新型力反馈双向伺服系统干扰观测器PID控制算法的研究

针对目前力反馈双向伺服遥操作工程机器人控制系统所存在的反馈力冲击过大及主从位移控制的随动性 较差等问题,提出了在新型力反馈伺服系统中加入干扰观测器来改善从动机构的动态特性差异,从而提高从动机 构的鲁棒稳定性和抗干扰能力。仿真结果表明提出的方法是有效的。     

丝传动3-S■R并联机构运动学分析与力反馈控制

并联机构刚性高且动态性能好,用于开发力反馈设备时,在力觉刚性以及位姿分辨率方面优势明显.学界与业界多基于Delta机构开发高性能并联力反馈设备,本文采用3-S■R并联机构设计和开发出一种新型力反馈设备.采用丝传动方式并基于差动原理,提出了一种新型直线动单元作为3-S■R并联力反馈机构驱动副,有效提升了力反馈设备的位姿分辨率与力觉刚性.并联机构的位置正解效率直接影响操控力反馈设备的实时性,本文以动平台中心和球铰链中心距为中间变量,构造出量纲统一的迭代矩阵,实现了该机构位置正解模型的高效求解.相较于传统位置正解的数值方法,求解效率提升近一个数量级,大幅提升了该力反馈机构的位姿反馈实时性.在运动学模型的基础上,基于虚功原理建立了力反馈机构的力映射模型,提出一种含机构重力补偿的反馈力计算方法.基于上述方法开发算法并设计出控制系统,实现了力反馈机构的位姿实时监控及反馈力控制.通过重力补偿实验,验证了上述方法及其控制系统的有效性.     

确定摆动从动件盘形凸轮机构基圆半径的一种解析法

分析了摆动从动件盘形凸轮机构的压力角与基本尺寸之间的关系，提出了一种求解摆动从动件盘形凸轮机构基圆半径的方法，该方法对任意形式的从动件函数，即可直接作图求解，也容易推导解析方程求解。     

面向虚拟样机的一种机构运动仿真算法

文中就虚拟样机四连杆机构的运动分析提出一种新的运动仿真算法，在基于场景图的虚拟样机产品模型中实现产品四连杆机构的运动仿真．其算法特点是：利用空间矢量运算原理和四连杆机构特性直接求出四连杆机构从动件的变换矩阵，再通过四连杆机构特征点构造的三角形面积变化求出从动件变换矩阵的偏离角，用偏离角补偿法校正从动件变换矩阵，实现四连杆机构的运动仿真．其算法简单，运算效率高，实现容易．     

单圆弧盘型凸轮机构特性的比较研究

提出了用高副低代的化归方法研究单圆弧对心直动滚子从动件盘型凸轮机构的特性．论证了化归后的机构瞬时速度、加速度和压力角与原机构等价，在此基础上讨论了原机构的运动特性．并以最大无量纲速度和加速度为标准，将凸轮机构从动件常用运动规律特性与该圆弧凸轮的从动件运动规律特性加以比较，指出其适用场合为中、高速轻载。     

直动从动件凸轮机构的优化设计

在直动从动件秃凸轮机构的设计模型中，以其升程时传动效率最佳作为优化设计的目标函数，采用广义简约梯度法求解，整个设计过程在ＩＢＭ—ＰＣ机上调试运行，合理确定出凸轮机构的全部运动设计尺寸，为直动从动件凸轮机构的设计提出了一种新的设计方法．     

高速凸轮机构从动件运动规律的一种改进方法

在对现有从动件运动规律分析的基础上，提出了一种全新的从动件运动规律。这种运动规律可适用于一般情况下高速凸轮机构运动平稳无冲击的要求。     

新型力觉径向基神经网络整定PD控制算法研究

结合双向液压伺服系统的特点，通过对国内外的双向伺服控制系统分析，提出一种以主从手之间的力偏差作为从动端控制信号，位置偏差形成主手控制量的新型力反馈双向伺服控制系统，同时采用了RBF神经网络整定PD控制算法。通过仿真实验结果表明，该算法对新型力觉双向伺服控制系统具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点，进而改善了系统的动态性能，具有较强的鲁棒性、自适应性和快速性。     

双滚子直动共轭凸轮机构设计

介绍一种能实现从动件往复运动的共轭凸轮机构，该机构的传动由同轴安装的两共轭凸轮驱动同一从动件上的两个滚子来实现。提出一种基于复极矢量函数的分析方法并结合matlab软件编程，对共轭凸轮的廓线进行分析与求解方便又有效，并给出应用实例。     

直动从动件凸轮机构的优化设计

在直动从动件秃凸轮机构的设计模型中，以其升程时传动效率最佳作为优化设计的目标函数，采用广义简约梯度法求解，整个设计过程中ＩＢＭ－ＰＣ机上调试运行，合理确定出凸轮机的全部运动设计尺寸，为直动从动件凸轮机构的设计提出了一种新的设计方法。     

新型力觉双向液压伺服PD控制算法

力反馈技术在遥操作工程机器人作业领域中是一门新兴的前沿技术,进行这方面的研究具有广泛的应用前景.为此结合双向液压伺服系统的特点,通过对国内外的双向伺服控制系统分析,提出一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的新型力反馈双向伺服控制系统,通过仿真实验结果表明,该算法对新型力觉双向液压伺服控制系统具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点,进而改善了系统的动态性能,具有较强的鲁棒性、自适应性和快速性.     

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮-齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。     

电液伺服阀频率特性测试系统误差分析

电液伺服阀频率特性测试系统因引入动态流量计活塞位置反馈环节而存在测试原理误差，采用计算机仿真可以定量分析该误差的大小及其变化规律。结合伺服阀频率特性测试系统实例，利用Matlab中的Simulink进行测试误差的仿真分析，研究结果表明，根据被测伺服阀频宽的范围调整好反馈增益的大小及反馈通道上惯性环节的时间常数，可获得满意的伺服阀频宽测试精度。     

电液伺服遥操作机器人的力觉临场感研究

该文借鉴电机驱动主从随动控制系统的研究方法，并结合液压系统的特殊性，对电液伺服遥操作主从机械人的力觉临场感进行了分析。综合了对称型双向伺服控制系统和力直接反馈型双向伺服控制系统的优点，以从端受力形成力反馈控制量的增益，位置误差和位置误差的变化率形成力反馈控制量，提出了改进对称型控制算法，即力一位置综合型双向伺服控制算法。实验结果验证了新方法的有效性。     

三余度伺服阀前置级不一致性影响研究

三余度伺服阀前置级可能存在不一致性,从而对伺服阀的动静态特性产生影响.提出一种包含前置级液动力和滑阀的动态特性的三余度伺服阀完整数学模型,分析喷嘴-挡板参数不一致对整阀特性的影响.考虑的弹簧管刚度、力反馈杆刚度和弹簧管回转中心到喷嘴中心的垂直距离3个参数.仿真分析表明:参数偏差小于5%时,对伺服阀的动态性能影响较小,且伺服阀的动静态性能偏移与参数偏差呈线性关系.当参数偏差继续增大时,伺服阀性能加速改变,近似与参数偏差呈三次关系.     

基于多体理论的虚拟血管缝合分析

针对传统主从式医疗机器人在客观爷件限制的情况下很难实现主从手之间的实时力反馈的问题，提出了通过虚拟现实技术实现虚拟力反馈以替代真实力反馈的方法．以“妙手”系统为研究对象，在建立显微外科手术血管缝合过程中缝合线力学模型的基础上，根据多体系统动力学理论，对由人、互感装置和虚拟环境组成的广义多体系统进行了动力学分析，由凯恩方程建立了该系统的动力学方程．通过主手的仿真数据与从手缝合过程检测数据对比分析可知，主手和从手有相同的运动特性、证明借助虚拟环境的力反馈作用，操作者通过主手可以真实地感受到从手的运动特性．     

未知视觉参数下的移动机器人动力学鲁棒镇定

针对具有未知参数的视觉伺服下带有非完整约束的一类移动机器人不确定扰动的动力学模型,提出新的反馈控制算法,实现了移动机器人的位姿镇定.首先,对于单目摄像机模型下的移动机器人运动学模型,将原始系统进行状态缩放变换,基于线性时变系统的稳定性理论,设计了非完整移动机器人运动的期望速度,实现了机器人的指数镇定;其次,对于带有不确定扰动的非完整移动机器人的动力学模型,利用计算力矩法设计力矩控制器,使得机器人的实际速度在有限时间内收敛至期望速度,并且通过了严格的数学证明.最后,仿真结果验证了所提控制器的有效性.     

动压反馈改善电液弯辊压力控制系统性能的研究

本文通过对蓄能器加可调阻尼器组成的动压反馈网络的实验研究,不但验证了动压反馈网络具有改善电液控制系统动态特性的功能,而且还能有效地抑制因供油压力波动而出现的干扰,证明动压反馈网络是电液伺服系统中一种可靠的和有效的校正方法。     

多变量伺服系统综合鲁棒控制器的设计方法

本文将通用输出反馈稳定控制器用于带有Davison型伺服补偿器的鲁棒伺服系统。考虑到控制对象参数变化时对动态特性的要求,提出了一种增广二次型性能指标,并构造了一个最优化问题以确定控制器的参数。中文给出了综合鲁棒控制器存在的充分必要条件,并导出了它满足上述性能指标的一组必要条件。