基于内模解耦的注塑机料筒温度控制策略

目的为了对注塑机料筒各段温度进行精确控制,提高注射制品质量,采用内模解耦控制策略对其进行温度解耦控制。方法针对料筒各段温度之间的耦合,基于内模控制思想,采用逆矩阵变换对料筒温度进行解耦,设计出内模解耦控制器,并与传统前馈解耦控制进行对比分析。结果内模解耦控制策略较传统前馈解耦控制能更好地对料筒温度进行解耦控制,有效提高了系统的动态性、抗干扰性和鲁棒性。结论该控制方案设计简单、可调参数少,实用性强。     

基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。     

一种改进型磁流变阻尼器用于宽频隔振研究

磁流变阻尼器是新一代智能型耗能器，具有反应迅速、提供阻尼力大、控制方便等优点，是实现半主动振动控制的理想元件，目前已在工程领域得到较广泛的应用。但同其它常规流体阻尼器类似，在高频振动时会出现刚度硬化现象，使高频传递率增大，常规磁流变阻尼器多应用于较低频域的振动控制。针对这种情况，提出一种带有解耦机构的新型磁流变阻尼器，即在常规磁流变阻尼器内增加解耦机构。解耦机构的加入使磁流变阻尼器成为一个对振幅敏感的器件，即在不同的振幅下具有截然不同的刚度和阻尼特性。采用Bingham模型建立磁流变阻尼器的阻尼力模型，由隔振系统的动力学模型推导出传递率的表达式。通过对两种磁流变阻尼器进行仿真对比后认为：带有解耦机构的磁流变阻尼器在低频、大振幅时解耦机构几乎不起作用，新型磁流变阻尼器的性能与常规磁流变阻尼器相同，具有大阻尼特性；而在高频、小振幅时，解耦机构处于近似解耦状态，阻尼器具有小阻尼、低动刚度的特性，可减小高频传递率。     

永磁直驱同步风力发电机变流器仿真分析

根据风力机的输出特性,阐明最佳特性曲线法实现风力发电系统最大功率追踪的原理,选取背靠背电压型双PWM变换器为研究对象,在参考坐标变换理论基础上,分析并搭建了永磁同步电机和PWM变换器的数学模型,为仿真分析提供依据。依据变换器控制的数学模型,对网侧变换器和机侧变换器的控制策略进行了研究。网侧变换器采取前馈解耦方案,实现VSR的有功、无功功率解耦控制,获得基于电网电压定向的双闭环控制策略;机侧变换器采用零D轴电流控制策略,基于转子磁场定向的矢量控制方法,通过矢量控制方法实现对定子电流的控制,达到良好的转矩控制性能;基于MATLAB软件对设计的系统进行理论仿真验证,仿真结果证明矢量控制策略具有良好的稳态和动态性能。     

多主机制冷机房变流量解耦控制策略研究

在单主机制冷机房变流量解耦控制策略基础上,探讨了多主机制冷机房的变流量解耦控制策略。在考虑冷水机组COP值同时是冷负荷及冷却水进水温度的函数基础上,通过比较不同冷负荷分配策略对制冷机房能耗的影响,得到了在大多数负荷区间,采用均匀分配总冷负荷的策略最为节能。这说明,前期关于单主机制冷机房变流量变温差控制方式可推广至多主机制冷机房变流量控制。     

智能空间桁架结构独立模态控制方法

采用现代模态滤波器（ＭＦ）技术和最优控制理论研究智能空间桁架结构的独立模态空间控制方法（ＩＭＳＣ）。仿真结果表明，按提出的控制策略，解决了传统ＩＭＳＣ控制中的状态解耦问题，使ＩＭＳＣ方法不再局限于简单、低自由度数的结构动力控制，对于智能空间结构，实施ＩＭＳＣ方法也是可行并且有效的。     

基于知识的多变量非线性系统变结构解耦控制

文章提出了一种基于知识的变结构解耦控制策略 ,并用于多变量非线性系统的控制 ,避免了传统解耦控制所必须的建模过程 ,特别是避免了相应的大量复杂的矩阵运算。阐述了其控制知识库中的一些模块 ,给出了其算法要点。提出的策略成功地用于一个 3× 3强耦合系统———三绕组加热标准温度源的恒温控制 ,得到了温度稳定性和温度均匀性都优于 1℃的效果 ,这是传统方法用于该系统所无法实现的。     

并联驱动电液系统振动控制策略研究

针对并联驱动电液系统的内力耦合问题,建立了振动系统的动力学模型,分析了干扰耦合的产生原因。利用自由度分解实现了多个激振器的独立控制,通过内力反馈解耦控制消除系统在运行过程中产生的耦合内力。在此基础上,利用三状态控制器对系统进行加速度闭环控制,改善系统的动态特性;通过引入前馈逆模型控制策略拓展系统频宽,利用并联驱动电液试验台对振动控制策略进行实验验证,试验结果证明提出的控制策略能够提高振动控制精度。     

卷筒料印刷装备收卷张力系统解耦控制研究

目的 为了保证卷筒料印刷装备收卷张力系统的性能,提出一种适用于收卷张力系统的自抗扰（ADRC）解耦控制器。方法 在收卷张力系统数学模型基础上,结合卷筒料收卷系统的工作原理,基于ADRC控制技术设计收卷张力系统的ADRC解耦控制器,并利用Simulink软件对所提出的控制策略进行仿真研究。结果 在相同的阶跃输入下,研究结果表明,PID控制器调整时间为2.4 s,而ADRC解耦控制器调整时间为0.7 s;在PID控制下,收卷基材张力出现超调和震荡,而在ADRC解耦控制下,基材张力无超调和震荡现象;采用PID控制器,收卷牵引跨度张力变化引起收卷跨度张力波动,而采用ADRC控制器则没有波动。结论 提出的卷筒料印刷装备收卷张力系统ADRC解耦控制器实现了高精度张力控制,具有比传统PID控制器更好的控制性能。     

混合煤气管道双蝶阀串联系统自抗扰解耦控制研究

针对煤气混合蝶阀串联系统具有强耦合、不确定性、干扰因素多、非线性等特点，首先建立了煤气混合过程双蝶阀串联系统数学模型，应用自抗扰控制（ADRc）静态解耦和扩张状态观测器（ESO）动态解耦技术．给出一种适用于煤气混合蝶阀串联系统的ADRC解耦设计方案。仿真结果表明，该控制方案不仅具有较好的跟踪性能、抗扰动能力，而且解耦效果优良。     

平面整体式三自由度全柔顺并联机构拓扑优化构型设计及振动频率分析

通过建立并联原型机构的微分雅克比矩阵方程,实现平面整体式三自由度全柔顺并联机构与并联原型机构之间的矢量同构映射。在此基础上,建立平面整体式3-PRR型全柔顺并联机构SIMP拓扑优化模型,并采用优化准则算法,结合矢量同构映射方程,进行了平面整体式3-PRR型全柔顺并联机构同构构型设计,通过应力分布和前四阶振动固有频率仿真对比研究表明：所采取的拓扑优化设计方法使平面整体式全柔顺并联机构具有一定的均布刚度和较好的振动抑制性能,且对其振动频率的分析可为机构尺寸优化及振型优化提供了重要的依据。同时,微运动特性的仿真表明其与传统并联原型机构之间的运动学同构性一致。该结果对平面整体式全柔顺并联机构的构型拓扑优化设计有实际意义。     

Differential evolution techniques for the structure-control design of a five-bar parallel robot

The present work deals with the use of a constraint-handling differential evolution algorithm to solve a nonlinear dynamic optimization problem (NLDOP) with 51 decision variables. A novel mechatronic design approach is proposed as an NLDOP, where both the structural parameters of a non-redundant parallel robot and the control parameters are simultaneously designed with respect to a performance criterion. Additionally, the dynamic model of the parallel robot is included in the NLDOP as an equality constraint. The obtained solution will be a set of optimal geometric parameters and optimal PID control gains. The optimal geometric parameters adjust the dynamic and the kinematic parameters, optimizing then, the link shapes of the robot. The proposed mechatronic design approach is applied to design simultaneously both the mechanical structure of a five-bar parallel robot and the PID controller.     

面向微电子器件封装作业的三自由度串并联混合式高速高精度机器人

针对微电子器件封装作业对高速高精度自动设备的需求,提出了一种由平行四边形支链的平面并联机构和直线运动模块组成的新型三自由度串并联混合式机器人。机器人采用两个集成了高分辨率角位移反馈元件的旋转直接驱动电机和直线音圈电机作为驱动元件。结合了并联机构和直接驱动的优点来实现高速高精度的三自由度平动运动。实验结果表明平面并联机构具有较高的重复定位精度、加速度和较短的建立时间。     

基于并联机器人的包装分拣系统设计

目的针对我国食品生产和包装存在的效率低、分拣精度不高等问题,基于并联机器人设计一种包装分拣控制系统。方法根据机器人自动分拣系统的结构,采用一种基于时间和工件位置的图像去重复算法,以去掉重复信息。为了提高抓取精度,基于PID算法设计一种位置跟踪控制器,能够判断物体位置并实时调整并联机器人末端执行器,以实现目标物体的动态跟踪和抓取。结合工业控制机和运动控制卡搭建控制系统,并进行实验研究。结果实验过程中最快分拣速度可达到120次/min,漏抓率为0,误抓率小于0.2%。结论所述控制系统具有较高的稳定性和准确性,可满足实时性要求。     

漂浮基双臂空间机器人基于自适应遗传算法的最优非完整运动规划

讨论了漂浮基双臂空间机器人非完整运动的最优控制规划问题。以多体动力学理论为基础,导出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人耦合了系统动量守恒关系的系统动量矩守恒关系,并将其转化为控制系统状态方程。由此,将双臂空间机器人的非完整运动规划问题转化为非线性系统的控制问题。以此为基础,利用近似优化的方法,给出了双臂空间机器人基于自适应遗传算法的最优非完整运动规划控制算法。其优点在于,仅需要控制双臂空间机器人机械臂的关节运动,即可达到对载体姿态及机械臂关节位置的双重控制效果。一个平面双臂空间机器人系统的数值仿真,验证了算法的有效性。     

基于轴孔装配的机械操作臂逆向自律分散控制

 基于轴孔装配作业的特点,在自律分散控制的基础上,提出了一种逆向自律分散控制算法,用以规划机械操作臂的运动, 避免了求逆解的冗长过程,简化了对机械操作臂的控制。并通过对四自由度的平面机械手的运动仿真,验证了该算法的正确性。     

正交-遗传试验算法的分析与应用

为了解决并联机器人机构的优化设计问题,提出一种基于正交试验设计法和遗传算法的优化方法。在简要讨论正交试验设计法和遗传算法的基本原理基础上,对两种方法的寻优算法、各个参数的对应关系作了比较分析,探讨了用正交表构造遗传算法中初始种群的方法。提出一种适用于设计变量多且适应度函数难求的“一代”正交-遗传试验法的思路和方法。将该方法应用于一种新型四自由度并联机器人机构的结构优化设计,得出以机构全域条件数为目标函数的机构结构优化尺寸方案。实例证明这种优化方法行之有效。     

新型3T1R并联机器人机构运动学分析与参数优化

目的 针对生产线码垛作业货物搬运需求,设计一种3T1R码垛并联机器人机构.方法 利用方位特征方程分析机器人机构的自由度、耦合度、方位特征集等拓扑结构特性.根据运动副的构型建立运动学逆解模型,考虑到码垛机器人运动范围的精度需求,采用一种新型的数值搜索法实现并联机构工作空间的快速高效搜索,同时,分析结构参数对工作空间体积的影响,选择鲸鱼优化算法对结构参数进行最优化设计.结果 分析得到的机构工作空间较大且连续性较好,新型的数值搜索法可快速有效地搜索,得到准确的工作空间边界.结论 优化后的并联机构具有良好的工作空间和较好的应用前景.     

基于有限和瞬时旋量理论的Exechon并联机器人运动学分析

运动学分析是并联机构性能分析、建模和优化设计的基础。传统的运动学分析方法中并联机构的拓扑模型与速度模型只能单独构建,无法揭示其内在联系,导致运动学模型的构建不够全面和准确;另外,以现有运动学性能指标作为运动学优化目标时,存在平转耦合机构运动学评价指标的物理意义不明确等问题。为此,以一平动两转动(1T2R)的Exechon并联机器人为研究对象,利用有限和瞬时旋量(finite and instantaneous screw, FIS)理论对其拓扑、运动学建模进行研究。根据FIS理论中的微分映射关系,在统一的数学框架下建立Exechon并联机器人的拓扑模型和速度模型,得到其速度和力雅克比矩阵。在此基础上,以可解析分析机构运动奇异性的虚功率传递率作为运动学性能指标,来有效评价Exechon并联机器人的运动/力传递性能。给定一组Exechon并联机器人模型的尺寸参数,借助MATLAB分析该机器人的局部虚功率传递率分布情况。研究结果为并联机构的性能分析与建模提供了参考,为Exechon并联机器人的优化设计奠定了理论基础。     

并联机器人技术分析及展望

近年来并联机器人的发展已成为机器人研究领域的热点之一,在某些方面它具有串联结构所无法相比的优点,因而扩大了机器人领域的应用范围。本文对并联机器人机构学、运动学、系统控制策略等关键技术做了概括性分析,同时还介绍了两种新型虎克铰链模型,为高精度并联机构的设计提供了有利条件。另外文中对并联机构研究的热点问题做了详细分析并提供了新的解决方向,如高精度点位控制策略、误差分析与补偿等。最后对目前并联机构的应用及发展趋势进行了阐述,并指出了我国现阶段并联机构产业化中存在的一些问题与挑战。