双连杆柔性机械臂的主动控制

对柔性双连杆机械臂位置的主动控制进行研究,给出系统的动力学方程,采用非线性解耦反馈控制方法分别得出系统大范围运动方程和柔性臂的动力学方程,并采用机械臂逆动力学方法和LQR方法分别设计大范围运动控制律和压电作动器控制律.仿真结果表明,该控制方法能够有效地控制机械臂到达的指定位置,并且抑制柔性臂的弹性振动.     

压电柔性臂的传感器/致动器优化配置与振动主动控制

以欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)悬臂梁为模型,对压电柔性臂系统的传感器/致动器的优化配置和振动主动控制问题进行推导,简化了智能压电柔性臂系统的动力学方程和压电传感/致动方程,并建立了系统状态空间表达式.从传感器/致动器对相应模态的贡献出发,给出一种考虑模态权重的目标函数,并采用遗传算法对同位配置时的传感器/致动器的优化配置进行研究.基于优化布局结果在柔性臂上黏贴压电致动器和传感器,建立模糊逻辑控制器,对柔性臂在自由衰减和持续激励的情况下分别进行振动主动控制实验.实验结果表明柔性臂在两种激励下的振动均得到到了有效抑制,所提出的优化配置方法和模糊控制策略是可行的.     

自由漂浮双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪的变结构滑模控制

利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的控制问题作了研究.考虑到双臂空间机器人系统的结构复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案.此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对双臂空间机器人载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗.通过对该机器人系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性.     

基于ADAMS机械模型的车辆主动悬架控制策略与仿真

利用ADAMS软件建立了四分之一汽车主动悬架的机械模型,在机械模型的基础上生成车辆主动悬架系统的动力学方程,该方法解决了主动悬架数学模型建立的难题.使机械设计和控制设计共享同一虚拟车辆主动悬架模型,机械系统设计和控制系统设计协调一致.采用自适应模糊PID控制策略对悬架控制,实现了PID控制过程中参数的在线自整定,从而使系统的控制性能更加完善.利用ADAMS的Controls模块实现了ADAMS与MATLAB的联合仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制策略是合理的、可行的,与被动悬架控制相比有效地降低了车身加速度、悬架动挠度和轮胎的相对动载荷,提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

复合材料自适应结构中压电作动器的位置设计

采用灵敏度分析方法,研究了复合材料板壳型自适应结构中压电作动器的位置设计．通过分析各位置上压电作动器对结构各部分的控制灵敏度,获得压电作动器最佳控制效率的位置序列,并据此布置压电作动器．以不同边界条件下板梁结构的动力学响应抑制和准静态变形控制为例,进行了数值验证,证明此方法所得结果正确．该方法原理简明、计算效率高,可为板壳型自适应结构的作动器铺层位置设计和控制电压分布设计提供依据．     

用于自适应可展结构的压电式智能主动杆

为自适应调节和改善可展结构动力学性能 ,研制了一种具有传感和作动双重功能的智能主动杆。利用压电材料的正逆压电效应 ,建立了压电微位移作动器的设计模型。给出了智能主动杆的组成和工作原理。研制了一种用于自适应可展结构的新型智能主动杆。该主动杆由压电作动器、微位移传感器、压力传感器等组成 ,具有输出微位移和压力 ,及对位移和压力监测的功能     

履带车辆行驶速度对负重轮动位移的影响

针对地面-履带-负重轮耦合系统激励特性的复杂问题,在不考虑履带影响的基础上,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,利用动力学方程实现了负重轮动位移的理论计算.建立了履带车辆的多体动力学仿真模型,对多种工况下的负重轮动位移进行模拟,并与理论计算结果作对比,分析负重轮动位移随车辆行驶速度的变化规律.研究成果为履带车辆的设计开发提供了理论参考依据,为整车道路模拟系统直接对负重轮进行位移激励加载控制提供了技术支持.     

基于电动静液压作动的新型汽车主动悬架

作动器是汽车主动悬架系统研究的关键。在分析传统被动悬架和电液伺服主动悬架及功率电传作动系统PBW(Power-By-W ire)的基础上,提出了基于功率电传的电动静液压作动器EHA(E lectro-Hydrostatic Actuator)新型汽车主动悬架结构型式。建立了1/4汽车动力学模型,设计了用于EHA主动悬架控制的模糊控制器。为了研究可控悬架的响应特性以及验证模型的有效性,利用建立起的基于EHA的主动悬架动力学模型,在一定路面输入下进行了仿真分析。结果表明,与传统被动悬架相比,基于EHA的模糊控制主动悬架大大改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

采用压电材料的振动主动控制

利用压电材料作为传感器和作动器,建立了柔性四连杆机构振动主动控制实验系统;通过理论分析和实验研究建立了控制系统的模型;根据控制系统的特点,采用了内模控制策略,并在具体实施中,增加了参数辨识环节,使得控制器对于机构转速变化具有鲁棒性．将控制方案实施到柔性四连杆机构振动主动控制实验之中,取得了满意的控制效果．     

主动悬架系统建模及力跟踪控制

以提高平顺性为目的,对主动悬架系统建模及力跟踪控制进行研究. 主动悬架控制结构由外环及内环两部分组成:外环根据车辆模型状态量及路面扰动情况计算最优控制力,内环体现系统作动器动力学特性,并对外环产生的最优控制力进行跟踪. 针对内环系统特点,建立油气主动悬架作动器线性化模型并运用PI控制算法控制跟踪误差;外环系统采用LQG控制输出最优控制力. 仿真结果表明,与被动悬架相比,采用力跟踪方式的主动悬架系统能够有效改善车辆平顺性,并能够较好跟踪外环控制产生的最优控制力.      

旋转柔性梁的振动控制仿真及实验探讨

在综合比较已有文献所建立的刚体-柔性附件耦合系统动力学模型的基础上,以微元法为根据提出对旋转柔性梁运动方程中各项的理解,澄清了某些文献中模糊的认识。利用位置正反馈控制律,对旋转耦合系统中柔性梁的振动控制进行了数值仿真。并进一步利用压电陶瓷作为传感器和致动器,从实验上探讨旋转柔性梁的振动控制并给出了初步的实验结果及分析。     

复合材料构件气动载荷响应主动控制技术研究

飞机由于高频涡流的作用，局部复合材料构件承受面外脉动冲击载荷，产生累积疲劳损伤。本文采用１３型压电片粘贴在复合材料构件表面，测量构件在交变气动载荷下的应变，应用自适应振动前馈控制原理，施工加电压主动控制压电驱动器的变形，实现对复合材料构件的应用变驱动，     

压电陶瓷用于柔性悬臂梁振动控制的试验研究

依据压电陶瓷驱动器的振动控制原理和梁表面的应变方程确定压电陶瓷片在悬臂梁上的粘贴位置,采用独立模态控制方法对柔性悬臂梁进行振动主动控制试验研究.为提高信噪比并保证后继控制的可靠性和有效性,对传感信号进行了滤波处理.试验结果表明,将压电陶瓷片布置在悬臂梁的合理位置上并采用主动控制方法,可以有效地抑制悬臂梁的振动,使悬臂梁前3阶模态的加速度及响应谱峰值均减小40%左右.     

Modeling and optimal vibration control of conical shell with piezoelectric actuators

In this paper numerical simulations of active vibration control for conical shell structure with distributed piezoelectric actuators is presented. The dynamic equations of conical shell structure are derived using the finite element model (FEM) based on Mindlin's plate theory. The results of modal calculations with FEM model are accurate enough for engineering applications in comparison with experiment results. The Electromechanical influence of distributed piezoelectric actuators is treated as a boundary condition for estimating the control force. The independent modal space control (IMSC) method is adopted and the optimal linear quadratic state feedback control is implemented so that the best control performance with the least control cost can be achieved. Optimal control effects are compared with controlled responses with other non-optimal control parameters. Numerical simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the control scheme.     

Active disturbance rejection control for precise position tracking of piezoelectric actuators

Positioning with high precision piezoelectric actuators is widely used.To overcome positioning inaccuracy caused by hysteresis and creep of actuators,a precise tracking method for piezoelectric actuators using active disturbance rejection control(ADRC) has been proposed in this paper.This method,in real-time,actively estimates and compensates parameter uncertainties,nonlinear factors such as hysteresis,and external disturbances in the tracking system.Precise tracking of the piezoelectric actuator can be achieved without any form of feedforward compensations.The experimental results demonstrate that the active disturbance rejection controller can reduce tracking errors by over90%comparing with those using the PID controller.Those features of the proposed control method are very suitable for applications in adaptive optics.     

采用自适应模糊PID控制的多级齿轮振动主动控制

针对齿轮传动系统在动态激励的作用下产生的多谐波复杂振动,设计一种在低速轴和高速轴分别安装有压电促动器的主动控制结构;提出一种将传统PID控制和自适应算法相结合的自适应模糊PID算法,抑制能量较高的多个谐波振动.在ADAMS平台建立齿轮传动系统虚拟样机,作为被控对象子模块,并在MATLAB/Simulink平台上加载控制算法对系统进行联合仿真.仿真结果表明:在不同转速下,自适应模糊PID控制算法对谐波振动具有良好的控制效果,且优于经典PID控制.     

用压电薄膜对弹性连杆机构的振动响应控制研究

提出一种利用压电薄膜片对弹性连杆机构的动力响应主动控制方法,推导了粘结压电材料后机构的有限元方程。应用模态控制理论对弹性连杆机构振动主动控制问题的原理和策略进行研究,给出了相应最优控制律。在此基础上研究了采用比例微分控制器达到模态最优控制的效果时,其增益参数的确定方法。     

振动主动控制中检测器和作动器的最优配置

提出了振动主动控制系统中最大主动阻尼耗能准则，以此准则为目标函数求解检测器和作动器的最优配置问题。为了获得全局最优解，引入了模拟退火算法，并对其进行了改进。对一离散的三自由度系统和连续梁系统中检测器和作动器的最优配置进行了数值计算和实验验证，计算结果与实验结果的一致性很好，证明了所建立的准则和算法的可行性和实用性。     

非线性系统神经模糊自适应控制的问题与策略

针对具有未知动力学的机械臂系统 ,提出一系列神经模糊自适应控制方法。提出神经模糊动态逆稳定自适应控制方法 ,该方法使用动态神经模糊系统逼近非线性动态系统 ,设计的动态逆控制器可以通过参数的设定保证闭环系统在初始控制段的动态性能 ,而无需事先要求机械臂状态位于某一紧集的假设。结合延时神经模糊网络 ,引入降维观测器估计输出重定义后机械手的速度矢量 ,从而建立了非线性系统的控制器观测器设计的新方法。采用了动态逆和“Back-stepping(后退 )”的技术 ,将以上方法成功推广到了考虑执行电机动力学特性的柔性连杆机械臂问题上