双柔臂空间机器人运动、振动一体化抗死区控制

探讨漂浮基双柔臂空间机器人存在关节力矩输出死区与外部干扰时的姿态角度运动跟踪及柔性抑振的控制问题。引入含有刚性运动与柔性模态的混合轨迹概念,提出基于运动、振动一体化的积分滑模神经网络自适应控制方案。此方案的优点是不但通过补偿项消除了死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的影响,确保了刚性运动的鲁棒性,而且能同时主动地抑制两臂杆的柔性振动,从而提高轨迹跟踪性能。仿真算例结果表明方案能有效地实现运动、振动一体化控制。     

应用分力合成方法改善柔性系统性能的研究

提出了将柔性结构的分力合成主动振动抑制方法和反馈控制方法结合使用来提高控制系统性能指标的方法，应用该方法仅需要知识闭环系统及柔性振动的频率及阻尼，而且可以同时抑制任意多个振动模态，分力合成方法可以对频率和阻尼系数的不确定性具有较强的鲁棒性，这使该方法更易于工程实现，本文对单柔性杆，将分力合成主动振动抑制方法和反馈控制相结合，设计了不同形式的大角度机动控制律，数值仿真和试验结果充分验证了方法的有效性。     

挠性航天器大角度机动的振动抑制控制

建立了带变速控制力矩陀螺群的挠性航天器的动力学模型,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题.针对挠性航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的振动抑制方法,设计了仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律.基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态振动的衰减.基于Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性.     

一种机械臂协调操作柔性负载的振动控制研究

基于柔性负载有限元模型,推导了负载振动的数学模型,分析了振动产生的原因。通过偏值点的引入设计任意阶数的EI成型器和多个波峰形式的Multi-EI成型器。利用成型器具有周期延伸特性抑制多模态柔性物体的振动,并把这一方法应用到机械臂协调操作柔性负载的振动控制中。对两个机械臂协调操作柔性负载进行了仿真,仿真结果证明了振动模型与成型器的有效性。

Abstract：

The vibration model was derived based on the finite element model.The causation for vibration was analyzed.The deviation value was introduced.Following this method,any order EI shapers could be designed by introducing the deviation value points.The Multi-EI shaper was designed.The method has these advantages that the design process is easier,the computational complexity is smaller and the robustness is better.The shaper is used to reduce the residual vibration of flexible object that has multiple mode,and then this method is used control the vibration of flexible object cooperated by robot manipulators.The simulation results prove the validity of vibration model and shaper.     

基于自适应滤波的压电智能挠性悬臂板振动控制研究

针对航天器上悬臂外伸的薄板挠性结构附件，如太阳帆板与天线等，在存在建模参数不确定及外部扰动条件下所引起的振动问题，采用压电智陶瓷片作为敏感器执行器根据优化配置准则粘贴布置在挠性悬臂板上，组成压电智能挠性悬臂板控制及测量系统，进行了主动振动控制研究。基于分布式压电敏感器和驱动器的悬臂板包括弯曲和扭转柱动模态的压电控制方程，在控制算法上采用基于自适应滤波的前馈控制策略，即滤波-xLMS算法，并进行了抑制扰动及振动控制计算机数字仿真研究，结果表明，采用的控制律对于振动快速控制是可行的。     

挠性结构振动控制中压电致动器/敏感器的优化配置

针对挠性结构的主动振动控制问题,给出了粘贴有若干压电片的挠性梁的数学模型。基于结构模态的可控可观性,提出一种压电致动器/敏感器同位位置的优化方法。该方法利用模态在可控可观性子空间上的正交投影来反映可控可观性的测度,并根据各阶模态在系统输出中的相对重要程度加权模态可控可观测性测度,由此得到致动器/敏感器的优化配置指标。通过数学仿证明了该优化方法的有效性。     

基于ADAMS的并联机器人振动特性仿真及结构优化

提出了一种利用虚拟样机仿真技术进行结构优化的方法。分析了并联机器人的振动原理以及激振测试原理,并给出了利用正弦扫描进行激振测试的原理和流程。为了进行激振测试仿真,在ADAMS软件中建立并联机器人的刚柔耦合振动系统,并使该系统受到一定激振力产生位移响应,获得该并联机器人激振特性曲线,从而找出其薄弱环节并对其进行结构优化,对薄弱构件优化后再次对系统进行仿真测试,结果表明构件结构优化后的结果较为理想。     

卫星太阳能帆板振动的分散应变控制仿真研究

在对某型卫星太阳能帆板动力学特性研究的基础上,采用应变片作传感元件、压电陶瓷作控制元件,将大系统分散控制理论与结构振动理论相结合,进行了太阳能帆板振动的分散应变控制仿真研究。研究结果表明该方法是有效的、可行的,并且易于实现。该项研究为解决航天器柔性外伸结构的振动控制问题提供了一个有效的技术途径,对工程实际具有一定的指导意义和应用价值。     

柔性航天器自适应多层神经网络跟踪控制方法

针对柔性航天器的姿态跟踪以及振动抑制问题,提出了一种自适应多层神经网络控制方法。利用自适应多层神经网络来补偿系统的非线性项,利用光滑变结构项来补偿神经网络逼近误差及外部干扰。柔性航天器为典型的一个中心刚体加柔性附件的结构,假设模型参数未知并且具有任意的有限维。控制器只利用姿态角和角速度信息进行反馈控制,不需柔性附件振动信息。最后,实验表明该方法可以有效地完成姿态跟踪和振动抑制。     

多点同步并激振动试验控制系统的设计与实现

针对类似导弹的细长条试件进行振动试验,难以实现振动与应力分布的均匀性,需采用多点同步并激振动试验才能达到试验要求,研制了多点同步并激振动试验控制系统。对多点同步并激随机振动试验控制提出系统均衡综合方法,以弥补不同均衡方法的不足。使用多处理器结合扩展总线通讯模式的硬件结构和多层次模块化的软件结构,对系统进行了实现。实验结果表明,该控制系统对多振动台同步振动试验控制效果良好,满足试验要求,具有一定的实用价值。     

基于最优切换的挠性卫星的姿态控制

在切换系统最优控制的框架下,讨论了挠性卫星的姿态控制问题。首先,根据挠性卫星姿态调整的运动模型,同时考虑两种执行机构的控制作用,将卫星的姿态控制问题转化为一种切换控制问题,并在能量最小性能指标下讨论其最优控制问题。其次,基于粒子群优化算法和Powell算法给出了求解最优切换时间问题的完整优化算法。最后,以3阶挠性卫星系统为例,给出了具体仿真算例,验证了所提算法的有效性。     

某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究

研究了航天器与空间站对接过程的建模与控制问题。建立包括质心运动、刚体姿态运动和挠性结构弹性振动的对接系统的全面运动数学模型，分析了对接控制中需要注意的几个问题和具体的控制方案，最后通过计算机仿真说明了该控制方案的有效性。     

Near time optimal control with perturbation estimation for flexible spacecraft slewing maneuvers

1.INTRODUCTION Inrecentyears,therehasbeenconsiderableinterest inmodelingandcontrolofflexiblespacecraft.Thisis contributabletotheuseoflightweightandslender materialsforthespeedandfuel efficiencypurposes. Inmanyapplications,sophisticatedcontrolalgo rithmsarerequiredtomakeoptimaluseofmaximum torqueavailablefortimeminimizationmaneuvers, thistimeminimizationcontroloftenresultsinabang bangcontrolthatcanbeimplementedinaerospaceap plicationsusingon offthrusterjetstechnology.But unfortunately,t…     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法。分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MATLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性。仿真结果表明该动力学模型能正确地反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

弹性高超声速飞行器动态面制导控制一体化设计方法

面向弹性高超声速飞行器滑翔段制导控制系统设计问题,应用动态面控制理论设计了两种制导控制一体化方法.建立了弹性高超声速飞行器滑翔段纵向运动模型,并推导了具有严格反馈形式的弹性高超声速飞行器制导控制一体化设计模型.将弹性状态视为不确定项,分别基于自适应方法和非线性干扰观测器(nonlinear disturbance ob...     

空间绕飞任务中航天器姿态跟踪的鲁棒控制

研究了空间绕飞任务中从航天器对主航天器进行观测时的姿态跟踪控制问题,提出了综合考虑挠性、外部扰动和参数不确定性等因素的输入饱和鲁棒控制器设计方法。根据主、从航天器的质心相对运动信息,解算出了从航天器的期望跟踪姿态。为保证从航天器跟踪期望姿态时控制器的有界性和强鲁棒性,将文献中已有的一种一阶滑模姿态调节控制器推广到了姿态跟踪的情况。进一步,为消除一阶滑模控制的高频抖振问题,将姿态跟踪问题转化成了标准的二阶滑模控制问题,提出了一种连续的二阶滑模姿态跟踪控制器。仿真结果表明,本文算法能有效实现绕飞过程中的姿态跟踪,同时具有强鲁棒性。     

基于奇异并联机构的六维混合宽频隔振

基于奇异并联机构提出一种具有近零刚度特性的六维隔振主体机构,以大幅降低系统固有频率,然后利用反馈线性化、H∞鲁棒控制方法研究了位形保持及主动隔振算法,最后进行了六维主、被动隔振仿真,结果表明采用该控制方法能够以较小的驱动力、较高的鲁棒性实现位形保持及低频主动隔振,而保持在奇异位形附近的系统也具有更高的低频被动隔振能力,进而提高了六维宽频隔振的效能。该成果可为六维宽频隔振问题的研究提供参考。     

汽车半主动悬架整车协调控制策略

为了实现对汽车垂向、俯仰和侧倾方向振动的协同控制,提出一种半主动悬架整车协调控制策略。该策略中模糊PID控制器根据车身垂向、俯仰和侧倾方向的振动状态预估出相应的3个期望调整力;通过设计的带有前后轴调控参数的力协调器和转向控制策略,将期望调整力协调到4个磁流变阻尼器并输出可调阻尼力,实现对汽车3个方向振动的协调控制。连续不平路况和离散冲击路况下的试验结果表明,整车的平顺性和操纵稳定性都得到了提高,同时有益于汽车的中性转向。     

基于分段Lyapunov函数方法的柔性卫星姿态模糊控制

提出了一种基于分段Lyapunov函数方法的带太阳帆板柔性卫星的姿态模糊控制方法。对于柔性卫星姿态动力学系统而言,强耦合、非线性以及较强的不确定性是其姿态系统的基本特征,本文针对这类被控对象,采用T-S模型作为万能逼近器,设计一种分段状态反馈控制方案。仿真结果表明,该方案可以保证卫星的姿态控制精度、结构振动抑制和控制系统鲁棒性。     

Improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator using a sliding observer

An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For systematic reasons the controller is designed taking into consideration the rigid link subsystems and the flexible joints. The proposed control system satisfies the stability of the two subsystems and copes with the uncertainty of robot dynamics. A sliding observer is designed to estimate the time derivative of the torque applied as input to the rigid part of the robot. For the stability of the observer, it is assumed that the uncertainty of the observed system is bounded. A MRAC algorithm is used for the estimation of the friction forces at the contact point between the end effector and the environment. Finally simulation and experimental results are given, to demonstrate the effectiveness of the proposed controller.