基于能量耦合的欠驱动三维BC防摆控制

针对桥式起重机运行过程中,台车加速度变化引起的负载摆动问题,提出了一种用于欠驱动三维桥式起重机系统的能量耦合非线性控制方法.方法基于定绳长三维桥式起重机系统,引入负载空间位移误差信号,增强小车运动与负载摆动之间的耦合关系,构造新型的能量函数,设计了一种能量耦合的控制律;并且利用李雅普诺夫方法和拉萨尔不变性定理证明闭环系...     

一类欠驱动系统的控制方法综述

近年来欠驱动系统已经成为机器人与自动控制领域的研究热点之一,本文对一类欠驱动系统(欠驱动连杆系统)的控制方法的研究状况进行了综述.首先给出了欠驱动系统的动力学模型,并介绍了2种基本控制模式;随后,对其主要的控制方法,包括最优控制方法、运动规划法、部分反馈线性化方法、能量(无源)方法、变量降维法、分级控制设计方法及智能控制方法,展开了分析与讨论;在此基础之上,对欠驱动连杆控制系统设计存在的抗干扰性、实用性及快速性等主要问题进行了简要分析,并就今后的研究方向进行了展望,如鲁棒策略、饱和控制与有限时间控制等.     

欠驱动桥式吊车消摆跟踪控制

对于桥式吊车系统而言,其控制目标是将货物快速、精确、摆动尽可能小地运送到目标位置.为此,本文提出了一种新型的轨迹跟踪控制策略,可在保证负载快速平稳运送的同时,有效地抑制并消除整个过程中负载的摆动.具体而言,通过对吊车动力学模型进行一系列的变换,设计了一种新颖的跟踪控制器,并对闭环系统信号的有界性与收敛性进行了理论分析.与调节控制方法相比,本文方法可保证台车的平滑启动与运行;此外,本方法放宽了已有轨迹跟踪控制方法对参考轨迹的约束条件,更具实用性与一般性.实验结果表明,本文设计的控制器能取得优于已有方法的控制效果,并对外界干扰具有很强的鲁棒性.     

欠驱动惯性轮摆系统全局滑模控制

针对欠驱动惯性轮摆的镇定控制问题,本文提出了一种新型的滑模鲁棒控制策略,可在系统受到不确定性与外界干扰影响的情况下,实现全局渐近镇定控制.区别于现有方法,本文方法无需切换,且能将无驱动的摆杆摇起至竖直向上位置的同时,确保惯性轮回到初始位置.具体而言,首先对惯性轮摆系统的非线性模型进行非奇异坐标变换,将其变为类积分器形式.随后,根据转换后系统的形式,构造了一种新型的滑模面;经严格分析知,当系统状态处于该滑模面上时,它们将渐近收敛于平衡点.在此基础之上,设计了滑模控制律以确保系统状态始终处于该滑模面上,以实现镇定控制.最后,通过仿真验证了所提控制方法的有效性与鲁棒性,并与现有方法进行了对比.     

基于能量法的多自由度欠驱动塔机防摆控制北大核心CSCD

为了解决塔式起重机二维空间建模参数不全以及三维建模对模型线性化导致模型不准确的问题,建立塔式起重机三维非线性化模型,基于系统能量分析研究了台车驱动与大臂转动、负载空间内摆角的关系,设计了带有积分项的控制器,然后通过李雅普诺夫方法对系统稳定性进行了证明。最后,仿真结果表明,与已有的成熟的控制方法相比,所提控制器的运送效率更高,抑制负载摆角的效果更好,台车位移与大臂转角的定位更准确,抗干扰能力更强。同时,在不改变系统控制增益的基础上,改变台车目标位移和大臂目标转角,系统仍保留上述特点。所提控制器具有更稳定的控制效果和更强的适应性。     

基于滑模控制的集装箱起重机防摇控制

针对集装箱起重机这类欠驱动系统,基于智能控制的方法,提出一种基于滑模控制的防摇方法。该方法先通过对集装箱起重机的数学模型进行线性化运算,然后设计2种滑模控制器,对线性简化的模型进行滑模控制,通过李雅普诺夫方法来证明所进行的滑模控制的有效性。通过Matlab的Simulink来搭建仿真模型,仿真模型的图形结果验证了该方法对于集装箱起重机系统防摇控制方面的有效性。     

采用神经网络的双吊车自适应防摆控制

由于工业实践对运输能力提出了更高的要求, 双吊车的应用日益广泛. 然而其动力学模型非线性很强, 因此控制器结构十分复杂. 另一方面, 大型货物的摆动很难抑制, 这给双吊车的自动化带来了巨大的挑战. 为了处理以上问题, 首先, 采用神经网络准确地估计了系统的模型, 在此基础上提出了一种自适应防摆控制方法, 很好地实现了双吊车系统的防摆控制; 然后, 采用李雅普诺夫方法, 严格地证明了系统在平衡点的渐近稳定性; 最后, 通过大量的实验结果, 验证了该方法具有良好的性能.     

基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制

引入动态伺服理论研究了欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制．针对欠驱动双摆机器人的仿生悬摆 运动控制,引入动态伺服理论解决摆臂末端对目标轨迹的跟踪问题;利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于 李亚普诺夫稳定性理论设计了反馈控制律,并分析了闭环系统的奇点及其对于系统收敛性的影响．欠驱动双摆机器 人实物系统实验结果表明,文中所设计的控制策略是有效的．     

一类欠驱动机械系统的非线性控制

针对一类欠驱动机械系统．分析了其数学模型,提出了一种基于部分反馈线性化的非线性控制方案．该方案利用精确线性化的方法将欠驱动系统直接激励部分线性化,将被动部分作为系统的内部动态考虑;并选择直接激励的自由度作为系统输出．进行系统的轨迹跟踪控制;通过分析系统的内部动态,证明了零动态的稳定性能保证控制系统的稳定性．最后通过对吊车的负载防摆控制的研究．验证了该方案的可行性．     

欠驱动旋转双摆系统的模糊控制

旋转双摆系统由一个单电机驱动的旋转臂和两根安装在旋转臂上的未驱动的旋转摆杆组成,是典型的欠驱动系统,模糊控制设计的目的是将两根摆杆稳定在倒立位置的同时将旋转臂控制到原点.首先,基于拉格朗日方程获得系统的非线性动力学模型,进而给出其在不稳定平衡点附近的线性化模型.在进行模糊控制器的设计过程中,由于旋转双摆系统有6个状态变...     

桥式起重机抓斗防摆控制方法研究

根据起重机抓斗的受力分析,建立了起重机水平运行与抓斗摆动关系的数学模型。并采用一种前馈型的时滞滤波器技术,对加速度控制信号进行滤波来有效地控制抓斗的摆角。仿真结果表明,该方法能够有铲地消除抓斗摆,而且应用简单,易于用微型计算机实现。     

天车抓斗防摆控制方法的研究

本文根据专家经验,借助最优控制理论,提出了天车抓斗防摆控制的方法,控制目标是实现天车的停车位置与抓斗消摆的同步控制,天车控制系统采用绕线式电动机的开环串电阻有级调速方式,天车抓斗的消摆不通过实时检测抓斗摆角进行,而是通过对天车行走的时间或距离的顺序控制实现,实验表明,该方法简单合理,易于用可编程控制器以及微计算机实现。     

欠驱动两足步行机器人侧向稳定控制方法研究

以欠驱动两足步行机器人为对象研究其侧向运动稳定控制问题。首先分析引起机器人侧向运动不稳定的原因,然后提出步宽控制和侧向力矩补偿两种控制策略。步宽控制通过控制机器人侧向落脚位置,使其侧向运动周期与前向周期趋于一致实现侧向运动稳定。力矩补偿控制通过在踝关节引入侧向控制力矩,使侧向运动与前向运动协调一致实现侧向运动稳定。仿真实验表明,机器人实现了稳定的3D动态行走,达到了预期的控制效果。     

绳长时变情况下轮胎式集装箱起重机非线性防摆控制算法

四绳轮胎式集装箱起重机由于自身的动力学特性较为复杂, 目前仍缺乏稳定高效的控制手段. 为解决港口起重机作业过程中台车定位精准度低、负载易受干扰摆幅大的问题, 文章设计了一种面向工业场景的非线性反馈控制器. 首先在未进行近似处理的前提下对起重机吊具摆动情况进行了建模分析. 在此基础上, 通过在控制器中引入摆幅反馈信息, 实现了绳长时变情况下台车的精确定位与负载摆幅的有效抑制, 为集装箱的运送路径增加了更多选择. 随后基于Lyapunov方法对控制器进行了稳定性分析. 所设计的控制方案在港口实际设备上进行了验证, 在定位精度与消摆性能上相较于人工操作取得了很大提升.     

桥式起重机模糊自适应PID防摆控制研究

为了使桥式起重机精确到达预期位置,并有效消除负载的残余振荡,该文采取了一种模糊PID控制策略。由Lagrange方程推导出起重机动力学模型的状态方程,并根据起重机的输入输出特性,建立了相应的PID控制器和参数配置。运用模糊控制思想,在PID控制器原本的参数配置上添加新的增量参数,达到最优PID参数在线自整定的目的。在Simulink中搭建了模糊PID防摆控制系统仿真模型,仿真结果显示,相比于PID控制系统,该控制系统的定位时间加快了3 s,负载摆角的最大幅度降低了57%,负载摆角的稳定时间缩短了25%,并且具有较好的控制精度和鲁棒性。     

基于滑模方法的桥式吊车系统的抗摆控制

针对桥式吊车这类欠驱动系统，提出一种基于滑模控制的抗摆方法．该方法将系统状态分成两组。构造出一种双层滑动平面．结合桥式吊车系统数学模型的特点。求取了总的滑模控制量并进一步设计了控制器的参数．采用Lyapunov方法，从理论上证明了各级滑动平面的稳定性．仿真结果验证了该方法对于桥武吊车系统抗摆控制的有效性．     

伴有初始负载摆角的桥式起重机能量防摆控制

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

欠驱动旋转双摆系统的建模与仿真

研究倒立摆控制问题,针对旋转双摆系统这一新颖的欠驱动机械系统,而旋转双摆系统是由一个驱动的旋转臂和两个未驱动的旋转摆杆组成,选取驱动臂和两个摆杆的旋转角度作为系统的广义坐标,系统存在不稳定平衡点.为对系统进行稳定性控制,采用拉格朗日方程的方法建立了其动力学模型并总结了系统模型的特殊性质.为了便于进行稳定控制器的设计,给出了近似条件下旋转双摆系统的线性化.对动力学模型进行了仿真实验,仿真结果表明实现了系统的稳定性控制,说明了模型的有效性.     

基于能量分析的桥式起重机防摆控制方法

针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明:相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且能够有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性,为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.     

欠驱动机器人控制策略综述

欠驱动机器人是指独立控制输人量少于系统自由度的一类机器人,具有重量轻、成本低、能耗低等众多优点,目前已引起学者们的广泛关注,介绍了欠驱动机器人控制器设计的六类策略,分析了各类策略的应用及效果,如何将鲁棒控制与其它控制策略相结合,开发出更实用、性能更优越的控制策略,有待于进一步研究.