人手到灵巧手指尖运动映射的实现

在人手到灵巧手的运动映射方面，人手和灵巧手在运动学上的异构现象造成了二者之 间运动映射的困难。本文研究灵巧手的抓持规划，通过主从操作来实现。提出了一种基 于虚拟手指的直角空间指尖运动映射方法实现人手到灵巧手的运动映射，以数据手套为人机 接口，测量手指的关节角度，建立手的运动学模型，根据运动学模型计算出指尖运动轨迹， 完成指尖在抓取过程中的运动学分析，记录指尖在直角坐标空间的运动轨迹，实现了人手和 灵巧手的三维运动仿真，完成了三维工作空间的可视化。在虚拟环境下，运动仿真验证了映 射算法，证明了其有效性。     

基于扰动观测器的机械臂阻抗复合控制研究

针对机械臂系统模型中存在未知扰动的问题,提出了基于扰动观测器的机械臂阻抗复合控制方法.针对二阶阻抗动态模型,采用由扰动观测器(DOB)、阻抗控制器和位置控制器构成的复合控制策略,其中扰动观测器用来估计机械臂模型中的未知扰动,阻抗控制器用于修正输入角度,位置控制器对修正后的角度进行跟踪控制.复合控制保证阻抗误差可以收敛到一个小的邻域,最终实现期望二阶阻抗模型的动态跟踪.仿真算例验证了该控制方法的有效性.     

六自由度运动模拟器振动控制策略

针对液压驱动六自由度运动模拟器在对振动环境进行模拟的过程中存在幅值衰减和相位滞后,难以保证对高频随机信号的复现精度这一问题,提出采用基于铰点空间控制与基于操作空间控制相结合的方式,在单缸比例加前馈控制的基础上,通过三状态控制策略来扩展系统的频宽,同时在保证系统稳定的前提下达到精确复现输入位置随机信号的目的。实验结果表明,采用三状态控制策略的六自由度运动模拟器可以将系统输出对输入的位置随机信号在0.5～25Hz频率内的功率谱密度误差控制在±3dB以内,满足精确复现的性能指标。     

欠驱动假手手指抓取力的研究

为了满足欠驱动手进行复杂作业的需要,基于欠驱动原理建立了手指对物体的抓取力模型和基于力的阻抗控制策略.对应于任一手指姿态,抓取力模型可以准确得到基关节抓握力矩和手指各指节抓取力的关系;采用基于力的阻抗控制策略,实现了基关节抓取力控制.实验证明,手指能够稳定地抓取鸡蛋这样比较滑、容易碎、形状复杂且有一定质量,需要稳定和平衡抓取力的物体,其成功率达80%以上.而这是单纯用手指的基关节力控制很难做到的(成功率只有不到20%).手指抓取力模型和阻抗控制策略的建立大大增强了假手进行复杂作业,抓取复杂物体的能力.     

Dynamic surface control-backstepping based impedance control for 5-DOF flexible joint robots

A new impedance controller based on the dynamic surface control-backstepping technique to actualize the anticipant dynamic relationship between the motion of end-effector and the external torques was presented. Comparing with the traditional backstepping method that has “explosion of terms” problem, the new proposed control system is a combination of the dynamic surface control technique and the backstepping. The dynamic surface control (DSC) technique can resolve the “explosion of terms” problem that is caused by differential coefficient calculation in the model, and the problem can bring a complexity that will cause the backstepping method hardly to be applied to the practical application, especially to the multi-joint robot. Finally, the validity of the method was proved in the laboratory environment that was set up on the 5-DOF (degree of freedom) flexible joint robot. Tracking errors of DSC-backstepping impedance control that were 2.0 and 1.5 mm are better than those of backstepping impedance control which were 3.5 and 2.5 mm in directions X, Y in free space, respectively. And the anticipant Cartesian impedance behavior and compliant behavior were achieved successfully as depicted theoretically.     

基于自适应虚拟阻抗的微电网分布式电源控制

针对直流微电网中线路阻抗不匹配时,传统下垂控制不能有效实现不同分布式电源之间电流的合理分配的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式控制策略。各分布式电源基于一致性算法,利用本地和相邻电源的虚拟阻抗值和电流信息自动调节等效输出虚拟阻抗值,实现了负荷电流的合理分配。同时,在所提控制策略的电压环节增加了电压补偿控制器,通过动态调节下垂控制器的电压参考值,补偿不匹配的馈线阻抗引起的电压偏差。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

Three-dimensional nonlinear coupling guidance for hypersonic vehicle in dive phase

Three-dimensional (3D) nonlinear diving guidance strategy considering the coupling between longitudinal and lateral motions for hypersonic vehicle is investigated in this paper. It constructs the complete nonlinear coupling motion equation without any approximations based on diving relative motion relationship directly, and converts it into linear state space equation with the same relative degree by feedback linearization. With the linear equation, slide mode control with strong robustness is employed to design the guidance law, and 3D diving guidance law which can satisfy terminal impact point and falling angle constraints with high precision is obtained by substituting the previous control law into the origin nonlinear guidance system. Besides, regarding lateral overload as the standard, hybrid control strategy which can take full advantage of the excellent characters of both bank-to-turn (BTT) and skid-to-turn (STT) controls is designed to improve the guidance accuracy further. Finally, the results of CAV-H vehicle guidance test show that the algorithm can realize high accuracy guidance even if serious motion coupling exists, and has strong robustness to the path disturbances and navigation errors as well.     

基于自抗干扰的装配机器人阻抗控制技术

为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略.该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪.通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对环境参数的适应性.引入阻抗模型改进扰动观测器,使观测器的响应速度增大,力跟踪的精度提高.基于六自由度机器人的精密轴孔装配实验结果表明,与传统阻抗控制相比,基于自抗扰控制（ADRC）的阻抗控制能够在较小的接触力误差下完成装配,且基于改进型自抗扰控制的阻抗控制的力平均误差比改进前自抗扰控制减小12.0%～28.2%.     

一种基于运动复杂度的新的H.264码率控制跳帧算法

首先介绍了码率控制算法JVT—0016的基本算法和存在的优点，然后针对以往H．264码率控制算法中的跳帧策略，只是固定地设定一常值来作为判定跳帧的标准，而没有很好的结合图像的运动复杂程度的情况，提出了一种在JVT—0016码率控制算法基础上的基于运动复杂度的跳帧算法，此方法充分利用了序列的运动程度，较好地缓解了由于场景和物体剧烈运动所带来的缓存上溢现象，优化了图像的质量．     

全方位移动操作臂运动控制研究

为了提高全方位移动操作臂完成任务的效率,提出了基于绝对定位的适时运动规划与控制策略．首先在全方位移动操作臂的控制结构中用CAN总线技术来提高控制的实时性与控制精度．然后研究了全方位移动操作臂全方位行走与原地转向两种模式的运动控制以及机械臂的运动控制．接着详细研究了运动规划与控制策略,通过超声波绝对定位来适时调整优化全方位移动操作臂完成任务的控制量从而提高完成任务的效率．最后用全方位移动操作臂做了3个实验,两个全方位移动操作臂运动精度实验表明全方位移动操作臂运动精度高; 一个控制策略实验表明运动规划与控制策略是正确的．     

基于指尖位置的人手与HIT/DLR灵巧手运动映射

分别建立人手和HIT/DLR机器人灵巧手的几何模型,并分析两者之间的结构差异及其产生的运动映射问题.通过数据手套测得人手关节角度,利用人手模型和人手运动学关系计算得到人手指尖位置,通过改进的指尖位置的映射方法,将人手的运动映射到机器人灵巧手上,解决了人手运动空间和灵巧手空间不一致的问题.仿真试验结果表明该映射方法是有效和直观的,能满足对HIT/DLR机器人灵巧手遥操作的需要.     

低压微电网分布式储能系统负荷动态分配方法

在孤岛运行的低压微电网中,因线路阻抗的不匹配性,导致传统下垂控制无法按照下垂增益精确均分有功功率,各分布式储能单元必然会出现荷电状态（SOC）差异,造成蓄电池过充电或过放电,缩短了储能单元的使用寿命。针对上述问题,提出了一种低压微电网分布式储能系统分级控制策略。首先通过功率平衡级动态调节虚拟阻抗,消除不匹配线路阻抗对有功分配精度的影响;然后,通过SOC平衡级控制,各个储能单元根据其SOC动态调节有功功率,使得SOC误差以e指数曲线下降,最终实现储能单元在放电过程中SOC均衡。采用动态一致性算法,可实现各分布式储能单元的信息共享,提高了系统的可靠性和灵活性。同时,基于小信号理论对所提控制策略进行了稳定性分析,并讨论加速因子对系统稳定性的影响。仿真对比结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于Radau伪谱法和MPC的智能电动车辆生态驾驶

为优化智能电动车能源消耗,提出了基于Radau伪谱法和模型预测控制算法的智能电动车辆生态驾驶的方案。建立生态驾驶控制模型和能耗模型,结合边界约束和路径约束,构建生态驾驶能耗优化的最优控制问题。通过能耗优化得到最优车速轨迹,将此轨迹作为期望输入,基于模型预测控制( MPC)算法完成生态驾驶控制。实验结果表明：以纯电动车和实际规划路径为例,以最优车速自动行驶的能源消耗少于人工驾驶的能源消耗,验证了文中策略的有效性。     

PHCC平台下鲁棒性阻抗控制算法的研究

针对气液联控系统(PHCC)的非线性、系统参数及外界干扰的不确定性, 提出基于多滑模控制(MSSC)和函数逼近技术(FAT)的控制算法. 利用Lyapunov方法获得闭环系统稳定性, 实现了气液联控系统的鲁棒性阻抗控制. 在PHCC平台下进行了7mm/s斜坡往复信号和0.2Hz正弦信号的阻抗控制仿真研究. 仿真结果表明, 该控制策略能较好地实现PHCC系统的柔顺控制, 并具有较好的鲁棒性, 系统在自由运动阶段和柔顺运动阶段均具有较好的跟踪性能.     

基于预测控制的直接推力控制系统

针对传统永磁同步直线电机直接推力控制中存在较大的推力脉动和磁链脉动问题，提出了一种基于预测控制的直接推力控制方法，并具体设计了控制技术实现方案，包括参考矢量的生成和电压空间矢量调制等．仿真结果表明，该方法能够有效地改善推力脉动和磁链脉动问题．     

基于惩罚函数的多模态平稳过渡策略研究

为了使智能控制中多模态之间能实现平稳过渡，提出一种基于惩罚函数的多模态控制策略.根据系统特性及其不同的工况条件，在控制的母空间中划分多个子空间，每个子空间对应一个模态，每个模态采取不同的有针对性的控制策略，并把与每个模态相对应的控制策略推广到母空间，在每个子空间中对应控制策略的控制值所含权值较大，推广到别的子空间时控制值所含权值都受到惩罚.试验结果表明，用基于惩罚函数的多模态控制策略对纳米级驱动部件进行控制，当进给力为5 000 N时，控制精度达到10 nm.     

基于DSP的开关磁阻电动机微步控制策略研究

提出了一种基于瞬时电流控制的抑制开关磁阻电机转矩脉动的微步控制策略．首先，由电机的矩角特性和转矩星型图，控制不同位置时各相电流幅值的大小，合成出多个派生转矩矢量，近而使电机步进角减小即每转步数增加，从而使转矩能够平滑过渡，达到减小电机转矩脉动的目的；其次，采用高性能的TMS320F2407DSP控制器实现了该控制方法，仿真结果表明该控制策略不仅简单，而且有效地减小了转矩脉动。     

超冗余液压振动台的模态空间解耦控制

为解决超冗余振动台在带负载工作时自由度间出现耦合运动的现象,提出一种基于模态空间的解耦控制策略.建立液压伺服系统的线性化模型,将液压缸视为液压弹簧,分析超冗余振动台的振动模态方程;通过标准模态矩阵及其逆矩阵,将超冗余振动台由自由度空间转到无耦合的模态空间进行控制;在模态空间应用三状态反馈控制,通过极点配置,实现自由度间的解耦控制.仿真结果表明,该模态解耦控制策略在时域和频域内均可有效降低超冗余振动台自由度间的动力学耦合,提高位姿的跟踪精度.     

利用分解加速度方法的机器人柔顺控制

机器人手臂在装配和制造生产上的应用,需要柔顺控制。意思是控制和监视机器人手臂的位置和力。本文提出了在作业空间基于分解运动加速度的稳定的精确的柔顺控制方法,在此系统的研制中使用了机器人手臂的动态模型,这种方法是通过把分解运动加速度方法和Raibert-Craig混合控制方法结合起来而导出的。对此方法的系统稳定性给予了分析,并对各种作业条件进行了仿真研究,结果表明所提出的柔顺控制方案具有满意的性能和较好的实用前景。     

液压驱动四足机器人变刚度力跟踪控制

针对液压驱动机器人在变刚度条件下力控制问题,建立了液压驱动四足机器人系统的阻抗模型和带有弹性负载的阀控缸模型.分析系统刚度变化对系统性能的影响,指出常规控制策略在精确足力跟踪控制中的不足,结合变刚度条件下阻抗模型和电液位置伺服系统的特点,提出实现精确足力跟踪的模糊自适应PID位置内环控制和模糊阻抗外环控制的复合控制策略.在半实物仿真平台上进行变刚度条件下的足力跟踪实验,仿真结果表明：在变刚度条件下,足力跟踪曲线最大超调及稳态误差均小于5%,调整时间基本相同,验证了所提控制策略的有效性.