基于虚拟现实的高压电气试验系统架构及关键技术研究

高压电气试验仿真系统是为高压电气设备的各种试验提供一个三维仿真试验环境,用户能够利用该试验环境进行各种电气试验操作,从而达到对操作者的培训和考核目的．系统在虚拟现实技术基础上,结合高压电气试验的具体情况,提出构建包括电气设备等三维实体物理建模、机构建模和功能建模的仿真系统方案,开发具有虚拟现实特点的试验仿真系统,并实现实时仿真及交互控制的功能．     

基于力传感器的机器人变导纳控制人机交互策略

为了实现物理人机交互中手术机器人的姿态柔顺调整,该文提出了一种基于变导纳的机器人控制方案.人机交互操作必须对操作者非常直观,其主要难点在于感知周围的环境与人类的意图,并对它们做出充分、直观和安全的反应.为提高系统的直观性,该文提出的变导纳控制策略是基于力/力矩传感器来推断操作者意图,通过结合UR5机器人进行相关实验来验证该算法的性能.结果表明:基于变导纳的机器人控制方案能够满足人机交互操作中对姿态柔顺调整的需求.     

熔喷法非织造布生产线的微机控温系统设计

介绍了采用MCS -51单片机对熔喷法非织造布生产线进行温度控制的硬件结构和控制软件 ,为提高系统的控制精度 ,采用了基于专家控制规则的PID复合控制方案 该测控系统能够同时完成7路温度自动测量和控制 ,具有响应快、超调小、稳态精度高等特点 通过键盘和显示器构成了良好的人机界面 ,操作者可在不停机的情况下完成参数的重新设定和检测控制     

自动泊车系统模型研究与实车验证

在自动泊车系统开发过程中,各功能模块相对独立且搭建复杂?为了更好地解决自动泊车系统各功能模块算法的开发及验证,研究建立了自动泊车系统模型与仿真环境?分析了自动泊车系统原理架构,确定了自动泊车系统模型组成?结合自动泊车系统泊车过程中的车辆参数和环境参数,对系统模型进行了动态仿真,根据仿真数据在实车上进行测试验证,在相同的泊车环境下对仿真系统与实车系统泊车过程中关键点进行测量?对比数据结果表明,车辆方向盘转向角度相对误差在1.1%以内,轨迹控制横向距离相对误差在3.3%以内,纵向距离相对误差在2.1%以内?该设计的自动泊车系统不仅能良好地完成自动泊车,而且可以用于系统各功能模块算法的开发与验证,进一步提高了自动泊车系统的性能?     

基于CFD的玻璃温室环境数值模拟及优化分析

为进一步研究和优化玻璃温室内部气流场及温度场的分布,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)对东北地区玻璃温室内部气流场进行三维建模数值分析,分析得出内部速度场、温度场的分布模式,并针对温室内部气流分布情况提出3种结构优化策略。模拟结果表明:监测点处的气流速度及温度的平均相对误差分别为5.54%、4%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。3种优化方案结果均优于初始方案,其中通过分析得出方案三将暖风扇置于离地0.7 m处的为最佳方案,植物区域处于最适风速的部分增加了50%,气流均匀性最好且平均温度为23.49℃,有效改善了温室内环境并使其更加适宜植物的培养。     

动力控制系统中柴油机控制模块的研究与开发

针对动力控制系统的特点提出了一种系统研究方案,该方案具有兼顾集中控制和分别控制的优点,对柴油机油量控制原理进行了分析,并以32位微控制器（MCU）MC68376为核心对柴油机控制模块进行了硬件和软件设计,进行了柴油机控制模块的台架试验,试验结果表明：该方案具有实现容易、集成度高的特点;所研制的柴油机控制模块动态性能良好、稳定精度较高。     

基于ARM的直流电机调速系统的设计

在现代数字类控制中,对各类电机速度的控制成为一个重要的研究课题.对应用于ARM嵌入式系统中的直流电机的调速问题进行研究.通过方案对比,选择PWM脉宽调制为主要技术方案,针对该方案进行了简要论述,并给出系统的软件流程,可实现ARM嵌入式系统对直流电机正转、反转以及速度的控制.     

基于模糊-PID控制的水冲洗机器人液压伺服控制系统

变电站带电作业水冲洗机器人是针对220 kV变电站污闪问题研制的特种机器人,本文针对机器人的液压伺服控制系统的非线性特点建立数学模型,对该模型提出了模糊 PID综合控制方案,并对控制方案在理想条件和受干扰条件下进行Matlab仿真和变电站环境下的实地实验。结果表明,该控制方案能够提高机器人液压伺服控制的精度,并且具有一定的抗干扰性。     

泵示功图单井自动量油技术研究

以井下泵示功图为基础,结合油井工况自动诊断技术,通过封闭曲线的曲率确定有杆抽油系统深井泵的游动阀、固定阀的开启点和关闭点,从而提出了有杆抽油系统单井自动量油的理论及其数学模型.经油田现场实测资料验证,以该理论为核心的泵示功图单井自动量油技术计算的产油量与实际产油量的平均相对误差为8.93%,最大相对误差为20.26%,最小相对误差为0.07%,相对误差在15%以内的井占85.71%.因此,利用该方法中封闭曲线的曲率来确定泵示功图的4个凡尔开闭点的方案是可行的,用于有杆抽油系统的单井自动量油具有实际的工程应用价值,该技术已应用于游梁式有杆抽油泵采油井自动监测系统中.     

以应变式传感器为核心的人体脉搏信号采集与处理

针对人体脉搏信号采集时不客观及噪声源过多的缺点,以微振动测试技术为依据,研制了由计算机控制、以应变式传感器为核心的多路脉搏信号采集系统,该系统旨在在确定的取脉压力下,采集到多路清晰的脉搏信号.该系统以应变式传感器为核心,通过调节气囊控制取脉压力,探头与人体直接接触,可以直接采集多处位置微振动信号.同时由于人体微振动的信号特点,在不同的信号采集环境下,需要对信号进行分析处理.选择使用经验模式分解及小波分析对信号进行处理,提取了人体微振动信号中的有用信息.结果表明,在不同取脉压力的前提下,通过测试可得其分辨力在0.01 N以内,相对误差在5%以内,线性度5%,达到了预期的设计精度要求,相比压电材料具有更高的稳定性与静态精度.     

气液联控柔顺力控制系统及其自适应试验研究

针对阻抗控制中力控制的难点在于不能精确知道外界环境的刚度和位置,继而导致跟踪误差的问题,采用滑模位置控制器及自适应控制方法,设计了气液联控柔顺力控制系统.在外界环境模拟系统分别做往返斜坡运动(8 mm/s),以及在0.1 Hz正弦运动下,进行了气液联控柔顺力控制的试验研究.试验结果显示,位移的最大相对误差分别为1.85%和1.1%,力跟踪的最大相对误差分别为2.5%和1.85%,表明此方法具有较好的鲁棒性,可以克服系统对于环境参数精确性的依赖.     

基于位置控制的多自由度机械臂非线性比例-微分阻抗控制

机器人柔顺控制可以响应环境变化,但接触信息的延迟以及未知机器人系统的跟踪误差等问题均导致接触瞬间力矩超调严重。针对上述问题本文提出一种基于自适应位置控制的改进阻抗控制策略,实现快速、精确的位置跟踪,同时,提高力控制的响应速度和精度。本策略采用双环控制,外环在传统阻抗模型基础上引入非线性接触力微分项在保持系统稳定性的同时提高机器人对接触力变化的响应,有效降低接触力超调;内环为自适应滑模控制,并使用RBF神经网络逼近机器人动力学模型并补偿系统中不确定性扰动,提高了系统的鲁棒性,提高收敛速度并降低跟随误差。通过仿真与实验,验证了所提出的改进阻抗控制方法相比于传统的阻抗控制方法有更好的力控响应速度和位置跟踪精度,可有效解决机器人与环境接触瞬间的接触力超调问题。     

一种实用的离散模型参数考自适应控制系统

为了实现高频直缝焊管焊接挤压力自适应控制,本文提出了一种实用的离散模型参考自适应控制系统(MRACS)的控制方案。这种方案的结构比较简单,自适应控制算法容易在微型机上实现,并且避免了由于引入C·C·Hang新结构而出现的正反馈。二阶被控对象的计算机仿真结果表明,系统的收敛速度较快,具有较好的跟随效果,是用于实际控制系统的较理想的控制方案。     

基于响应速度和跟踪精度的CVT液压系统优化设计

针对无级自动变速传动(Continuously Variable Transmission,CVT)液压系统存在的速比响应特性差和夹紧力控制精度差导致的速比响应滞后和带轮过紧或滑转等问题,从CVT液压系统速比控制和夹紧力控制系统的实际结构两方面着手,采用有针对性的优化方法,通过对系统结构参数进行优化设计来提高速比控制和夹紧力控制的动态响应速度和跟踪精度。结合起步整车工况,运用AMESim仿真平台进行了分析验证,仿真结果表明:优化后的系统在动态响应性能及跟踪误差精度上都得到了较大的提高。     

Synchronization control for electro-hydraulic dual-cylinder system based on force/position switching

If the rigidity of a mechanism is stiff enough, the position synchronous error of the two cylinders driving one degree-of-freedom （DOF） of the mechanism may be less than the resolution of position sensors. To handle this synchronization problem this paper proposes a force/position switching scheme, which partitions the two cylinders into a master cylinder and a slave cylinder. The master cylinder is always position tracking controlled by a second-order sliding mode controller and the slave cylinder is integrated with a force tracking controller which is a first order sliding mode controller. When the position tracking error is less than a given value, the slave cylinder switches to be force controlled. Two synchronization control methods are presented based on the switching scheme： the master - master ＋ force/position switching control and the master - slave ＋ force/position switching control. Simulations show that the formance compared with two given proposed synchronization control position-based control methods. methods can get a better per-     

多自主水下航行器的有限时间无碰撞协调控制方法

研究了多自主水下航行器有限时间协调控制问题,提出一种基于多智能体控制思想的有限时间跟踪一致性控制律。为实现多AUV系统间的避碰,引入一种虚拟力,并且与所设计的有限时间一致性跟踪控制律进行向量合成, 构成总的控制律来实现对多AUV系统无碰撞的协调控制。仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

位置扰动型电液力控制系统多余力的抑制

在位置扰动下,电液力控制系统中液压缸被动运动引起强迫流量,导致多余力的产生。为了减少多余力对系统跟踪性能的影响,首先建立位置扰动下的电液力控制系统数学模型,分解出多余力表达式,在此基础上提出采用一个与系统中电液伺服阀主阀芯运动方向相反的补偿用电液伺服阀来消除多余力的方案,然后以一个典型的液压系统为例,借助Simulink软件进行数值仿真分析。结果表明,补偿阀能够及时、有效地排出强迫流量并大幅减少多余力,位置扰动下多余力减少量最多达93.5%,输出力跟踪幅值误差不大于2%,稳态误差不大于1.8%。     

基于电动直线负载模拟器的排气压力模拟研究

在电磁驱动配气机构中,排气门开启过程中受到气体压力影响,为了验证排气门控制策略的有效性,设计了一种能够模拟排气压力的电动直线加载系统。针对电动直线加载系统多余力及其他非线性扰动因素影响加载力跟踪精度问题,引入前馈补偿,以加载力作为外环,电流闭环为内环的双闭环复合PID控制策略。给定恒定力和正弦力进行直线加载跟踪性能对比分析,结果表明与传统PID控制相比,复合前馈PID控制有效抑制了加载系统的多余力。为了验证方案的可行性,建立了电动直线负载模拟平台,对排气压力模拟进行试验研究,结果表明在误差允许范围内,能够实现对排气压力的模拟。     

Task Space Division and Trajectory Planning for a Flexible Macro-Micro Manipulator System

This paper deals with a flexible macro-micro manipulator system, which includes a long flexible manipulator and a relatively short rigid manipulator attached to the tip of the macro manipulator. A flexible macro manipulator possesses the advantages of wide operating range, high speed, and low energy consumption, but the disadvantage of a low tracking precision. The macro-micro manipulator system improves tracking performance by compensating for the endpoint tracking error while maintaining the advantages of the flexible macro manipulator. A trajectory planning scheme was built utilizing the task space division method. The division point is chosen to optimize the error compensation and energy consumption for the whole system. Then movements of the macro-micro manipulator can be determined using separate inverse kinematic models. Simulation results for a planar 4-DOF macro-micro manipulator system are presented to show the effectiveness of the control system.     

模糊迭代学习在单关节机器人运动控制中的应用

提出一种迭代学习控制和模糊控制相结合的策略。利用模糊补偿来增加迭代学习控制的收敛速度和保证系统的稳定性,并对单关节机器人模型进行仿真。仿真结果表明,该模糊迭代学习控制系统在第一个学习周期内的误差值明显减小,输出误差也逐渐减小,跟踪性能总体上有了很大的改善,跟踪精度显著提高。