨迹的整机挖掘力求解方法。该方法利用虚拟样机技术建立仿真模型,采用载荷谱测试的油缸位移、压力作为仿真输入条件计算整个挖掘范围内的挖掘力曲线。实验结果表明：该方法准确可靠,能够为挖掘机静、动态结构分析提供载荷数据。     

基于DEM-MBD耦合的液压挖掘机动力学仿真分析

在实际工况下,液压挖掘机工作装置受到的载荷较大且具有强时变性,因此工作装置各组成杆件及液压缸较易出现各种形式的失效。针对以上问题,选取某型号液压挖掘机作为研究对象,根据液压挖掘机工作装置实际挖掘物料工况,利用多体动力学软件ADAMS建立液压挖掘机虚拟样机模型并利用离散元软件EDEM建立物料模型。通过DEM-MBD耦合仿真分析方法,对液压挖掘机工作装置进行动力学仿真分析,主要获取挖掘物料过程中铲斗受力变化曲线、不同时刻铲斗受力云图,通过对其分析,能够获取铲斗在挖掘作业过程中受力变化情况,为铲斗的有限元分析、优化设计提供理论依据。     

跳跃式机器人研究

为了满足特种作业的要求,设计了一种既能跳跃又能行走的特种机器人。此机器人体积小,运动灵活,利用气缸作为跳跃机构,跳跃高度最高达0．8m。而且可以通过远端无线遥控机器人的运动。     

最优控制在吊车数控系统中的应用

由于最优二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)具有调节精度高和控制消耗少的综合控制优势,将离散LQR引入到吊车数控系统的设计中,用以实现吊车单摆快速返回平衡位置。建立了吊车系统的连续状态空间方程及其对应的离散状态空间方程。针对吊车系统的离散数学模型,利用LQR最优控制理论,设计了直流伺服电机的控制策略。计算机仿真结果表明:相比传统的极点配置方法,LQR控制方法可实现吊车单摆更加快速和更加精确的调节,并且避免了复杂的参数调节过程,故易于工程实现。     

基于智能控制算法的试验台入口油温控制

根据航空发动机燃油泵试验台入口油温控制系统非线性、时滞、时变等特点,将神经网络控制、模糊控制与PID控制算法相结合,设计智能控制算法,实现对PID参数的自适应调整.仿真结果表明,智能控制算法的控制效果明显优于常规PID控制算法.其中,模糊自适应PID控制算法更适用于航空发动机燃油泵试验台入口油温控制.     

运动控制技术发展与展望

以运动控制系统的发展过程为主线,论述了运动控制技术的发展及现状,提出运动控制技术的发展方向为高精度、高速度和具有开放结构、能结合具体应用要求而快速重组的先进运动控制技术.     

气液联控伺服系统的滑模位置控制研究

提出了基于PWM控制气液联控位置系统的建模方法,应用非线性平均方法建立了PWM气压伺服系统的数学模型,不仅解决了开关的不连续性问题,还把原来不连续的非仿射输入形式变成一个等效具有可控规范型的非线性仿射输入形式。然后运用滑动模态变结构理论中的经典非线性设计方法,设计了三阶滑模面变结构控制器。对固定阻尼式气液联控系统进行了位置控制仿真实验。实验结果表明,滑模变结构控制使得系统快速性能比较好。     

电火花加工控制技术综述

介绍了电火花加工原理及其加工过程中涉及的主要控制问题,论述了近20年来应用于电火花加工过程中的控制技术,即自适应控制、专家控制、遗传算法、模糊控制、神经网络控制、灰色控制及其相应的混合智能控制.     

非连续控制在液压伺服控制中的应用

本文简要介绍了目前液压伺服控制中常用的几种非连续控制策略，分析比较了各种策略的性能特点，指出各自存在的问题，概括了它们的应用与发展。     

啤酒发酵过程自动控制研究

本文针对啤酒发酵过程控制及其管理自动化的要求，提出了一套完整的啤酒发酵过程集散控制系统的方案。对发酵过程温度控制的系统特性进行分析，给出了一个模糊和PID结合的混和控制算法，并通过实际应用表明该算法在系统温度超调上比单纯的PID控制算法具有显著减少。本文提出的系统方案和算法已经成功应用于某啤酒厂。     

快速控制原型技术在液压伺服控制中的应用

本文提出了将快速控制原型技术应用于液压伺服控制中,使MATLAB中设计的各种控制律自动下载到前端目标机上实现对被控对象的控制,实时地检验修改控制器对系统的影响,该技术对系统设计具有实用价值。     

比例变量泵控马达系统的PID控制与仿真

根据电液比例变量泵控马达系统的数学模型对其控制系统进行了设计,应用了PID控制,使系统得到了令人满意的控制性能。本文还使用了MATLAB软件来辅助控制系统研究,使控制系统的设计难度大为降低。     

静液传动容积调速系统模型参考自适应控制

对时变负载的静液传动容积调速系统进行了模型自适应控制(MRAC)的实验研究,并与常规数字PID控制的实验结果进行了对比,对比实验表明:在动态性能方面,采用模型参考自适应控制的马达转速阶跃响应曲线比采用数字PID控制的马达转速阶跃响应曲线超调量变化小,进入稳态前的振荡次数变化也小,这说明模型参考自适应控制更适合于负载经常变化的静液传动容积调速系统,为提高调速系统的控制特性提供了参考。