基于位置内环的骨骼服力控制方法

讨论一种基于位置内环的力控制方法,并将其应用于骨骼服的控制之中。首先,基于系统的静态模型建立骨骼服的位置控制内环,再采用多维力/力矩传感器测量操作空间中人作用于骨骼服的力/力矩信息,构造位置内环的参考输入信号,形成力控制外环,并对人体负荷情况下的蹲起动作进行仿真实验。研究结果表明:该方法无需系统精确的动态模型,就能控制骨骼服跟随人体运动,并保持人体对骨骼服的作用力最小;所设计的控制器是有效的,并对环境变化和负荷变化具有较强的鲁棒性。     

基于模型参考和卡尔曼滤波的动态测量方法

在传感器动态补偿时,传感器频带的扩展将会引起严重的高频噪声干扰,为有效地抑制噪声,研究了一个基于模型参考和卡尔曼滤波的动态补偿方法.补偿器的参数通过参考模型和系统辨识的方法得到,同时,利用参考模型建立卡尔曼滤波器,消除高频噪声对测量精度的影响.通过仿真实验以及对硅加速度传感器的动态测量误差补偿,验证了该方法的有效性.     

基于一致性的微电网分布式不对称功率分配控制

微电网中分布式发电可使微电网的电能质量增强,但线路阻抗不匹配时传统功率下垂控制方法不能保证负荷不对称功率的精确分配.针对此问题,提出了一种基于一致性和自适应虚拟阻抗的分布式负序功率均分控制方法.该方法通过引入负序虚拟阻抗使分布式发电单元按容量精确分配不对称负荷.设计了多智能体一致性算法,自适应调整负序虚拟阻抗,消除线路阻抗不匹配带来的影响,实现了不对称功率准确分配.仿真实验结果验证了该控制方案的正确性和有效性.     

传导电磁干扰噪声综合解决方案

为有效抑制传导电磁干扰噪声,设计了一种能够较好抑制共模噪声的优化噪声分离网络,采用单电流探头法提取噪声源内阻抗,并从技术与经济角度对各类分离网络、EMI滤波器性能进行决策参数建模,据此设计合适的传导电磁干扰综合解决方案.进行了噪声分离网络共模抑制比特性试验和基于单电流探头测量的EMI噪声源内阻抗提取试验,并开发了传导EMI噪声综合处理系统.结果表明,该综合解决方案可以实现对传导噪声的有效分离及噪声源内阻抗提取,同时可兼顾技术性与经济性而达到优化;所建立的噪声综合处理系统能较好完成噪声综合解决方案,对传导电磁兼容有参考意义.     

基于神经网络的航位推算导航

针对航位推算法中陀螺仪对方向测量存在较大噪声,进而导致航位推算误差较大的问题,提出一种基于神经网络的航位推算方法.该方法利用神经网络考察加速度测量值与方向测量值之间的时变关系,从而在不使用陀螺仪的情况下,通过该时变关系使用加速度值计算方向值,进而完成水下自主航行器(AUV)的航位推算导航.结果表明,该算法能在仅使用加速度计的情况下完成航位推算导航,因此可避免近海面由陀螺仪噪声导致的航位推算误差问题.仿真实验证明了该算法准确率较高.     

基于积分法的T型输电线路零序阻抗参数不停电测量研究

提出一种T型输电线路零序阻抗参数不停电测量新方法.详细介绍了该方法的测量原理、数据采样中的噪声处理和近似计算中的误差修正、仿真数学模型,根据不停电测量时各T型线路段的状态,利用GPS系统作为多端测量时的同步信号获取测量源信号.通过软件进行仿真验证,仿真结果表明该不停电测量方法在工程应用上是可行的,测量结果误差在允许的范围内,可满足工程测量要求.     

Kinect骨骼数据驱动的人体动作二维特征融合与动作识别

针对在高噪声环境中人体动作识别存在准确度和稳定性不高的问题,本文采用二维空间特征融合的方法,提出一种基于Kinect骨骼数据的人体动作识别算法。从人体三视图的投影来提取运动特征,可以消除人体自遮挡的影响。针对人体复杂动作,算法采用分层策略。利用Kinect获得的骨骼关节点坐标,根据人体三视图投影提取二维空间的人体关节角特征,并运用支持向量机(SVM)方法对动作进行粗分类;进一步提取二维投影平面内的关节位置矢量、角速度和加速度特征,运用隐马尔可夫模型(HMM)的方法对动作进行细分类。利用本文方法对公开数据集MSR Action 3D实验,平均识别率达93.37%,实验结果表明,该方法准确性较高,鲁棒性较强。     

基于虚参考点的生物阻抗测量方法

针对常规生物电阻抗测量容易引入相位误差的问题,提出了一种基于虚参考点的生物阻抗测量方法,利用虚参考点,通过简单计算可获得被测阻抗的电压信号相对虚参考点的幅值和相位,并根据参考电阻与被测阻抗在矢量空间的对应关系,可计算被测阻抗的模和相角,依据该方法构建了原型机,通过与Agilent4294A阻抗分析仪进行对比,证明该方法可明显地改善人体阻抗测量精度和准确性.     

基于傅里叶级数分解的示功图位移测量算法

提出一种基于傅里叶级数分解的加速度、速度和位移转换算法. 在抽油机示功图位移测量中,传统的二重积分算法存在初始条件不确定的问题,这将导致位移不闭合. 通过对加速度、速度和位移进行傅里叶级数分解,直接利用级数间的关系实现二重积分,能有效克服上述初始条件不确定的问题. 利用能量主要集中在低频的特点,给出了快速转换算法,同时还提高了算法的信号处理增益和抗噪声性能. 对现场实验数据的分析结果表明,该算法可以快速实现加速度、速度和位移之间的转换,能有效应用于油井示功图的位移测量中.      

某汽油发动机排气系统的分析与设计

为有效控制发动机尾气所排放的污染物和排气噪声,针对某型号轿车汽油发动机排气系统进行设计,对排气系统的声学特性进行分析与数值计算,阐述了噪声的产生机理和降低噪声的方法,并对阻性消声器和阻抗复合型消声器的结构和主要尺寸参数进行了设计.分析了尾气污染物的主要成分及其净化方法,参考北京绿创的轿车整体型三元催化器的结构尺寸,设计...     

一种力位置控制冲击问题解决方法

针对数控系统力位置控制过程中的力冲击问题,基于阻抗控制基本原理,研究了一种解决该问题的控制策略.以X-Y-Z三轴运动平台为被控对象,建立了系统数学模型以及力传感器动态数学模型.以控制Z轴与工件的恒定接触力为目标,构建了切换控制系统,并证明了闭环系统的稳定性.在Simulink中搭建了力位置双闭环阻抗控制仿真系统,结果证...     

轮毂电机驱动汽车横摆侧倾稳定性联合控制

为提高电动汽车的空间稳定性,开展基于轮毂电机和主动悬架的整车横摆-侧倾运动联合控制.分析了轮毂电机差动驱动联合主动悬架控制对车身横摆-侧倾运动的影响,制定了空间稳定性协同控制策略.以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,设计了基于参考模型的横摆稳定性控制器;以方向盘转角和侧向加速度为状态变量,设计了基于主动悬架侧倾抑制的前馈控制器;以侧倾角速度和侧倾角为状态变量,设计了基于反馈最优控制的侧倾稳定性控制器.建立了四轮驱动转矩和主动悬架力/力矩协调分配规则,通过联合仿真验证了控制策略的有效性.研究表明,轮毂电机差动驱动具有横摆稳定性控制能力和一定的侧倾辅助控制效果,联合主动悬架控制可以改善车辆的横摆-侧倾运动状态,大幅提高整车的空间稳定性.     

基于人体生物力学的颈椎动力外骨骼的设计与运动学分析

针对神经根型与交感神经型颈椎病,基于颈椎牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及旋转运动康复治疗方式,设计了一种基于6-SPS/CS型并联机构的可穿戴式颈椎动力外骨骼.首先,基于人体生物力学进行外骨骼机构设计与颈椎运动分析,采用空间坐标变换方程和闭环矢量法对外骨骼等效并联机构进行运动学逆解分析;其次,利用ADAMS软件对外骨骼等...     

基于反步法的机械臂鲁棒自适应位置/力控制

针对机械臂终端受环境约束而产生的位置/力控制问题,提出一种鲁棒自适应控制算法。该方案采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的位置/力控制器,根据坐标变换得到降阶的动力学模型,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符合实际控制要求,并将其分解为动力学控制器和电机控制器两部分以降低设计难度。利用自适应方法对动力学模型中的非线性部分和未知扰动进行补偿,采用鲁棒控制克服电机参数的不确定性的影响。二自由度机械臂的仿真结果表明,系统能快速有效跟踪参考信号,说明该控制器是有效的。     

基于位置和力反馈控制的电动静液式主动悬架的仿真

 通过建立2自由度1/4车辆主动悬架模型和电动静液作动器模型,综合机器人柔顺性控制中阻抗控制的优点,分析其在液压式主动悬架的适用性,将位置反馈和力反馈控制应用于液压式主动悬架系统。设计了采用模糊控制的位置反馈控制器和力反馈线性控制器,并以阻抗控制跟踪车轮动载荷得到簧载质量位移修正量。利用Matlab/Simulink搭建B级路面和0.1 m凸起路面激励下的悬架系统模型。仿真结果表明,相对于被动悬架,其车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动载荷的均方根值均有所下降,该控制策略能较好地提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

模糊反馈增量式比例积分微分油气悬架控制

为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式PID油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PID控制器进行仿真,对车身垂向加速度,车轮动载荷,悬架动挠度和控制力四个指标进行分析。选取C级路面和车辆行驶速度作为油气悬架系统输入激励,在降低车身垂直加速度的前提下,着重解决增量式PID控制器存在的问题。仿真结果表明,与传统被动悬架系统相比,基于模糊反馈的增量式PID控制油气悬架系统的车身垂向加速度的均方根值降低52%、悬架动挠度降低24%、车轮动载荷降低了44%。与增量式PID相比,悬架动挠度降低了69%,且基于模糊反馈的增量式PID控制器相比较于传统增量式PID控制器其输出控制力降低了86%。因此可以证明,基于模糊反馈的增量式PID控制器,不仅可以提升油气悬架系统综合动态性能,对改善车辆行驶的平顺性和操作稳定性,具有较好的应用前景,且其在经济性和环保性方面同样更具优势。     

甲板上牵引车-直升机系统的稳定性控制

探讨了甲板上牵引车牵引直升机行驶时,通过主动控制牵引车后轮转向角来提高直升机牵引系统操纵稳定性的基本原理.考虑船体横摇、纵摇和垂荡3个自由度的耦合运动对牵引系统产生的惯性力,建立了包含转向子系统模型在内的3自由度时变、非线性牵引车 直升机系统动力学模型.针对直升机参数和海洋环境的不确定性,结合转向子系统特性,应用扩展后的反演变结构控制方法设计了牵引车后轮主动转向+前轮补偿转向控制器.仿真结果表明,变结构控制器在有效控制牵引车和直升机之间相对横摆角速度的同时,很好地跟随了理想模型,增强了牵引系统的操作性;并且控制系统能够很好地克服参数摄动和不确定的外界干扰对系统稳定性的影响.     

评价指标体系下的外骨骼支撑相控制效果

 针对一种下肢外骨骼机器人,设计了一种基于步态识别的阻抗自调整控制方法,并通过实验验证,与传统的位置控制、阻抗恒定控制方法进行了对比分析。通过建立一套基于雷达图的指标体系,对不同的外骨骼支撑相控制实验结果进行了科学评价,发现阻抗自调整控制能够保证外骨骼在支撑相不同阶段满足不同的运动需求,与传统阻抗控制方法相比具有最优的总体运动效果。     

基于阻抗控制的下肢康复外骨骼随动控制

针对外骨骼单一的轨迹跟随控制难以满足患者主动康复训练需求的问题,将基于计算力矩的阻抗控制应用到下肢外骨骼中,分析控制系统的误差,设计一种自适应鲁棒补偿控制器。研制一种基于电机+套索传动的下肢外骨骼,降低外骨骼下肢的质量以提高轨迹跟踪效果。采用Lagrange法进行动力学分析。建立MATLAB和ADAMS虚拟样机的联合仿真平台,分析不同阻抗参数对人机交互力跟踪效果的影响。联合仿真实验结果表明,机械和控制系统具有良好的轨迹跟踪和人机交互力跟踪效果,验证了算法的有效性,满足患者进行主动康复训练的需求。     

座椅悬架和汽车悬架的集成变增益LQR控制

利用模糊控制理论和最优控制理论,提出了一种基于模糊控制的车辆主动悬架和座椅主动悬架的集成变增益LQR控制方法.在建立“车-椅”三自由度动力学模型的基础上,以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架动行程范围小于规定值为约束条件,设计出了车辆悬架和座椅悬架变增益LQR控制器,并用Matlab/Simulink进行了仿真实验分析与比较,得出该控制方法对座椅悬架和车辆悬架有较好的控制效果,验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性,为未来悬架系统控制的研究提供了参考.