基于动力学干扰力前馈的液压Stewart平台μ综合控制

针对液压Stewart平台存在的动力学耦合强干扰力及液压系统参数不确定性严重影响轨迹跟踪精度的问题,提出了一种基于动力学干扰力前馈的综合控制方案。基于Stewart平台关节空间的逆动力学模型,建立了驱动分支的频域控制模型和动力学干扰力模型,并根据结构不变性原理将动力学干扰力前馈补偿。为提高系统的鲁棒性以及对未建模干扰力的抑制能力,在闭环控制中采用μ综合鲁棒控制器。试验结果验证了该方案的有效性。     

基于ADAMS与MATLAB的Stewart次镜平台联合仿真

Stewart平台调整次镜位姿补偿像差,是提高空间相机成像质量的有效方法。为验证Stewart次镜平台机械及控制系统的可行性、正确性、提高设计效率,基于ADAMS与MATLAB接口技术,建立了Stewart平台机械与控制系统机电混合模型,进行了机电联合仿真研究。首先,对Stewart次镜平台进行了运动学理论分析,建立了运动学数学模型;然后,在ADAMS中建立了Stewart平台虚拟样机并进行运动学仿真,ADAMS中仿真结果与理论计算一致;再将ADAMS中Stewart平台动力学模型导出并嵌入MATLAB中,建立了机电联合系统模型;最后,以典型的阶跃和正弦位姿轨迹信号,对Stewart平台的位姿调整性能进行了仿真研究。仿真结果表明,Stewart次镜平台具有较高的稳态精度和较好的动态性能,仿真参数和数据为Stewart平台的研制提供了必要的设计依据。     

磁悬浮浮筏隔振系统传递特性研究

设计了一种磁悬浮隔振器, 并与被动隔振器并联应用于浮筏系统, 建立了磁悬浮浮筏隔振系统的动力学模型.通过Adams软件仿真, 得到不同刚度下浮筏隔振系统传递率曲线.仿真结果表明:由于磁悬浮隔振器的刚度阻尼可主动控制, 磁悬浮浮筏隔振系统在脉冲激励信号作用下, 在宽频域内具有良好的隔振性能.     

声纳安装平台减隔振主被动控制研究

为了减隔从舰船壳体向声纳阵传递的振动,设计了一种声纳安装平台主被动减隔振系统.在该系统中,采用弹簧和橡胶垫作为被动隔振元件,用以抑制高频振动;采用超磁致伸缩执行器作为主动致动器,用以抑制低频振动.建立了考虑流固耦合的系统动力学方程.基于线性矩阵不等式,设计了H∞控制器,对声纳安装平台减隔振系统进行了数值仿真研究.研究结果表明,所设计的主被动声纳安装平台减隔振系统对于舰船壳体传来的振动噪声以及外界扰动能有效加以抑制,从而提高了声纳的信噪比.     

主动控制的高精度隔振平台的仿真

高精度隔振平台以的环境微振动干扰是复杂的,因此研究了隔振平台动力学和主动控制方案,对复杂振动环境下采用电磁力控制的高精度隔振平台作了计算机仿真,根据仿真结果,比较了平台系统各参数对平台主动和被动隔振效果的影响。     

一种空间机器人在轨抓捕过程的柔顺与协调控制方法

<正>申请人:北京空间飞行器总体设计部发明人:葛东明、王大轶、邹元杰、柳翠翠等专利号:201710179450.5简介:本发明公开了一种空间机器人在轨抓捕过程的柔顺与协调控制方法,包括:根据动力学和运动学方程,建立面向控制的空间机器人模型;根据面向控制的空间机器人模型,建立机械臂柔顺抓捕控制律;确定基于基座喷气装置的基座位姿控制律;根据     

仿生张拉机械腿及其抗冲击性能仿真分析

针对机器人腿足系统抗冲击性能差的问题,基于生物张拉原理开发了一种仿生张拉机械腿。该机械腿关节间不存在刚性铰接轴,通过添加柔性材料模拟生物关节韧带和筋腱作用。仿真结果表明:相比传统机械腿,仿生张拉机械腿具有更好的抗冲击性能。材料敏感性分析表明,足-地冲击过程中,仿生张拉腿中的柔性构件通过变形有效吸收冲击能量,缓释了冲击作用强度,改善了刚性构件的应力分布状态。研究范围内仿生筋腱材料软硬保持不变,仿生韧带的弹性模量越小,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越强;保持仿生韧带软硬一定时,仿生筋腱的弹性模量越大,仿生腿的抗冲击、抗弯能力越佳,进而为机器人腿足系统的创新设计提供了理论依据。     

微制造平台混合隔振的动力学研究

提出了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的微制造平台双层混合隔振系统，研究了在其主动隔振致动器的三种不同安装方式下的动力学特性，分析了主动控制力与被动隔振器参数之间的关系，研究结果表明：在微制造平台双层混合隔振系统中，当主动隔振致动器仅作用于隔振对象时的隔振性能最好，当主动隔振致动器安装于隔振对象与中间质量之间时的隔振性能次之，而当主动隔振致动器安装于中间质量与基础之间时的隔振性能最差。     

基于惯容器的动力反共振隔振器隔振特性分析

基于一种新型惯性元件——惯容器,设计一种新型动力反共振隔振器,研究该隔振器的低频线谱隔振性能,为舰船动力设备的低频线谱隔振研究提供新思路和理论借鉴。考虑隔振基础的非刚性,建立了此种隔振器的动力学模型,分析了系统的动力学特性和振动传递特性,讨论了相关元件参数(弹簧刚度,阻尼系数,惯容值等)对隔振器隔振性能的影响。分析表明并联惯容器后可使隔振器的固有频率降低,使得隔振器具有更低的隔振频段;同时可形成一个反共振频率,当激振频率在该反共振频率附近时具有优良的隔振性能,从而实现良好的低频线谱隔振。     

绳索牵引康复机器人的动力学建模与控制

针对在康复训练过程中如何协调控制患者的骨盆运动轨迹问题,设计了由4根绳索牵引的三自由度绳索牵引并联康复机器人.基于力/位混合控制的思想,利用牛顿-欧拉法建立了绳索牵引康复机器人的动力学模型.以轨迹控制为目标,用计算力矩法设计了基于刚性模型的位置控制器,就绳索的刚度对机器人系统性能的影响进行了仿真分析;以刚度控制为目标,推导了机器人系统的刚度矩阵,并对康复机器人进行了仿真验证.理论分析和仿真结果表明,系统的刚度与绳索的张力有关,调整绳索的内张力可以改变系统刚度,实现对机器人系统的柔顺性控制.     

国外空间非合作目标抓捕系统研究现状与关键技术分析

空间非合作目标抓捕系统能够完成在轨服务、空间垃圾清除以及一些军事任务,具有重要的军民两用价值。从基本情况、结构组成、抓捕方式、抓捕过程等方面对国外研究情况展开了论述与比较,并对抓捕需要解决的关键技术进行了分析。     

柔性支撑下的Stewart平台速度控制

针对大射电望远镜中舱索系统与Stewart平台存在强动力耦合特点,研究了柔性支撑下的Stewart平台位姿跟踪问题．将两系统的动力学耦合视为对Stewart平台的未知外扰,通过利用高增益状态观测器,提出了柔性支撑下Stewart平台速度控制方法．数值仿真表明该方法有效地抑制了两系统间的动力耦合影响,提高了Stewart平台的扫描精度．     

非接触式定位隔振平台机电联合仿真分析

为了研究工作于空间微重力环境的非接触式定位隔振平台的工作性能,利用机电联合仿真方法对平台的6自由度定位和微振动隔振功能进行仿真分析. 介绍所设计非接触式定位隔振平台的工作原理,其中平台的激励单元、位置测量单元和加速度测量单元分别利用非接触式二轴作动器、二维位置敏感探测器和单轴加速度计根据空间对称布置方案构成,并基于位置和加速度反馈设计平台控制器. 利用ADAMS和MATLAB/Simulink,分别建立平台的机械系统仿真模型和基于位置与加速度反馈的闭环控制系统仿真模型,获得平台的机电一体化联合仿真模型. 利用所建立的联合仿真模型,对平台的定位和隔振性能进行仿真分析. 结果显示,在小范围定位模式下,所设计平台的6自由度位移和角位移控制误差分别小于10 μm和2×10^-5 rad;在隔振模式下,平台在6自由度方向对0.01~1 Hz正弦直接振动干扰的抑制效率为39~73 dB,对1~100 Hz正弦直接干扰的抑制效率为19~73 dB,在隔振控制过程中浮台与基台的相对位移小于1 mm.     

某光学测量平台的车载运输隔振设计与测试

精密光学测量平台在车载运输过程中会受到振动与冲击,振动量级直接影响测量平台的精度与可靠性.因此有必要对光学测量平台进行运输隔振设计.首先基于单质体多 自由度振动理论对光学测量平台动力学模型进行简化分析,提出了 一种光学测量平台的被动隔振方案.然后利用典型工况的路谱作为激励进行随机振动分析并预估振动量级,最后依据实际工程经验进行路面运输试验.试验结果表明,在二级公路以60 km/h匀速行驶的工况下,平台上精密光学元件安装处的垂向振动传递率为0.26,且高频激励(20～250 Hz)有显著衰减,验证了光学测量平台隔振方案的合理性与有效性.     

磁铰链约束下的微纳聚合体卫星柔顺变构控制

为使磁铰链约束下的微纳聚合体卫星克服磁铰链阻力矩的阻碍作用成功实现变构,并防止变构过程中磁铰链的脱附,减小模块再拼接时的碰撞冲击,设计了一种用于微纳聚合体卫星的柔顺变构控制方法.首先利用第2类拉格朗日方程建立了磁铰链约束下的多刚体系统的动力学模型,设计了微纳聚合体卫星变构的模糊控制律; 然后根据柔顺控制的要求设计了一种量化因子Ke与Kc的模糊调节器,引入到原模糊控制器中以改进控制方法. 此控制方法具有不依赖系统动力学模型、仅需对参与变构的模块施加控制的优点. 为量化评估变构过程的柔顺程度,设计了两个柔顺程度评估参数; 最后通过仿真与气浮台物理试验对控制方法进行了验证,对比了固定量化因子与量化因子在线调节两种控制方法下变构过程的柔顺程度. 数学仿真与气浮台的物理试验结果表明, 改进后的模糊控制相比于固定量化因子的模糊控制,可使变构过程中模块相对运动角速度变化更加平缓,模块再拼接时相对角速度更小,达到了柔顺变构的目标.     

柔性基础耦合系统的主动隔振研究

针对设备上楼时的弹性安装问题,把弹性基础建模为柔性梁．考虑了设备、隔振元件和基础的动力耦合作用,采用传递导纳矩阵法推求主动隔振和被动隔振的统一的力传递率控制式,并用PID方法设计控制器的控制律,探讨了各反馈增益对振动控制的影响,从而实现了控制FBRE系统若干阶模态振动的目的,隔振效果明显．     

主动隔振系统的并行设计方法研究

针对传统的串行设计方法很难使主动隔振系统性能达到全局最优这一问题,提出了一种基于线性矩阵不等式(LM I)的主动隔振系统机械结构参数及其控制器的并行设计方法.该方法将主动隔振系统机械结构及控制器的设计结合起来,从提高系统隔振效果出发,得到了系统机械结构参数和控制器的最优设计准则.给出了一个运用此方法进行超精密隔振平台并行设计的实例,理论分析和仿真计算结果表明,并行设计的主动隔振系统较传统串行设计的系统能够明显降低隔振对象的振动位移,从而有效提高系统的隔振效果.     

柔性基础耦合系统的主动隔振研究

针对设备上楼时的弹性安装问题，把弹性基础建模为柔性梁，考虑了设备，隔振元件和基础的动力耦合作用，采用传递导纳矩阵法推求主动隔振和被动隔振的统一的力传递率控制式，并用ＰＤＩ方法设计控制的控制律，探讨了反馈增益对振动控制的影响，从而实现了控制ＦＢＲＥ系统若干阶模态振动的目的，隔振效果明显。     

声纳安装平台主动隔振系统的研究

以超磁致伸缩执行器作为声纳安装平台有源隔振系统的主动控制器，研究了系统的流-固耦
合动力学特性。分析了声纳安装平台有源隔振系统对于船舷侧振动的响应，分别以位移、速度和加速度作
为反馈变量对隔振系统进行反馈控制，分析其主动隔振控制效果。结果表明，在声纳安装平台两级有源隔
振系统中，以声纳安装平板加速度作为反馈变量的综合隔振性能最好，并且随着反馈增益的增大，隔振效
果明显增强，有效隔振频段范围扩大。     

对翻滚非合作目标终端逼近的姿轨耦合退步控制

为在空间操控任务中实施对翻滚非合作目标的安全逼近与抓捕,论文建立了描述航天器近距离相对运动的六自由度动力学模型,通过对模型的分析,提出了摄动引起的耦合和动力学耦合.针对模型的非线性和时变性,对非线性高阶项进行多步递推得出系统化的积分退步控制器,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的全局渐进稳定.考虑到失控目标的旋转特性,提出一种沿最大惯量轴方向的直线型同步自旋逼近策略以保证航天器在逼近过程中的安全性.通过数值仿真验证了逼近策略的正确性以及控制律的有效性.