柔性基和柔性关节空间机器人双重自适应控制

为实现参数未知柔性基和柔性关节空间机器人的刚性运动控制及柔性振动抑制,提出一种基于非确定性等价原理的双重自适应控制方案.结合拉格朗日法、动量守恒原理及奇异摄动法,导出基座姿态受控模式下的系统动力学方程及其在双时间尺度下的快、慢变子系统.利用一类新型低通滤波信号对系统回归矩阵进行修正,针对慢变子系统设计一种可多参数调节的非确定性等价自适应控制策略,以实现参数未知工况下基座姿态及关节的轨迹跟踪.针对具有不确定性快变子系统,设计一种可使快变子系统渐近稳定、抑制基座和关节柔性振动的自适应控制策略.仿真结果验证了所提双重自适应控制方案在系统刚、柔性运动控制上的有效性.     

服务机器人手臂关节的模块化设计

设计出一种模块化机器人关节单元,可以完成同转运动,集直流电机驱动、控制及通信于一体.设计了由直流减速伺服电机和行星轮减速器组成的驱动系统,通过设计电机偏置传动实现中心孔走线,避免了机器人手臂控制电缆的磨损和缠绕问题.由单片机AT89S52、电机控制芯片LM629、电机驱动芯片LMD18200及增量式光电编码器完成了直流电机的控制,控制器局域网络(CAN)现场总线控制芯片SJA1000与CAN收发器PCA82C250组成的CAN总线串行通信系统减少了手臂内部的控制电缆线数量.经检测,该关节模块输出力矩为2 N·m,重复定位精度为±0.15°.     

人工肌肉多自由度弯曲柔性关节的仿生蛇形机器人

设计了一种由气体驱动的波壳伸缩式人工肌肉的、多方向弯曲的柔性关节,阐述了由此弯曲关节为基础的模块、及由多模块构成的蛇形机器人的设计思路.此关节原理采用万向节为柔性骨架,弹性的波壳受气压后轴向膨胀作为肌肉动力.给出了柔性关节的简单结构、蛇形机器人的基本构造、接受与控制系统的硬件组成,气体驱动系统的原理图以及旋转配气阀的结构.     

基于神经网络及综合电机特性的柔性关节空间机器人全阶滑模控制

研究了载体位置、姿态均不受控的自由漂浮柔性关节空间机器人机械臂轨迹跟踪及关节柔性振动主动抑制问题,利用系统动量、动量矩守恒关系及第二类Lagrange法,并综合考虑关节驱动电机特性,导出了其全系统动力学模型;然后基于奇异摄动理论将该动力学模型分解为描述机械臂刚性运动的慢变子系统及描述关节柔性振动的快变子系统,并结合关节电机输出力矩与电枢电流的关系,将对控制力矩的设计转化为对电流控制的设计。之后,针对关节柔性振动快变子系统,采用速度差值反馈控制方案对其进行了振动主动抑制;针对机械臂刚性运动慢变子系统,则基于RBF神经网络提出了一种全阶滑模控制方案;其中RBF神经网络用于逼近由系统不确定参数带来的未知非线性项,全阶滑模控制方案的引入在于使控制系统在兼备传统滑模控制方案鲁棒性强特点的同时,还能克服抖振问题。最后,系统数值仿真结果说明了所提方案的有效性。     

基于柔性关节的下肢康复机器人设计与分析

结合国内外现有的下肢康复产品及研究成果,研制了具有柔性关节的坐/卧式下肢康复机器人,采用摄像分析法进行步态分析,并对下肢康复机器人进行了动力学建模、分析及仿真.研究表明,下肢康复机器人对脑卒中患者的康复训练、脊髓损伤和截瘫、骨折患者的重新行走均能起到辅助作用,实现患者恒力恒速运动.      

柔性臂关节位置滑模变结构控制研究

研究了一种分级式柔性机械臂关节位置滑模变结构控制方案，首先推导了下位机关节位置伺服控制系统的数学模型，然后推导了在上位机上实现的滑模变结构控制率，并进行了实验研究。试验结果表明，该控制方案的弹性变形较少，有利于降低末端位置弹性振动。     

综合电机特性的柔性关节空间机器人全阶滑模控制

研究柔性关节空间机器人轨迹跟踪及关节柔性振动主动抑制问题.导出综合电机特性的动力学模型,且基于奇异摄动理论将其分解为快、慢变子系统.针对快变子系统,采用速度差值反馈控制;针对慢变子系统,提出一种基于径向基神经网络的全阶滑模控制.其中径向基神经网络用于逼近系统未知非线性项,全阶滑模兼备结构简单、鲁棒性强等优点的同时,还能克服抖振问题.系统数值仿真结果证明了所提方案的有效性.     

基于终端滑模的多关节机器人跟踪控制

针对具有不确定性干扰的多关节机器人系统的轨迹跟踪控制问题,利用终端滑模控制方法,给出了全局有限时间跟踪控制器设计;首先,根据多关节机器人动力学模型的特点,基于非奇异终端滑模控制技术并利用滑模设计思想,设计了轨迹跟踪滑模控制器;在该控制器的作用下,跟踪误差不仅能够在有限时间内从任意初始状态到达滑动面,而且也能在有限时间内沿着滑模收敛到原点;其次,由于所设计的控制器的非连续性,将会使得系统产生抖振现象;针对这个问题,利用修正的饱和函数来代替控制律中的符号函数,从而消除了系统的抖振问题;最后,仿真算例表明了该方法的有效性。     

单连杆弹性手臂控制的实验研究

介绍了单连杆弹性手臂的模型及控制，通过系统辨识得到系统模型，在此基础上进行控制．使单连杆弹性臂起、制动阶段弹性单连杆的振动得到有效的抑制，     

空间柔性双臂机器人的动力学建模及控制

空间柔性多臂机器人是一个高度非线性、强耦合的复杂动力学系统。该文首先基于假设模态法、拉格朗日方程和系统动量守恒,推导了自由浮动空间柔性双臂机器人协调操作刚性负载闭链系统的动力学模型,并利用位置-力混合控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,最后进行了动力学控制仿真,验证了方法的有效性。     

弹性手臂伺服控制系统的研究

本文应用滑模变结构理论,设计了一种应用于弹性手臂伺服系统的控制方法——四段式滑模加PI 复合控制方法.在电机最大力矩和速度受到限止情况下,通过滑模开关曲线选择,实现了响应时间最优.同时,为了消除系统的“颤抖”,当系统位置误度小于一定值时,用PI 控制代替滑模控制.实验结果表明,应用这种控制方法,系统的鲁棒性、响应时间和静态精度都有所提高.     

基于函数联接神经网络液压驱动机械手的自学习控制

针对两自由度液压驱动机械手的轨迹跟踪控制问题,分析研究了神经网络自适应控制的特点,在此基础上提出了基于函数联接神经网络液压驱动机械手的自学习控制结构与控制算法·其控制结构着重智能知识的加强;控制算法以PD形学习规则为基础,运算结果不是直接参与控制,而是根据控制器作用于系统之后所产生的误差及其微分对控制器作出评价和修正·仿真和实验研究都取得了比较好的控制效果·     

基于控制系统模型降阶的柔性机械臂模态截断技术

本文提出了基于均衡实现的柔性机械臂模态截断方法,求取了单连杆柔性机械臂状态空间表达式的均衡实现,并以此为依据对控制模型和动力学模型进行了截断,所得结果与实验结果一致。     

多重调质阻尼器制振性能及对桥梁抖振的控制

多重调质阻尼器（MTMD）是由多个具有不同频率、不同阻尼或不同质量的调质阻尼器构成的动力吸振器群,它对宽带激励下结构振动的控制效率在一定条件下要优于单调质阻尼器（STMD）．针对大跨桥梁在紊流风作用下的抖振特点,以上海杨浦大桥为例分析了MTMD的制振机理通过数值分析,讨论了MTMD的频率带宽、阻尼比以及频率比对减振效率和等效阻尼比的影响     

末端有集中质量的柔性机械臂的动力学与控制模型

本文首先用约束模态法结合拉普拉斯变换推导了末端有集中质量的Euler—Bernouli梁的特征方程、模态型函数及其正交条件,然后用拉格朗日结合假设模态法推导了末端有集中质量的单连杆柔性机械臂的动力学模型,并将此模型转换成了适于控制的状态空间表达式.     

柔性三坐标测量臂的标定技术研究

给出了一种柔性三坐标测量臂的机械结构、测量方程以及测量误差线性模型，依据高精度正交三坐标测量机提供的标准，运用最小二乘参数辨识法对测量臂进行标定，并较好地解决了测量臂基准坐标系与高精度正交三坐标测量机的坐标系不能完全重合的问题．给出了标定实验结果，并对结果进行了检验．由于所研制的测量臂采用了比较稳定的机械结构以及输出比较稳定的角度编码器，因此标定效果比较明显．比较标定前后的结果，所使用的标定模型能使测量臂的测量精度提高约20倍，具有较好的标定效果及实用性。     

机器人操作臂的动态特性研究

研究制作了两关节机器人操作臂，利用PD反馈控制法，对其进行了位置和轨迹跟踪实验，在测试数据和图形处理的基础上，利用梯度法从理论上分析确定其数学模型各参数的估计值，在计算机上完成仿真研究，试验结果验证了该模型能实现操作臂的位置、轨迹和速度等的精确控制。     

梁柱节点施工质量的控制

框架结构梁柱节点是框架结构抗震设防的重要部位。以山西明亮建筑装饰有限公司综合楼工程为例,阐述了节点施工质量的控制办法。指出,该工程优化了节点的模板支设,严格控制了混凝土的浇筑流程,较好地控制了梁柱节点的施工质量。     

基于面内充气筋的悬臂结构振动控制实验研究

提出一种基于充气加筋技术的振动半主动控制方法。充气筋易于折叠,其刚度随充气压力变化,为空间可展开柔性结构的振动控制提供了一种新的变结构控制手段。设计制作了2块板厚分别为5 mm和1 mm的柔性悬臂板作为被控主结构。针对每1个柔性悬臂板模型,分别设计制作了面内充气加筋装置,开展了相应的振动试验研究。试验结果验证了利用充气加筋方案进行柔性结构振动控制可行性。面内充气筋对悬臂板结构的高阶振动模态影响大于低阶模态,在附加刚度匹配适当的条件下,可有效抑制正弦激励所激发的高频模态振动,但难以抑制悬臂板结构受瞬态激励所激起的自由衰减振动。