具重力补偿功能三自由度力觉主手动力学研究

设计一种三自由度力觉主手,具有重力补偿功能.通过建立主手的拉格朗日方程完成了主手动力学模型的构建,得到了关节伺服电机的动力学附加力矩,实现主手重力补偿.建立虚拟样机,通过ADAMS动力学仿真证明计算结果正确.通过主手静平衡仿真分析,证明施加配重的必要性和重力补偿策略的有效性.     

基于MATLAB的主操作手运动学分析及仿真

为实现对泌尿外科微创手术机器人的远程操作,给出一种用于位姿定位的主操作手结构.首先,根据手术任务确定主操作手的运动形式和自由度;其次,采用改进的D-H法建立主操作手的运动学模型,分析其正、逆运动学和轨迹规划问题;最后,运用MATLAB软件对其进行运动学建模和仿真,得到主操作手的关节位移、关节速度、关节加速度随时间的变化曲线.结果验证了运动学模型的正确性和主操作手参数设计的合理性,为主操作手的进一步研制提供了理论基础.     

机器人手臂新结构及其动力学和平衡问题的研究

本文提出一种机器人手臂新结构——“卡当”等效机构,分析推导了新的运动学和动力学方程,研究了重力平衡的方法和效果。分析研究表明,操作手手臂的重力力矩可以完全消除。这不仅有利于减小驱动力矩。也有利于操作手性能的提高。     

具有交互夹持力感觉的主从触感装置

面向血管显微外科手术，研究开发了一套具有交互夹持力感觉的主从触感装置．提出了主操作手的基本设计原则，并应用可操作性基本原理与方法进行机构构型综合，设计了主操作手的夹持力感觉装置；建立了主操作手的多体动力学模型，对运动过程中各关节动态特性进行仿真验证；基于夹持力的数学模型，分析了手指系统在不同模式下夹持力与运动关系．对整套系统进行性能测试与动物实验研究．实验结果表明：主操作手基于可操作性原理的综合构型具有较好的动力学特性，适合医生操作；手指的夹持力与两弹簧的弹力差成正比；该装置能够实现主从操作下的交互夹持力感觉．     

两指并联微操作手的动力学建模及仿真分析

设计一种由直线超声电机驱动的两指并联微操作手,建立其刚柔耦合动力学模型,并进行仿真分析.采用分支结构建模法,将微操作手分为1个圆盘手指子系统和3个对称的运动链子系统,分别推导其动能和势能,利用拉格朗日方程对微操作手进行动力学建模.构建微操作手的刚柔耦合仿真模型,由反向和向前动力学仿真计算得到电机输入和手指操作末端的位移...     

预测控制理论在网络时延补偿策略中的应用

针对网络控制系统(NCS)中的时延问题,在分析网络时延特性的基础上,对系统采用预测控制策略进行时延补偿,该策略用易于测量的网络往返时延代替不易单独测量的前向时延和后向时延,并用MATLAB/TrueTime仿真工具箱对实际系统进行了仿真实验研究.仿真结果表明该策略能保证网络控制系统的良好性能.     

电力推进 模拟系统 实时仿真 时延分析 MATLAB

分析了电力推进负载模拟系统的原理,采用MATLAB实时仿真工具RTW和多功能数据采集卡PCI-1711实现负载模型到模拟变流器的控制.基于MATLAB/Simulink对模拟系统的时延影响进行了仿真,分析了负载模型时延对模拟电机转矩控制的准确性和稳定性的影响.通过建立模拟电机转矩控制的闭环传递函数和频域的Bode图,进一步分析了时延影响,采用修正闭环增益的方法对时延进行了补偿,达到与理想时延下近似的控制效果,并得以仿真验证.     

电力推进负载模拟系统时延仿真分析

分析了电力推进负载模拟系统的原理,采用MATLAB实时仿真工具RTW和多功能数据采集卡PCI-1711实现负载模型到模拟变流器的控制.基于MATLAB/Simulink对模拟系统的时延影响进行了仿真,分析了负载模型时延对模拟电机转矩控制的准确性和稳定性的影响.通过建立模拟电机转矩控制的闭环传递函数和频域的Bode图,进一步分析了时延影响,采用修正闭环增益的方法对时延进行了补偿,达到与理想时延下近似的控制效果,并得以仿真验证.     

一种非均匀天线组阵下信号时延最优化补偿方法

在深空天线组阵接收中,各接收天线往往间距较远,各路信号到达时间不同,需要完成时延补偿与对准才能有效合成。非均匀天线组阵下,各路信号时延估计精度不同,在对信号进行时延补偿时需要根据信号信噪比采取不同的补偿策略。在分析基于准合成输出信号为参考的时延补偿对准算法的基础上,从加快算法收敛速度的角度,优化补偿系数,提出了一种非均匀天线组阵下信号时延优化补偿方法。仿真实验表明该算法在不降低合成性能的前提下,收敛速度与基于准合成输出信号为参考的时延对准算法相比有较大提高。     

基于势能守恒的微低重力模拟系统研究

为满足航天任务验证和航天员地面训练需求,研发了一种基于势能守恒原理的微低重力模拟装置,该装置结构简单、制造维护成本低、可模拟任意重力环境。本文以该微低重力模拟系统为研究对象,对重力补偿原理进行推导并导出弹簧刚度与系统构件惯性参数间关系;采用Lagrange第二类方程建立了系统的动力学模型,并基于MATLAB软件仿真验证了航天员经该微低重力模拟装置进行重力补偿后的静力学、动力学特性,此外针对航天员在月球表面跳跃的工况进行仿真分析。仿真结果表明,系统能很好的实现任意重力的静态补偿,较好的实现动态补偿,能很好满足航天员在月跳跃工况的训练。针对动态补偿存在微小偏差问题,提出了系统摩擦补偿和惯性补偿思路。     

电力系统中基于SDH的时间同步系统研究

针对电力系统中的时间同步问题,提出一种基于SDH的时间同步系统设计方案。通过对比目前常用的时间同步系统方案,选择电力系统中最成熟的SDH网络作为时间同步系统的媒介,提出一种时隙校准时间同步算法(TSA),并给出具体的设计方案。该算法中,主从设备在SDH的E1某个时隙bit位发送时间信息,并记录传输延时,从设备利用主设备提供的延时信息得到通道延时差,然后利用延时差校准从设备的时间,实现时间精确同步。通过理论分析,该算法可以达到ns级的时间同步精度。     

时延下比率遥操作系统稳定性与性能折衷策略

通过系统动力学和二端口网络建模,采用通用控制结构,定义了时延下比率遥操作系统的理想性能,得出了实现理想性能的主从系统控制参数必须满足的约束条件.基于莱威林二端口网络绝对稳定性准则,在实现理想性能的策略基础上调节主从系统阻抗,导出了在操作者和环境无源条件下使用三通道结构实现时延比率系统的绝对稳定性与保持性能折衷的控制策略.通过仿真提出了用变阻尼来增强系统性能的改进方法.仿真结果表明了本策略的有效性.     

时延下遥微操作机器人系统滑模变结构控制研究

针对遥微操作机器人系统在实际远程手术应用中存在时延而易导致系统不稳定且难以控制的问题,通过系统动力学建模和时延下系统理想性能的定义,设计了一种保持系统稳定和良好操作性能的新型控制方案.在该方案中主机械手采用基于期望特性的阻抗控制而从机械手采用基于指数趋近律的滑模变结构控制策略.仿真实验结果表明了该方案的有效性和鲁棒性,系统能在时延下较好地实现位置比例跟踪和力比例跟踪.     

影响重力输水系统中关阀时间的因素分析

在重力输水系统中,管道末端关阀检修操作如果不当,会引起关阀水锤。消除水锤的安全措施很多,但是最经济、有效的方式是延长关阀时间。对影响关阀时间的因素进行了分析,并得出了一般结论。     

基于主端力缓冲的波变量4通道双边控制方法研究

针对同步性能会直接影响遥操作双边控制系统的透明性和跟踪性的问题,提出了一种基于主端力缓冲的波变量4通道双边控制方法.首先,给出了一种定时延条件下力反馈双边控制系统同步性的定量度量函数;其次,在波变量4通道双边控制结构中,设计了异构形式的主从端控制器,通过在主端控制器添加力缓冲单元和补偿单元来实现主从端同步控制,消除了波变换方法对主端控制器超前作用的影响;在此基础上,采用多回路反馈结构稳定性分析方法对提出的方法进行稳定性分析,并得到系统稳定的约束条件.最后通过仿真和搭建的实验平台验证了所提方法的有效性.      

自平衡控制系统稳定性分析与验证

针对目前自平衡系统稳定性控制方法的复杂性,对控制器运算速度要求高的问题,提出一种依据自平衡系统重心运动方程来分析系统的稳定性以及维持系统稳定的控制方法?该方法通过刚体动力学推导系统重心运动方程,应用控制理论分析系统的稳定性?在失稳的情况下,采用卡尔曼滤波与误差比较的方法消除陀螺仪的积分误差并获取精确的倾角数据,运用角度?角速度及对应的参数构成的合成加速度组成反馈支路配置系统极点,将当前倾角和角速度配以适当的参数组成比例微分(proportion differential,PD)控制器,完成对系统稳定性的控制?测试表明,该方法能降低系统运算的复杂度,维持系统的稳定?     

DCS锅炉水温控制系统优化设计

针对目前锅炉水温控制系统温度控制不准确和时间延迟的缺陷,为准确及时地对锅炉水温进行监控,提出了一种基于DCS锅炉水温控制系统优化设计方法。采用了8051主控芯片,AD590芯片作为温度传感器,ADC0804芯片作A/D转换器,然后使用模糊自适应内模控制算法实现对锅炉出水温度的控制。实验结果表明,该方法解决了传统方法中外界气温变化和锅炉燃烧实时调整的问题,能够准确实现供水温度和设定值的实时跟踪和自动控制,具有较好的使用价值。     

基于Internet实时遥操作移动机器人

构建了能使操作者通过Internet远程实时控制的移动机器人系统。为了补偿网络时延和抵消其对遥操作系统的影响,基于我们以前提出的改进型Smith预估器原理,给出了预估控制策略。为了保证系统稳定性和透明性,基于主从端的传感器信息交换,设计了一个动态模型管理器,并给出了同步管理算法。除了力反馈外,为了增强系统控制的实时性,引入了预估的虚拟显示。为了降低时延抖动,提出了新的网络时延管理算法,并分析了时延缓冲器原理。最后长距离的网络遥操作实验验证了系统和控制策略的实用性和有效性。     

突发事件下的城市轨道交通列车运行仿真与延误评估

应用系统仿真的方法,建立了突发事件下的城市轨道交通列车运行仿真模型,并应用北京地铁亦庄线的实际数据进行了案例分析。基于离散事件模型的仿真方法,使用Processing和G4P控件库开发仿真软件,实现列车的超速防护、移动闭塞系统生成列车移动授权、列车运行控制和列车停站控制。通过系统仿真,针对城市轨道交通单线多列车的运行场景,对突发事件下的全线运行、延误情况进行模拟和评估。结果表明,故障发生的不同位置和持续时间会对列车延误情况造成不同影响,并且通过运行调整手段如发车调整和停站调整可以有效缓解突发事件下列车的延误情况。     

模糊预估PID控制及其应用

针对ＰＩＤ控制器难以控制大滞后大惯性过程的问题,提出了模糊预估ＰＩＤ控制方法．将该控制方法应用于锅炉过热汽温控制进行仿真研究,结果表明模糊预估ＰＩＤ控制系统具有优良的控制性能及很强的鲁棒性．