机器人通过奇异位形的运动学分析及仿真

研究了一种分析机器人奇异位形的新型控制方法。该方法使用线几何理论分析机器人线性相关的关节轴线矢量,从而识别机器人奇异方向和奇异关节轴,并将线性相关矢量对应的Jacobian矩阵进行列删除;使用反螺旋理论区分工作空间的可行运动和不可行运动,将不可行运动对应的Jacobian矩阵的行进行删除。当机器人失去一个自由度时,相应满秩Jacobian矩阵由66简化为55,使机器人在奇异位形处仍能获得精确解。通过对PUMA机器人仿真研究,结果表明了该方法的有效行。     

基于奇异并联机构的六维混合宽频隔振

基于奇异并联机构提出一种具有近零刚度特性的六维隔振主体机构,以大幅降低系统固有频率,然后利用反馈线性化、H∞鲁棒控制方法研究了位形保持及主动隔振算法,最后进行了六维主、被动隔振仿真,结果表明采用该控制方法能够以较小的驱动力、较高的鲁棒性实现位形保持及低频主动隔振,而保持在奇异位形附近的系统也具有更高的低频被动隔振能力,进而提高了六维宽频隔振的效能。该成果可为六维宽频隔振问题的研究提供参考。     

柔性支撑Stewart平台动力学建模与轨迹跟踪控制

为了实现FAST(five hundred meter aperture spherical radio telescope)二级精调稳定平台的高精度轨迹跟踪,建立了采用电动缸驱动的Stewart平台完整动力学模型,基于控制律分解法进行了动力学模型的全局反馈线性化,针对基座的外界干扰和机构未建模动态的不利影响,在Stewart平台操作空间设计了基于基座平台加速度前馈的PID控制器。建立了现代机电系统仿真模型,对柔性支撑基座存在干扰情况下Stewart平台的动力学与轨迹跟踪控制问题进行了数值仿真,结果表明所设计的控制系统具有跟踪精度高、动力性能平稳和鲁棒性强的优点。     

奇异系统的取消输出不变子空间和取消输出能控子空间

本文针对具有直接控制馈入的奇异系统, 研究了与之输出零化有关的不变子空间及能子空间, 引入了奇异系统的取消输出不变子空间及取消输出能控子空间的概念, 并且讨论了这两种子空间的性质及其相互关系, 得到了Wonham有关正常系统的(A, B)不变子空间和(A, B)能控子空间的平行结果。本文的结果为解决带有直接控制馈入的奇异系统的反馈综合问题提供了理论基础。     

电动Stewart仿真平台动力学建模与惯性参数辨识

建立了某型电动Stewart仿真平台关节空间动力学模型,通过实验辨识出了平台难于测量的惯性参数.首先给出平台的拉格朗日法和牛顿-欧拉法两种建模结果的相互验证方法,然后推导出平台关节空间内动力学模型,最后进行平台单支路闭环等速运动以及单支路开环正弦运动的实验,利用遗传算法辨识出平台的惯性参数.两种动力学建模结果的相互验证保证了平台刚体动力学模型正确性,所设计实验操作简单,能够方便地辨识出未知的参数.为电动Stewart平台建模与惯性参数辨识提供了一种新的方法.     

基于投影空间下奇异值分解的海面小目标CFAR检测

提出了一种基于投影空间下奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的杂波抑制方法.在雷达回波数据中,利用待检测单元的邻近单元构造杂波空间,并将杂波空间在投影空间下进行奇异值分解以实现杂波抑制.为此,本文设计了一种全新的检测器,即将正交投影(orthogonal projection,...     

一类奇异系统观测器的参数化表示

基于Luenberger最小阶状态观测器的设计,给出了一类奇异系统(或称广义系统、描述变量系统、代数微分系统、不明确系统等)观测器的参数化表示及其状态空间实现。引入了一个附加的真稳定的有理矩阵,以保证观测器的参数化因子都是真稳定的。最后明确揭示了观测器参数化的结构机理。所得结果可用于奇异系统鲁棒观测器的设计及故障检测。     

基于多分辨率技术及奇异值理论的故障检测方法

提出了以小波多分辨率技术与矩阵奇异值理论相结合的故障检测方法。根据小波变换的多分辨率分解特性 ,提出了系统状态观测信号的二初始特征向量矩阵———粗分辨逼近矩阵和边缘细节信息矩阵。利用矩阵奇异值分解理论得到初始特征向量矩阵的奇异值 ,将其作为状态信号的特征向量。针对提取出的系统状态信号奇异值特征 ,设计出相应的故障检测算法 ,并将该方法用于某武器平台上精密弹簧阻尼器的故障检测。仿真结果证实了该方法的正确性和有效性。     

交互式自行车模拟器

对基于虚拟现实技术的自行车模拟器进行了系统研究。从系统总体结构出发,介绍了基于Stewart平台的运动提示机构,它提供给人运动的感受;把手和脚踏板力觉提示系统,对人进行力觉提示;视觉仿真系统,显示逼真的三维动态图形,从而增强了自行车模拟器的逼真度。最后对系统集成及各部份信息交互问题进行了讨论。     

三自由度直升机奇异系统鲁棒控制

研究了三自由度直升机奇异系统的鲁棒控制。首先提出了三自由度直升机奇异系统问题,然后基于状态空间方法建立三自由度直升机的线性动力学系统模型,并详细分析了系统的鲁棒稳定性,推导并证明了奇异标称自治系统鲁棒渐进稳定的条件。提出了基于线性矩阵不等式（LMI）的鲁棒H∞状态反馈控制器设计方法。仿真及实验结果表明了该方法的有效性。     

6-3-3并联机构部分工作空间奇异性分析与仿真

建立了6自由度6-3-3并联机构的运动学逆解模型,给出了该机构奇异性判别矩阵。基于其运动学逆解和奇异性判别矩阵行列式数值是否为零,提出了对该机构部分工作空间进行奇异性仿真的方法并使用MATLAB语言开发了该机构部分工作空间奇异性仿真程序。最后给出了四个算例。研究为该并联机构的轨迹规划提供了技术基础。     

6-3-3并联机构工作空间分析与仿真

提出了6-3-3并联机构在给定姿态下工作空间分析的计算机仿真方法,该方法要点是：对给定的三维空间,不需拆解支链杆,只需使用三维搜索法遍历该空间,基于该机构逆位移解,结合滑块运动范围、球铰链半锥角最大值、奇异性条件和支链干涉动画检验,即可排除该三维空间中位姿不可能点,同时显示其中位姿可能点集——工作空间边界三维图形,作为推论还给出了使用工作空间截交面检验其内部是否存在空腔的方法。为6-3-3并联机构的设计和轨迹规划提供了基础。     

FINITE TIME TRACKING CONTROL FOR RIGID ROBOTIC MANIPULATORS WITH FRICTION AND EXTERNAL DISTURBANCES

1.Introduction Variable structure control is well known for its robustness to system uncertainties and external disturbances and has been successfully applied to the rigid robotic manipulator systems(Utkin(1992),Zinober(1990)).Generally,a linear sliding mode is firstly designed to describe the desired system error dynamics,a robust controller drives the switching plane variables to reach the sliding mode,and the error dynamics will asymptotically converge to zero on the linear sliding mode.Si…     

某突击步枪自动机数值仿真研究

枪械自动机是枪械主要组成部分,其动力学特性分析是自动机设计的关键技术。将Solidworks和ADAMS软件联合构建一个虚拟样机平台,建立了某突击步枪自动机多体动力学仿真模型,进行了数值仿真分析,仿真分析的结果与实验结果相比吻合很好,表明了该平台的正确性。构建的平台与方法可以得到自动机中任意构件的运动学和动力学特性,大大缩短了枪械设计周期并提高了设计准确性,为枪械自动机设计提供了定量依据,为枪械的研制提供了新的分析方法。     

基于有限脊波变换的图像融合方法

针对小波变换在进行图像处理时不能有效表示直线/曲线的奇异性问题,研究了能够很好表示二维或更高维奇异性的有限脊波变换的基本原理,讨论了将有限脊波变换应用于图像融合的可行性,提出了基于有限脊波变换方法进行图像融合的基本架构,并对变换系数的设置与融合过程的处理进行了详细说明。仿真实验的主客观性能比较表明,基于有限脊波变换的图像融合方法比基于金字塔变换和基于小波变换方法的融合效果要好得多。     

声表面波式小波器件对奇异性信号的研究

在研究声表面波式Morlet小波器件具有进行小波变换、消除白噪声和奇异性信号识别功能的基础上 ,将该器件用于对奇异性信号的提取和分析。通过某一航空发动机的故障实例说明了这种器件不仅可以对工业环境噪声、传输和中间处理单元造成的干扰信号进行滤波 ,有效地提高分析信号的信噪比 ,而且也实现了对故障信号的连续小波变换 ,最终完成了对奇异性信号的提取和识别。     

基于内模原理的Stewart平台干扰抑制控制设计

针对应用于某型飞行模拟器的Stewart平台,首先利用Newton-Euler逆向力公式对平台动力学方程中形式复杂的连杆动态特性进行补偿,得到形式简单的误差动态系统。然后,为抑制其受到的未知谐波干扰,设计带有自适应内模的任务空间轨迹跟踪控制器,使闭环系统能够抑制未知的谐波扰动,同时能够渐近跟踪期望轨迹。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于多目标遗传算法的冗余机械手逆解算法

提出一种新型的多目标优化遗传算法,该算法采用两种精英机制,加快了收敛速度,避免了在一般多目标遗传算法中难以处理的适应值分配过程,减小了计算资源的消耗。把所提算法应用于带有N个关节的冗余机械手运动学逆解问题,与传统的机械手逆解方法相比,所提算法不仅能够使得终端执行器精确到达期望位置,而且同时优化了机械手关节转动角度、柔顺性、安全性三个目标。仿真结果表明了所提算法的有效性。     

基于双尺度连续小波变换的二相编码信号识别

针对信号和噪声小波变换的模极大值在不同尺度上表现出截然不同的性质,提出一种利用粗细定位相结合的思想对二相编码信号奇异点实现精确定位的方法。该方法采用大尺度上的模极值点进行粗略定位奇异点出现的范围,并据此去除小尺度上的伪极值点,用小尺度上的模极值点精确定位奇异点出现的时刻。实验仿真比较了几种不同小波基函数下的算法性能,结果表明,该方法在采用db3小波基下对二相编码信号突变点的识别具有很好的效果。