关于负载柔性机器人反馈控制系统的有限维逼近

关于负载柔性机器人反馈控制系统的有限维逼近侯学章，王征（东北师范大学数学系，长春１３００２４）ＴｈｅＦｉｎｉｔｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｉｎａＦｅｅｄｂａｃｋＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅＳｈｅａｒＦｏｒｃｅＦｌｅｘｉｂ...     

加载柔性臂振动的非线性应力反馈控制

用数值仿真的方法讨论了一种用新型的非线性应力反馈律来镇定加载柔性臂振动的问题。该方法使用跟踪微分器取得柔性臂根部应力信号的微分信号,并与根部应力信号一起组成非线性控制输入来控制加载柔性臂的振动.其镇定效果明显地优于有关问题的现有实验结果。     

柔臂振动的非线性张力反馈控制

用数值仿真的方法讨论了一种用新型的非线性张力反馈律来镇定柔臂振动的问题．其镇定效果明显地优于有关问题的已有结果.     

高压线巡检机器人动力学建模及分析

受导线柔性特性的影响,高压线巡检机器人与导线构成了非线性,强耦合的动力学系统.提出了一种双臂移动巡检机器人结构,并研究了该机器人与导线的建模方法.用Newton-Euler法建立了机器人的动力学子模型,机器人的基座设在导线上,并不固定.用有限元法建立了导线的子模型,并考虑了应力刚化效应.所建的机器人-导线系统模型体现了机器人与导线的动力学耦合关系.利用该模型进行了动力学和运动学仿真,分析了导线的振动和变形对机器人运动的影响.     

The Controllability of Cartesian Flexible Robot System

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机器人轨迹跟踪连续预测控制

针对能够描述机械手动态特性的一类特殊仿射非线性系统 ,提出了一种非线性连续预测控制器。其预测模型通过对系统状态泰勒级数展开并做适当的截尾处理获得。此外 ,证明了非线性连续预测控制器的渐近跟踪特性 ,并给出了一种改进的预测控制方案。将非线性连续预测控制器应用于二自由度机械手轨迹跟踪控制。仿真结果证明了该控制器的有效性     

平移式柔性机器人的反馈跟踪控制

本文考虑Ｘ－Ｙ平移式柔性机器人控制系统．单杆负载柔性臂系统可以描述为分布参数模型，我们对系统提出了较为一般的控制策略，在机器人手臂的根部和自由端设计观测器和跟踪反馈控制器，并利用算子半群理论证明了负载柔性机器人系统在所采用的跟踪反馈控制下是全局渐近稳定的．     

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.     

步态康复机器人动力学李群李代数建模及仿真

结合刚性支撑与柔性驱动设计气压驱动步态康复机器人,为探究机器人和患者构成的人机共融系统动力学特性,基于李群李代数理论建立了不同步态相下人体步行动力学模型、机器人和人机系统动力学模型,对被动、主动助力、主动抗阻3 种不同康复训练模式中的驱动特性和能量特性进行了分析。仿真求解出机器人关节驱动力矩、人体关节主动力矩,验证了李群李代数法建模的正确性及动力学模型的有效性,为驱动控制系统构建及交互控制策略设计提供理论参考依据。     

基于自适应未知输入观测器的多故障快速重构

针对一类非线性函数中耦合执行器故障的非线性动态系统, 提出一种基于自适应未知输入观测器的多故障快速重构方法, 通过引入比例项提高故障重构的快速性。首先, 将执行器故障进行解耦处理并构建包含传感器故障的增广系统。然后, 综合H_∞性能指标给出状态估计误差的稳定性证明。接着, 将观测器增益矩阵的求解转化为受线线矩阵不等式约束的非线性优化问题, 并实现执行器故障和传感器故障的多故障重构。最后, 结合单关节柔性机器人算例仿真验证了所提方法的有效性。     

3-RRRT并联机器人解耦的反演自适应动态滑模控制

针对3-RRRT型搬运机器人提出一种解耦的反演自适应动态滑模控制方法,以提高控制精度和鲁棒稳定性。首先利用非线性补偿方法将系统解耦成线性系统,运用一阶动态滑模设计新的滑模面,然后利用基于李亚普诺夫函数的Backstepping控制设计方法和自适应控制技术,设计了全局渐近稳定的系统控制器,最后利用MATLAB进行了系统控制数值仿真,结果表明,对3-RRRT型并联机器人的这种强耦合的、具有不确定性的非线性系统,采用该解耦的反演自适应动态滑模控制方法,可以达到理想的控制精度,并能保障系统的鲁棒稳定性。     

Tracking controller for robot manipulators via composite nonlinear feedback law

A composite nonlinear feedback tracking controller for motion control of robot manipulators is de-scribed. The structure of the controller is composed of a composite nonlinear feedback law plus full robot nonlinear dynamics compensation. The stability is carried out in the presence of friction. The controller takes advantage of varying damping ratios induced by the composite nonlinear feedback control, so the transient performance of the closed-loop is remarkably improved. Simulation results demonstrate the feasibility of the proposed method.     

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。     

基于神经网络的机械臂分散自适应跟踪控制

提出了一种适用于机械臂的基于神经网络的分散自适应轨迹跟踪控制方法。将机械臂的轨迹跟踪控制系统考虑为由多个非线性关联组成的不确定性复杂系统,采用分散控制方法进行控制器设计。在对每一子系统设计控制器时,采用直接反馈线性化,利用控制器构建伪线性系统,并引入神经网络自适应环节消除干扰、关联及逼近误差,从而使所提出的控制方法能够保证系统状态有较高的跟踪精度,且算法简单,易于实现。仿真表明,该算法能保证较高的跟踪效果。     

一种3自由度移动机器人的跟踪新策略

在证明了3自由度移动机器人系统具有可逆性的前提下，利用神经网络α-阶积分逆系统线性化解耦能力，将严重非线性及耦合的3自由度移动机器人系统解耦成3个SISO(single input—single output)的子系统，采用线性控制理论设计了路径跟踪控制器，实现了位置和方位的独立跟踪，同时提高了控制算法的实时性。最后通过路径跟踪仿真实例验证了算法的可行性和有效性。     

空间绳系机器人释放动力学与控制仿真研究

空间绳系机器人作为一种新型空间飞行器,为近距离目标捕获提供了一种全新的捕获方式。作为关键技术之一的空间绳系机器人释放动力学与控制目前尚未引起广泛关注。通过建立空间绳系机器人释放动力学模型,研究了绳系机器人稳定释放的控制技术。对非线性释放动力学模型全局反馈线性化,设计了绳系机器人释放的主动学习控制器,控制器根据规则在线学习自整定控制器参数,使绳系机器人沿切向稳定快速释放,解决了绳系机器人沿切向释放不稳定的问题。机器人作为一个独立的控制系统,可完成沿任意方向的释放。数字仿真验证了机器人能够满足释放过程中对主动控制律的要求,说明稳定释放控制策略的有效性。     

基于ANSYS与ADAMS的柔性体联合仿真

针对多操作机排牙机器人系统中的牙弓曲线发生器难以用刚体形式进行运动仿真并进行应力应变分析的问题,基于柔性体仿真的基本原理,采用ANSYS和ADAMSOn(-对其进行了联合仿真.运行结果表明柔性体运动仿真问题已得到解决,并通过ANSYS软件分析了牙弓曲线发生器在静态和动态下的应力应变分布,为进一步进行机器人系统结构与误差的分析奠定了基础.     

复杂柔性车载液压机械手振动主动控制方法研究

利用动态子结构法和神经网络直接逆自适应控制研究一种柔性车载液压机械手的弹性动力学建模和振动主动控制方法。根据机械手各部件的实际边界约束条件,将机械手系统分解成由不同约束的连续梁构成的九个子结构。在建立各子结构的动力学控制方程后,借助边界条件经综合得到系统的动力学模型;在液压作动器的作用点设置边界坐标,极方便地得到系统的状态控制方程。通过神经网络学习该动力学模型的逆模型,从而产生液压作动器的电压控制信号,在控制过程中神经网络能够自适应的调整控制参数,使系统的输出达到最佳控制状态。系统仿真结果表明,神经网络直接逆自适应控制技术明显优于传统的PID控制算法,且该方法具有很强的鲁棒性和良好的减振效果。     

基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统

基于Unity3D研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统3部分组成的水下机器人半实物仿真系统,为水下机器人开发过程中的性能测试、控制算法分析和人员操作培训提供了仿真和测试平台。该系统采用同一地面控制终端作为三维仿真系统和机器人控制系统的统一指令输入源,以实现虚拟对象和机器人本体的同步工作,可对系统进行实时监测、调参。采用多目视觉技术对机器人位置采集,对传感器数据进行卡尔曼滤波处理。机器人运动仿真试验结果表明,机器人实际运动路径和仿真规划路径基本相同,该系统动态响应性和控制系统同步性较好。     

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。