机器人动力学的快速算法

用旋量方法研究机器人的动力学模型，将速度和角速度，力和力矩的内在联系有机地融合为一体，使Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ方法更加简明有效。文中相对于机器人各臂质心建立起参考系，从而简化了惯性张量和质心加速度的计算，达到快速，实时的目的。     

六自由度并联机器人动力学分析和计算

六自由度并联机器人的动力学分析是确定液压源压力、作动器有效工作面积和选择伺服阀规格的基础。根据并联机器人机构学原理 ,建立了系统的物理模型和数学模型 ,应用牛顿—欧拉法 ,完成了动力学分析和计算。最后以教学实验台为例 ,详细论述了动力学分析和计算方法 ,根据计算结果 ,得到了作动器在不同运动姿态时受力的变化规律     

四自由度串联机械手的逆动力学建模及仿真

本文运用牛顿-欧拉递推算法对移动小车上的四自由度串联机械手进行动力学分析，并建立它的逆动力学模型，最后对其进行动力学仿真验证．     

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.     

液压并联机器人的键图建模

键图是一种能够统一处理多能量范畴工程系统的有效方法,该文针对液压驱动并联机器人提出了一种新颖的全系统键图仿真模型。基于牛顿-欧拉法建立运动平台的键图模型,根据伺服阀和液压缸的流量方程及力平衡方程建立阀控缸作动器的键图模型,按照因果关系规则将二者集成为全系统的键图模型。实例仿真表明该模型较真实地反映了系统的动态特性,可用于液压并联机器人的动力学分析和控制系统设计。     

4-DOF 串联仿生机械臂动力学建模方法

串联机械臂在仿生机械、工程机器人中得到广泛应用,如何建立有效的串联机械臂系统动力学模型,解决好模型求解的精度和实时性问题是深入开展机械臂运动控制研究的基础。分别采用牛顿 欧拉法、基于动能积分法的拉格朗日方程和基于等效动能法的拉格朗日方程3种求解机械臂动力学模型的方法,对某仿生螳螂前臂四自由度机械臂进行建模研究,通过具体求解过程对比分析了上述3种方法的实时性、精确性和通用性,为该串联机械臂的运动控制研究提供支撑。     

基于自适应模型预测控制的拖拉机路径跟踪研究

自主化作业的拖拉机由于作业速度和跟踪路径曲率的不断变化,基于固定参数模型预测控制的路径跟踪器不能达到理想效果.为提高控制器的自适应性,提出基于改进粒子群优化的自适应模型预测控制算法.该算法将作业场景与粒子群算法相结合,对模型预测控制中的预测时域进行自适应调整,当作业场景发生改变时,则用粒子群优化算法选取理想预测时域参数.为提高粒子群优化算法的寻优效果,采用分段函数的方式对惯性权重进行改进.以东方红-X1304拖拉机为研究对象,对作业速度为1、2m/s和变速,跟踪路径为直线和曲线等情况进行仿真实验,并对比分析基于固定预测时域和自适应预测时域的控制器.结果表明,相对于基于三个固定时域的控制器,基于自适应预测时域控制器的跟踪精度和收敛速度分别提高了2％～44％和2％～71％.     

下肢外骨骼康复机器人人机交互力自适应导纳控制

对于下肢具有残余肌力的下肢瘫痪病人,基于标准步态轨迹被动训练的康复方案无法满足锻炼肌肉的康复训练需求,为此提出了一种人机交互力自适应控制的下肢外骨骼康复机器人控制策略,并设计了可实现康复训练的控制方法。该方法以健康人体行走步态为下肢外骨骼康复机器人的位置控制参考,以穿戴者的自身腿部用力作为力控制约束,根据穿戴者自身腿部力量大小,智能控制和调整步态曲线,以更加适应穿戴者的康复训练需求。仿真试验结果表明,相对于完全被动的康复训练模式,自适应力控制模式能够有效地调整康复过程中人机交互力,可以适应多种不同的康复训练需求,从而大大提高受损患肢运动功能恢复的康复治疗进程,具有实际的应用价值。     

Gough-Stewart并联机器人刚体动力学模型

综合采用拉格朗日方程和牛顿-欧拉公式推导了Gough-Stewart并联机器人机构逆动力学模型的封闭解形式.通过选择合适的分支广义坐标,简化了拉格朗日函数对广义坐标的偏导求解,得到了求导矩阵的解析表达式.分析了分支角速度、角加速度轴向分量对机构动力学的影响,仿真结果表明：当机构运动加速度及分支轴向惯量较小时,可以忽略该...     

基于粒子群优化的移动通信功率控制方法

功率控制技术是移动通信中最为关键的技术之一,在分析移动通信的功率控制模型基础上,提出基于改进的粒子群优化(PSO)算法的功率控制方法,主要包括功率控制模型的建立,PSO寻优求解等过程.仿真实验表明,采用改进的PSO算法可以完成功率控制,大大提高工作效率;此外,基于业务优先级的功率控制模型在应用中更符合实际情况.     

多阶段人口增长动力学模型分析

为缓解近年来我国人口生育率持续降低带来的压力,国家相继出台相关政策,但针对政策的作用机理及对我国人口发展趋势的影响却鲜有研究。本文根据人口年龄和生育特征建立多阶段人口增长动力学模型,以各阶段之间的转化率为控制变量,建立最优控制模型,并利用粒子群算法求解;通过误差分析验证模型的可靠性;在各阶段生育率中引入生育意愿参数,通过调整生育意愿参数,预测人口增长趋势。结果表明,提升一胎、二胎、三胎生育意愿,均可显著提升人口总量,不同程度地延后人口峰值到达的时间,且提升一胎生育意愿的效果明显优于提升二、三胎生育意愿效果。     

机器人的操作器本体动力学模型及工件动力学模型

为解决机器人夹持不同工件引起工件运动学、动力学参数发生突然变化时,机器人动力学的“数字一符号”模型完全失效的严重问题,本文提出了机器人的操作器本体动力学模型和工件动力学模型.文中表明采用上述模型并选用端部执行器的局部坐标系作为参考坐标系,可大幅度降低机器人动力学模型的计算机辅助生成及求解的运算次数.     

机器人封闭动力学模型的递推组集方法

本文基于Ｊｏｕｒｄｉａｎ变分原理提出了一种建立机器人封闭式动力学模型的新递推算法，文中用旋转矩阵和相对位置矢量表示相邻杆件间的关系，建立了以关节变量为广义坐标的机器人显式动力学方程，并给出了建立动力学方程时有关运动学参数及其地广义坐标和广义速度偏导数的递推算法。     

电磁直驱与传统电子提花机动力学分析和效率对比

为了明确电磁直驱式电子提花机相对于传统电子提花机的效率优化程度.基于牛顿-欧拉法对齿轮式传动电子提花机的传动机构进行动力学求解,得到无摩擦损耗下的电机输入功率曲线并采用ADAMS仿真验证该结论.在此基础上,考虑到运动副摩擦损耗后求解出齿轮式传动电子提花机的传动效率.依据电磁直驱式电子提花机的功率方程求解出其输出功率曲线,将两者的传动效率进行对比分析,获得新型电磁直驱电子提花机所获得的效率优化程度.分析结果表明,新型电磁直驱电子提花机舍弃掉传统电子提花机上的中间传动构件后其传动效率从原先的47.22%提升至85.91%,能够极大地降低电子提花机能耗,为新型电子提花机的研发提供一定的理论支持.     

粒子群优化算法在非线性模型预测控制中的研究应用

提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的非线性模型预测控制（NMPC）。作为NMPC重要组成的滚动优化部分对控制效果的好坏起着关键的作用,因而寻求一种可靠的优化算法十分必要。PSO算法是一种群集智能方法,通过粒子之间的合作与竞争及进化实现对多维复杂空间的高效搜索,属于一类随机全局优化技术,已成功应用于各科学和工程领域。本文在滚动优化部分应用粒子群优化算法来求解预测控制律,对非线性系统施加优化控制,此外,对常规线性递减加权因子ω策略进行了讨论,提出了非线性递减策略,可进一步缩短优化时间和优化精度。仿真实验效果良好,验证了这种优化算法的正确性和有效性。     

改进PSO算法在氧化动力学模型参数估计中的应用

通过构造一个适当的目标函数,将Hg氧化动力学模型的参数估计问题转化为一个多维数值优化问题;然后提出一种基于算术交叉和多样性变异的改进PSO算法来求解该优化问题。算法随机选择粒子与当前最优粒子进行算术交叉操作,将粒子逐步向极值点引导,提高算法的局部搜索能力。引入多样性变异算子以维持种群粒子的多样性。几个标准测试函数的实验结果表明算法具有较好的寻优性能。将算法应用于Hg氧化动力学模型参数估计中,获得了满意的结果。     

考虑人体动力学模型的座椅自适应控制

为了研究车身振动对人体产生的影响,根据人-车-路系统之间的相互作用关系,建立二分之一人体-车辆-路面九自由度动力学模型.将一种多通道FxLMS自适应控制算法PM-MFxLMS应用于座椅振动主动控制中,在Matlab/Simulink中,建立人-车-路振动主动控制模型,并分别对被动控制、传统FxLMS算法和PM-MFxLMS算法的控制效果进行仿真对比.结果表明:低频振动(0～20 Hz)会导致人体产生共振,采用振动主动控制可以降低共振峰值,改善乘坐舒适性;与传统FxLMS算法相比,PM-MFxLMS算法具有较好的收敛性和稳定性.     

基于虚拟模型的四足机器人控制策略

为提高四足机器人在对角小跑(Trot)步态下的行走稳定性,并减小控制策略的复杂程度,提出了一种基于虚拟模型的四足机器人控制策略;将四足机器人控制策略分为支撑相及机身运动控制、摆动腿相运动控制及足端轨迹规划三部分;在Trot步态下行走时支撑相中存在的前后对角支撑足,在分析四足机器人支撑足受力情况后,并添加相关的约束条件,实现了四足机器人足端力及力矩可控;并通过在四足机器人机身的质心位置添加相应的虚拟弹簧阻尼组件,实现了四足机器人姿态和高度控制;通过在摆动腿足端实际位置与环境之间添加虚拟的弹簧阻尼组件并结合足端轨迹规划实现了四足机器人柔顺行走以及足端轨迹跟踪精确性;通过Matlab和CoppeliaSim建立联合对比仿真验证了控制策略的有效性和优越性。     

计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型及其控制策略

为了实现柔性机械臂主动柔性控制，基于Kane方程推导建立在惯性参考坐标系中的刚-柔机械臂的非线性动力学模型，并利用假设模态的方法对方程进行离散．在对刚-柔机械臂进行主动柔顺控制时，柔性机械臂要受到未确定外部环境的约束，因此，建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型，并分析研究了刚-柔机械臂主动柔顺控制策略．     

基于PSO的食品应急物流模型的研究

总结过去食品应急物流运作经验,建立了突发事件中食品应急物流的框架体系,以及食品应急物流响应模型.模型综合考虑了应急物流的特征以及不确定环境下交通、食品质量等影响因素,针对食品应急物流的配送问题,采用粒子群智能优化算法对其进行仿真.仿真结果得到配送方案,可行有效,期望食品应急物流快速响应同时应急食品有质量保证.