改进多目标PSO算法优化机器人轨迹跟踪模糊PID控制器

为进一步提高模糊PID控制器应用于关节机器人轨迹跟踪控制的效果,本文提出了一种改进的多目标粒子群(PSO)算法优化机器人轨迹跟踪模糊PID控制器的方法.首先,设计了一种关节机器人轨迹跟踪模糊PID控制器;其次,考虑控制器输出力矩和轨迹跟踪控制偏差2个优化目标,设计了改进多目标PSO算法实现模糊PID控制器隶属函数与模糊...     

基于神经网络柔性机器人反演控制器的设计

建立柔性机器人系统的动力学模型,对实际情况作了相应的假设,借助于神经网络函数的逼近技术,提出一种柔性关节空间机器人的自适应反演控制方案,给出基本反演控制器和神经网络反演控制器的数学模型。仿真结果表明,能实现系统关节运动控制目标,可使系统各柔性关节的振动较小,有效地控制机器人完成所期望的关节运动,对无精确模型信息的机器人实现控制,保证系统的稳定性和收敛性,满足机器人系统的控制要求,所设计的控制器在具体的机器人控制中是可行的。     

JRB-1机器人伺服控制的设计与实现

讨论JRB-1工业机器人伺服控制的设计与实现问题．为简化控制器，采用单关节设计方法，讨论了控制参数的设计，并提出在线优化参数方法．为抑制单关节设计方法中存在的动态耦合、重力、摩擦等干扰，提出一种新的动态补偿方法．将这种方法应用于单关节控制器，可得到线性解耦的关节运动．这种方法根据电机转速和电流，估计和抑制干扰，不需大量计算，实现简单，补偿效果好．上述方法已在JRB-1机器人上得到实现．     

QFT/μ控制器设计法及其在飞行器控制中的应用

针对具有大的不确定性和强非线性性的被控对象,提出了将定量反馈理论QFT与μ-综合法相结合的控制器设计算法。应用动态逆方法处理对象非线性不确定性,基于H-infinity优化方法设计初始控制器,当μ-综合对闭环权函数进行调整难以有效改进控制品质时,依据开环性能指标边界采用QFT方法对初始控制器进行调整,显示出QFT开环调整具有透明性和频段剪裁性。针对具有复杂非线性特性的F-16攻角控制问题,在空速变化50~150 m/s、气动数据变化±20%的范围内,实现对攻角的大范围精确控制。与基本QFT控制器相比,仿真结果表明所设计系统具有优良的响应特性。     

分块建模关节机器人的PI鲁棒滑模控制

为实现机器人关节位置镇定和轨迹跟踪控制,控制律的设计须针对确定的机器人动力学模型,由于机器人结构参数、作业环境的外界干扰及结构振动等不确定性因素的存在,会造成机器人动力学模型不确定.为此,设计3个RBF神经网络分别对不确定机器人模型中的3个不确定项进行分块建模,得到机器人估计模型,神经网络的权值采用自适应算法.针对机器人估计模型设计PI鲁棒滑模控制律.将所设计的控制器用于三关节机器人的三个关节的力矩控制,研究结果表明:三关节均约在1 s时达到期望位置和跟踪期望轨迹,镇定误差和跟踪误差也快速、稳定地趋于零.通过定义基于积分型的Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性理论证明了控制系统是全局渐近稳定的.     

一类欠驱动机械系统基于神经网络的控制

运用神经网络设计体操机器人欠驱动机械系统的平衡控制器.首先利用联立约束法和矢量环对两关节体操机器人进行数学建模,然后用反馈线性化理论将这个非线性系统线性化,最后结合神经网络来设计平衡控制器.仿真结果表明,神经网络控制可以有效地使系统在垂直向上位置附近到达平衡稳定状态,从而实现了此类欠驱动系统基于神经网络的控制.     

采用混合算法优化神经网络滑模控制的机器人跟踪误差

为了避免机器人关节角位移受外界影响,提高运动轨迹的跟踪精度,采用混合算法优化神经网络滑模控制器,并对优化后的控制器进行仿真验证.建立机器人平面简图模型,利用拉格朗日定理推导出机器人关节运动方程式,采用神经网络算法构建RBF神经网络自适应滑模控制系统.为了增强控制系统的稳定性,削弱外界波形对机器人运动轨迹的干扰,利用粒子群算法和差分进化算法在线优化RBF神经网络滑模控制律参数,设计了改进RBF神经网络滑模可调参数的自适应控制律,保证机器人控制系统的稳定性.通过MATLAB软件进行仿真实验,并且与优化前机器人关节角位移输出误差形成对比.仿真结果显示：随着干扰波形幅度的增大,采用神经网络滑模控制器,机器人关节输出角位移误差逐渐增大,系统不稳定,而采用混合算法优化神经网络滑模控制器,系统反应速度较快,机器人关节输出角位移误差较小.机器人采用混合算法优化神经网络控制器,能够提高控制系统的抗干扰能力,稳定性较好、输出精度较高.     

冗余驱动并联机器人多目标控制方法

冗余驱动并联机器人的关节自由度增加了运动的灵活性，但也增加了碰撞的风险.在多目标控制中，需要对其进行有效的避障控制，以保证机器人在执行任务时的安全性和稳定性.针对这一问题，提出冗余驱动并联机器人多目标控制方法设计.利用拉格朗日法对机器人运动特性展开分析，构建机器人运动方程；在径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络的基础上，采用自适应方法建立滑模控制器，并基于李亚普诺夫稳定性对滑模控制器展开修正，提高控制器的稳定性；应用连通性屏障控制和避障屏障控制策略，实现机器人的运动控制.实验结果表明，本文方法能够实现精准避障，且控制误差小、效率高、效果稳定.     

专用焊接打磨机器人焊补自动对正系统的研究

针对水轮机修复专用焊接机器人,利用模糊集合理论及建立在该理论基础上的模糊控制技术,实现了机器人对待焊凹穴的自动对正.详细介绍了焊补自动对正系统即机器人前3个关节模糊控制器的设计、模糊变量的选择、精确量的模糊化和模糊决策过程.其控制方法简单可行,易于实现.     

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度，采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化，从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程，并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数；接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制，求得控制系统闭环传递函数；然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数；最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验，结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.     

微电驱微差机器人关节机构设计研究

文章介绍一种微型电驱微差机器人关节机构的工作原理和设计方法,具有结构简单、紧凑、 可靠、传动比大、结构尺寸小的特点,可用于微型竞赛机器人的关节和方向舵控制(包括线性控制)和 微型工业机械手多自由度协调驱动关节的控制,实现对平面或空间复杂曲线轨迹的仿真和跟踪。对用于 微型竞赛机器人或多关节微型工业机械手的研究具有较好的探讨和参考价值。     

弧焊机器人焊缝跟踪模糊控制器

本文研究一种用于弧焊机器人焊缝跟踪的模糊控制器,介绍了该智能控制器的结构和原理,所设计的模糊控制器具有积分功能。在机器人关节位置控制中表现出良好的控制特性,实现焊炬对焊缝的精确跟踪与基于机器人动力学模型的传统ＰＩＤ控制器相比,ＦＬＣ明显地提高了控制性能,文中给出了计算机仿真和实际焊接实验结果。     

基于Matlab的开放式六自由度机器人控制系统研究

针对工业机器人控制系统算法封闭的现状,自主设计了一套基于Matlab的开放式六自由度机器人实时控制系统,采用模块化分布式的控制方式,上、下位机以CAN总线进行实时通信,上位机运用基于模型设计的流程进行机器人控制器的开发;下位机以DSP为主控制器,设计6个机器人关节驱动器.控制系统将机器人正运动学、逆运动学、轨迹规划以及通信算法全都融入其中,并且本开放式平台将系统仿真、研发设计、功能测试等环节都统一在Matlab环境中,提高了开发效率.通过仿真和试验验证,该平台能够较好地控制六自由度机器人,具有实时控制、实时监测的功能,并兼具良好的开放性能.     

漂浮基双臂空间机器人关节运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态、位置均不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型.以此为基础,对双臂空间机器人关节运动的控制问题作了研究.考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了双臂空间机器人关节运动的滑模变结构控制方案;为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振.系统数值仿真证明了该控制方案良好的控制效果.     

基于DSP的GR-Ⅱ机器人控制器

在分析和研究GR-Ⅱ教学机器人原控制器的基础上,设计了1种能在机器人上研究、实现不同轨迹规划方法和控制算法的基于DSP的新型机器人控制器.该控制器以通用PC作为上位计算机,用6个DSP对机器人6个关节运动进行插补计算和伺服控制,采用高速CAN总线进行上位机与下位机之间的通讯,实现上位机和下位机的双速率运行,以适应复杂控制算法对计算时间和机器人运行性能与精度对高伺服频率的要求.同时,通过软件设计在上位机进行运动学、动力学计算,并据此修正下位机控制算法的PID参数,实现动力学近似补偿.     

多模式驱动的机器人关节控制器设计及实验

建立了基于直流电机的系统模型,提出了基于PID的闭环反馈控制策略和基于时间或电流的切换控制方法.然后,借助Matlab/Simulink软件分别进行了位置控制、力矩控制及二者切换的仿真,并进行了关节驱动控制系统的软硬件设计.最后,通过实验对所提方法进行了验证与分析.仿真和实验结果表明:所设计的关节控制器,能够实现位置控制、力矩控制功能.在位置控制模式下,影响其响应速度的因素主要是驱动系统硬件.在力矩控制模式下,影响其响应速度的因素主要是PID参数,且当PID参数Kp,Ki,Kd分别为0.2,0.325,3.0时,系统具有较好的响应特性.位置控制与力矩控制2种模式间可基于时间和电流进行稳定的切换.该关节控制器能够应用于机器人关节驱动系统,实现关节的驱动与灵活的控制.     

关节型机器人虚拟安全空间研究

为提高工业机器人安全性,分析和研究了六轴关节式机器人Denavit-Hartenberg(D-H)模型,针对关节式机器人的安全问题提出了相应的保护策略.着重介绍了笛卡尔坐标系下虚拟安全空间的设置和表示方法,并提出了改进的碰撞测试算法.该方法以AABB包围盒方法为基础分离不可能碰撞物体,利用虚拟安全空间特点提出了在AABB方法不能判别区域进行狭义测试的方法,能够满足机器人安全空间检测的精度和快速性要求.最后介绍了应用该方法的安全控制器的设计与实现.     

高速运动机器人动力学及控制策略研究

机器人高速运动时关节柔性会对关节轨迹造成较大影响,必须对其造成的振动加以研究和控制。文章通过简化机器人的柔性关节,从动力学角度对机器人高速工作过程进行仿真,分析关节柔性及其大小对关节轨迹的影响;采用奇异摄动复合控制策略,将高速机器人系统分为快、慢2个独立子系统,分别为其设计控制器,加和后作为整个系统的控制输入。控制系统仿真结果表明,该控制策略能够实现轨迹的精确跟踪和振动的有效抑制。     

双臂巡检机器人位姿变化下沿悬链线行走能力分析

为解决双臂巡检机器人沿输电线行走过程中存在的行走轮受力不均,易打滑脱线等问题,提出一种移动关节主动调节方法.分别建立了传统的双臂巡检机器人、带柔索双臂巡检机器人和带移动关节双臂巡检机器人行走轮受力模型,对比分析发现:机器人在最佳位姿状态下,受力情况最好,不易发生打滑问题.建立了巡检机器人关节变化的动力学模型并设计主动控制器,对机器人行走越障和沿线行走两种工况进行了仿真模拟.所设计的控制器能够协助机器人完成大坡度巡航与行走越障工作,并能够有效抑制关节振荡问题,缩短响应时间.最后开展了机器人行走越障与不同坡度行走实验,表明所设计的控制器能够辅助机器人完成巡检任务,有效抑制了行走打滑问题.     

基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发

以IPC+DSP作为六自由度工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(ProgrammableMulti-Axis Controller)的开放式机器人控制系统.采用Visual C++编制控制程序,将机器人系统中管理、控制功能的实现分为若干个模块,负责底层伺服驱动的函数利用PMAC运动语言编写,可直接调用.整个控制软件能完成数据及运动状态显示、伺服驱动、机器人路径规划及定位等任务.实践证明该机器人控制系统运行平稳.