基于多领域统一建模的采摘机械手运动仿真

水果采摘机械手的运动特性决定其采摘效率与合格率。通过将适于串形水果采摘的末端执行器与六自由度工业机械臂结合,建立荔枝采摘机械手本体结构模型与运动学模型;在SimulationX多领域统一仿真环境中,搭建整机控制—伺服—机构耦合分析模型。依据运动学方程数值求解结果,利用瞬态仿真测定模型阶跃响应并在时域中校正系统动态稳态误差使之符合采摘工况要求;依据三次多项式轨迹规划结果,通过运动仿真验证伺服参数与控制策略的有效性,为采摘机器人结构设计与控制优化提供了切实可行的实现方法。     

一种多指手及其力与位移反馈控制系统

机械手末端执行器的研究一直是机器人研究的重点,有着广阔的应用前景(如采摘机械手等)。设计了一种基于步进电机控制的机械多指手,该多指手具有结构简单、控制方便等特点。分析了结构及原理,介绍了整个控制系统的构成,用LabVIEW做上位机控制。实验结果表明,该末端执行器能较好地抓持物体。     

基于黏弹性模型及主动观测器的橡胶搬运机器人控制方法

在橡胶搬运机器人系统的取料阶段,需要将机器人末端执行器插入橡胶内部,在这一过程中橡胶与末端执行器之间的相互作用表现出黏弹特性,使控制系统设计复杂化。为提高机器人控制性能,提出了一种基于Hunt-Crossley(HC)黏弹性模型及主动观测器的橡胶搬运机器人控制方法。首先,采用HC非线性模型作为末端执行器插入橡胶过程的基础模型,基于该模型建立机器人力学模型,并进行线性化处理;然后,采用基于随机卡尔曼滤波的主动观测器进行状态反馈调节,并通过外加主动状态的方式来补偿建模误差以及机器人控制系统扰动;最后,搭建实验系统,采用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法对黏弹性模型进行参数辨识,并证明该控制方法的稳定性,通过与基于经典弹性模型的控制方案进行仿真对比分析,证明了所提控制方法的有效性。     

基于MATLAB的高压腔电液压力伺服控制系统设计及仿真

电液压力伺服控制装置设计的重点和难点是建立电液压力伺服控制系统的数学模型和传递函数及开环增益系数的确定。通过设计高压润滑拉拔机的高压腔压力伺服控制系统,对数学模型和传递函数的建立做了详细介绍,并在MATLAB环境下对电液伺服控制系统进行仿真,确定出使系统稳定的开环增益。同时应用频率响应法对电液伺服控制系统的性能进行分析,从而得到满足要求且可靠的电液伺服系统参数,设计出符合要求的稳定电液压力伺服控制装置。     

电液伺服非线性控制技术研究进展综述

液压伺服执行器在机电一体化系统中得到了广泛应用。针对电液伺服系统中存在的模型参数不确定性、外负载扰动、非对称液压缸执行器建模、输入输出物理约束4个典型科学问题,概述了电液伺服非线性控制技术的研究工作以及相关学者取得的成果,并结合现代控制理论的进展,对今后电液伺服控制技术的研究进行展望。     

重载足式机器人单关节驱动系统H_∞控制器的设计

针对某节能型重载足式机器人单关节电液伺服驱动系统动态跟踪问题,对重载足式机器人节能型单关节电液伺服驱动系统特性、H_∞控制等方面进行了研究,建立了系统数学模型,提出了采用扩展H_∞混合灵敏度控制,引入了转换环节,将实际对象虚轴极点转换到传递函数或控制器中,解决了因单关节电液伺服驱动系统传递函数分母存在积分环节引起的奇异H_∞问题。通过采用扩展H_∞混合灵敏度三块加权函数法求解H_∞控制器,选择适当的加权函数,基于Matlab/Robust工具箱,设计了扩展H_∞混合灵敏度控制器,基于Matlab/Simulink平台搭建了系统仿真模型,对扩展H_∞控制的单关节电液伺服驱动系统动态跟踪特性及其系统稳定性进行了评价。仿真实验结果表明,H_∞控制系统满足鲁棒性及鲁棒性能要求,控制系统动态响应满足2 Hz正弦信号双十指标要求。     

基于轨迹规划的水下机械手电液控制系统研究

水下机械手是海洋油气开采及应急作业的重要装备,针对其作业特点,建立了机械手三维结构模型,分析了其运动学正逆解,研究了其末端执行器直线运动轨迹规划方法、电液系统模型及控制方法,以此为基础提出了基于轨迹规划的水下机械手电液控制方法。在Matlab／Simulink环境下建立了电液控制系统的仿真模型。     

香蕉采摘与吊运作业机器人PLC遥控系统设计

由于香蕉的易损伤性和大尺寸特征,给香蕉的采摘作业带来很大的难度。香蕉采摘与吊运作业机器人可以整体性完成采摘和吊运作业,可有效解决人工采摘为主、劳动强度大的现状。香蕉采摘与吊运作业机器人采用多套平行四连杆机构嵌套结构,针对伺服连杆机械臂的回转、升降、伸缩伺服控制信号,液压履带行走单元的前进与后退、左转与右转数字控制信号以及末端夹持与切割执行器的伺服摆头、钳头夹紧与松开、切割链锯切入与切出、切割链锯启动与停止数字控制信号进行了PLC集成控制系统开发。以单片机STM32F0为主机,完成了对发送端和接收端的单片机硬件电路设计、PCB封装及软件程序编写等。     

万有引力算法优化电液力伺服控制系统的研究

提出在航空关节轴承性能评价试验机加载控制系统中,应用万有引力算法(GSA)对电液力PID控制参数的优化方法。系统优化后,阶跃加载的响应速度和动态载荷谱加载的控制性能得到了综合提升,解决了电液力伺服控制系统粒子群算法(PSO) 在载荷谱加载条件下动态控制精度较低的问题。仿真与实验结果表明:万有引力算法在电液力伺服系统参数优化方面具有更好的收敛速度和寻优精度,与PSO算法优化的结果相对比,系统的控制性能有显著提高。该算法对电液力伺服控制系统具有一定的通用性。     

基于被动力反馈的遥操作电液控制系统

针对遥操作机器人现有的力反馈冲击、反馈力震荡等问题,提出了一种新型的遥操作电液控制系统。主操作端选用电液比例控制系统以实现力反馈效果,从动端选用电液伺服控制系统以实现位移跟踪效果,并建立了电液控制系统的数学模型,选用算法简单、跟踪性能较好的力反射型控制策略,对整个系统进行了Matlab/Simulink仿真,结果表明,新型遥操作电液控制系统具有较好的位移跟踪及力反馈效果。     

PRACTICAL FRICTION MODELS AND FRICTION COMPENSATION IN HIGH-PRECISION ELECTRO-HYDRAULIC SERVO FORCE CONTROL SYSTEMS

Nonlinear friction is the main factor in the electro-hydraulic servo force control system. It causes steady-state and tracking errors that are difficult to eliminate during static and dynamic loading. In recent years, many studies have been done to reduce or eliminate the influence of the friction in the control system. This article discusses an electro-hydraulic servo force control system to complete simulation experiments in the laboratory. According to friction theory, the effect of friction near the zero-velocity point that appeared twice within a cycle during the test would be very obvious, which distorts the waveform and decreases the control accuracy. Due to the special purpose of the electro-hydraulic servo force control system, a practical friction compensation method has been introduced in this article. The friction static friction model, dynamic friction model, and identification methods are discussed in detail. The experimental results show that this practical friction compensation method can significantly reduce the influence of the nonlinear friction and improve control accuracy in the high-precision electro-hydraulic servo force control system.     

带钢卷取机电液伺服跑偏控制系统特性分析

该文在分析了电液伺服系统数学模型的基础上,对液压元件进行了静、动态计算及分析,并用MATLAB中的动态仿真工具SIMULINK构造了电液伺服控制系统仿真模型并对其进行仿真,从而得到更为优良的设计参数,使系统更加完善。     

基于改进PSO算法的电液位置伺服系统MRAC跟踪控制

针对电液位置伺服系统控制性能不佳的问题,提出一种基于改进PSO算法优化的模型参考自适应(Model Reference Adaptive Control,MRAC)跟踪控制方法。首先,建立电液位置伺服系统数学模型,设计出模型参考自适应控制器;其次,分析PSO算法、APSO算法在参数寻优过程中的不足,提出一种改进的PSO算法;最后,将改进的PSO算法用于模型参考自适应控制器以改善其控制性能。结果表明,改进PSO算法优化的模型参考自适应控制具有响应速度快、跟踪精度高的优点。     

基于电液比例伺服复合加载及迭代学习控制的合成绝缘子疲劳试验方法

为模拟合成绝缘子的微风振动状态,实现其疲劳试验过程,研究电液比例伺服复合加载技术。针对合成绝缘子的实际负载工况,设计出一种复合式电液伺服加载系统,包括静态比例加载和动态伺服加载两部分,分析系统工作原理,建立伺服加载的数学模型,设计出基于PD型迭代学习的加载控制方法,实现动态加载力的精确控制,并采用AMESim和Matlab进行联合数字仿真。仿真和实际试验结果均验证了所加载方法和控制方法是正确可行的,能够取得高精度的控制效果。根据所提的加载方法和控制方法,已研制出相应的合成绝缘子电液加载系统,其静态加载力可达150 kN,动态加载力幅值可达20 kN,加载精度达到了0.5 kN,加载频率最高可达100 Hz,连续振动次数达到3千万次     

机器人视觉伺服系统的研究与发展

论述机器人视觉伺服的发展历史、方向和研究背景,系统介绍了机器人视觉伺服系统的基本分类,重点介绍三种现有的控制结构、动态LookandMove系统、视觉直接伺服系统以及实现视觉伺服系统各个环节的主要问题。对智能控制在机器人视觉伺服系统中的应用作了介绍,并对控制系统实时性进行分析。展望今后的发展方向。     

容积伺服一体化系统泵控单元传递效率特性

电液伺服泵控单元是容积伺服一体化电液系统的重要组成部分,由伺服电机与双向闭式泵集成于一体。电液伺服泵控单元作为整个系统的动力输入与控制单元,其自身的传递效率直接影响了系统的输出效率,所以电液伺服泵控单元的能量传递效率已经成为了衡量该系统性能的一个重要指标。通过建立容积伺服一体化电液系统数学模型,重点分析影响伺服电机与双向闭式泵传递效率的各种能量损耗,得到电液伺服泵控单元效率模型,并对电液伺服泵控单元在不同负载工况下进行了效率特性测试,将为容积伺服一体化电液系统的工程推广应用奠定基础。     

火箭舵机用直驱式容积控制电液伺服系统的研究

根据火箭的飞行原理和推进器的作用,比较了火箭舵机用阀控电液伺服系统和直驱式容积控制电液伺服系统的各自特点。文章给出了直驱式容积控制电液伺服系统的组成、原理和特点,并对其进行了相关的理论分析和计算机仿真。研究结果表明,用直驱式容积控制电液伺服系统控制火箭舵机的执行机构,其性能指标能够达到火箭飞行执行标准,并具有可靠性高、节能高效、操作与控制简单、小型集成化等诸多优点,对它进行研究有利于我国航天事业的发展,具有一定的重要意义。     

基于电液伺服系统的多绳缠绕式提升机浮动天轮主动调绳性能研究

在多绳缠绕式超深矿井提升机运行过程中,采用基于电液伺服系统的浮动天轮主动调绳装置,调节钢丝绳的张力。根据浮动天轮主动调绳装置的结构和原理建立阀控缸液压伺服系统的数学模型,设计了电液伺服系统的模糊自适应PID控制器,提出了一种基于模糊自适应PID控制的电液伺服系统实现浮动天轮主动调绳的控制方法,并建立了相应的数字仿真模型,以不同扰动频率的正弦函数输入模拟钢丝绳的振动,分析了液压缸的动态特性。仿真结果证明了采用模糊自适应PID控制方法的电液伺服系统浮动天轮主动调绳装置的有效性。