基于自适应终端滑模控制器的机械手跟踪控制

针对具有不确定性的机械手轨迹跟踪控制问题,提出一种自适应二阶终端滑模控制器设计方法。设计一类非线性不确定系统的自适应二阶终端滑模算法,使得不连续符号函数包含在控制微分项,实际控制作用连续;采用自适应律克服不确定性上界未知问题,基于Lyapunov方法证明系统稳定性;针对机械手轨迹跟踪问题,基于所提出控制方法设计机械手自适应终端滑模控制方案;通过对双关节机械手轨迹跟踪仿真研究,验证所提出控制策略的有效性。     

基于旋量理论的移动机械手建模及轨迹跟踪

研究了非完整移动机械手系统的建模及轨迹跟踪控制方法.首先应用旋量理论建立了非完整移动机械手系统动力学模型,然后综合考虑移动平台和机械手子系统的动态,通过对控制系统的动态补偿和积分反步技术,设计了非完整移动机械手渐近稳定的轨迹跟踪控制器.系统分析和仿真表明所设计的控制器是有效的.     

基于S7-200 PLC的三维机械手控制设计

为了提高机械手在工业生产中定位的精度,提出了一种用步进电机驱动的三维机械手的装置。机械手手臂和躯干的运动用步进电机驱动,依靠接近开关以及光电编码器的精确定位,利用S7-200作为控制器来实现对机械手的控制。控制方案中详细论述机械手控制系统的硬件结构及软件实现方法。测试表明,该系统具有较高的应用价值。     

基于Unity3D的虚拟机器手仿真系统设计与实现

虚拟机械手仿真系统是虚拟试验技术在数字教学和研究方向的一个重要应用。此系统可直观观察机械手的工作状态并采集机械手工作数据,分析其机械结构、运动模型和操作方式。以爱普生C3六轴机械手为仿真原型,通过Solid Works和3DMax完成模型的建立与组装,利用Unity3D的物理引擎实现对六轴机械手的工作现场及原理进行仿真,创建一套虚拟的实时交互的六轴机械手仿真系统。此系统可以在虚拟环境下对机械手的工作进行实时仿真,并与真实机械手工作时保持了较高的一致性,具有低成本、可重复等优点。     

双臂机械手工作空间

双臂机械手与单臂机械手比较,能较好地完成装配和搬运重物等工作。当双臂机械手搬运物体从一个位置到另一个位置时,机架、两个臂和被夹持物体构成一个封闭系统。双臂机械手的运动将受到两手部夹持器与被夹持物体之间相对位置和姿态的影响。本文提出了确定双臂机械手搬运物体时的工作空间的方法。建立了数学模型和约束方程;提出了优化的目标函数和设计变量。在文中还研究了确定双臂机械手公共工作空间的方法。导出了双臂机械手公共工作空间的边界轮廓方程,最后给出一个数字实例来说明。     

多连杆柔性机械手控制的遗传算法

讨论了多连杆柔性机械手末端位置的控制问题,因为基于逆动力学的控制不易保证系统的稳定性,给出了一种非线性预测与刚性运动PD反馈相结合的混合控制器,由于控制器的参数较多,且呈复杂的非线性关系,传统设计方法难以保证控制器稳定性。提出一种基于遗传算法的设计方法,采用遗传算法选择控制器的参数,配置系统的极点,通过一个双连杆柔性机械手的仿真表明,采用遗传传算法设计的系统可实现多连杆预柔性机械手末端轨迹的准确跟踪,同时能消除柔性机械手的弹性振动。     

平面采掘机械手的运动分析

本文用多刚体系统动力学中Ｒ－Ｗ方法，对平面采掘机械手的树形结构系统有向图进行了研究，导出了以广义坐标表出的平面采掘机械手动力学规律。该规律有助于进行数值计算和程序设计。     

机械手动力学方程及优化设计

以机械手抓取物体为分析对象，以动力学Ｋａｎｅ方程为基础，建立机械手的动力学数学模型，导出机械人系统动力学方程，并提出机器人系统优化设计的一般方法。这种方法便于编程计算，算法简洁，对机器人的精密设计计算具有普遍适用意义。     

基于输出反馈线性化的机械手随动控制

为机械手线性化和随动控制设计了一种滑动模态扰动观测器.在观测系统状态的同时,估计由系统的非线性和模型的不确定性和外来的干扰所造成的广义扰动.它使非线性、强耦合的机械手系统可以仅靠关节角反馈实现线性化和解耦,且控制器的设计不依赖于机械手的精确模型.二连杆机械手仿真研究表明,在机械手荷载大范围变化的场合下,该控制器的随动控制性能优于采用全状态反馈线性化的控制器.     

基于ANFIS的弹药自动装填机械手轨迹跟踪

针对大口径自行火炮弹药自动装填机械手不确定性的复杂非线性系统,提出了一种基于自适应神经模糊推理(Adaptive Neuron-Fuzzy Inference System,ANFIS)的方法,对弹药自动装填机械手进行了运动学分析及轨迹跟踪仿真.该方法利用神经网络的学习机制补偿了模糊控制系统原有的缺点,前提参数采用误差反向传播法,结论参数采用最小二乘法.最后在Matlab中对弹药自动装填机械手进行了建模仿真.仿真与实验结果表明:该方法收敛速度快,泛化能力强,提高了弹药自动装填机械手的轨迹跟踪精度,能够满足实际要求,为进一步实现弹药自动装填机械手自适应控制打下基础.     

基于自适应神经网络的柔性关节机械臂控制

柔性关节机械臂系统是一个非线性高阶系统,且其动力学方程难以精确地获得。因此,提出一种以关节驱动电机的输入电压为控制量的自适应神经网络控制器,用于控制多连杆柔性关节机械臂系统。所提控制方法通过对柔性关节机械臂模型解耦得到关节转角关于电压的方程,以电压为系统控制输入。设计神经网络控制器用于逼近最优控制输入,并设计鲁棒控制器补偿逼近误差。该控制方法不再涉及复杂的动力学方程,因此能简化计算。相比已有控制方法,所提出的控制策略更简单、响应更快且更有效。并以二连杆柔性关节机械臂为例进行了仿真研究,结果证明了所提出控制方法的有效性。     

基于拟牛顿算法的空间机械臂姿态优化控制

为了研究机械臂系统在自由漂浮情况下的姿态控制问题,采用输入参数化的方法将连续量的最优控制问题转化为离散量的最优控制问题.利用拟牛顿算法确定最优控制输入信号,可以得到非完整系统运动的优化轨迹.通过数值仿真,表明对于类似的问题该算法是可行的.     

柔性机械臂结构控制一体化设计

综合考虑机械结构和控制器对系统性能的影响,采用结构与控制一体化设计方法对单连杆柔性机械臂系统进行了研究,同时优化设计参数包括柔性机械臂结构参数和控制器参数.为兼顾系统鲁棒性和抑制末端柔性振动性能,采用H_∞鲁棒控制器.结构设计变量的参数寻优采用智能优化算法.设计结果表明.柔性机械臂具有非均匀截面梁结构,设计的控制器对系统参数的不确定性有较好的鲁棒性.     

Integrated Optimal Model of Structure and Control of the Single Arm Manipulator

Inthemodernmechatronicalsystem,moreand morestringentperformancerequirementsarepro posedinadvancedapplication.Theyresultinasitua tionwherecontrolsystemsinteractwiththeflexibili tyofthestructure.Thisisespeciallytrueforthehigh precisionmechatronicalsystem,suchastheindustrial robot,devicesformicroelectronicmanufacture,disc drive,etc.Inthesesituations,itisessentialtoinves tigatecarefullytheinteractionbetweenthecontrol systemandthemechanicalstructure.Since1990s,anumberofstudiesonintegrated structure…     

双连杆柔性臂自适应模糊滑模控制

为使控制系统在负载和杆长变化时仍能快速、准确地跟踪期望轨迹,基于奇异摄动模型将双连杆柔性臂系统分解为慢变、快变2个子系统,提出了一种慢变子系统采用自适应模糊滑模控制、快变子系统采用最优控制的混合控制方法。其中自适应算法在线估计未知参数,模糊控制用来抑制由滑模控制引起的振动。仿真结果表明,该方法不仅能实现柔性臂轨迹的快速、准确跟踪,而且能有效地抑制弹性振动,并且对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。该方法的特点是对系统中各个等效的摄动参数分别进行自适应估计和补偿,因而控制算法简单,易于工程实现。     

空间机械臂姿态运动规划的粒子群方法

空间自由漂浮的航天器系统在忽略外力矩的作用时,系统因对总质心的角动量矩守恒而成为非完整系统.基于这样的特性,讨论了带双臂航天器姿态运动的控制问题.利用粒子群算法确定最优控制输入信号,得到了系统非完整运动的优化轨迹.通过数值仿真,表明该算法解决空间机械臂非完整运动规划问题是有效的.     

气动爬缆机械手的研究和设计

研究并设计了一种气动爬缆机械手的基本机构和控制系统,分析了其工作原理和安全性。该机械手结构简单,制造成本低,具有良好的应用前景。     

一类平面欠驱动机械系统控制方法综述

欠驱动机械系统是机器人和非线性系统控制的研究热点,笔者对一类含有单一被动关节的平面欠驱动机械臂系统的控制方法的研究现状进行综述。给出了平面欠驱动机械臂的动力学模型和结构特点,并介绍了积分特性;根据积分特性将平面欠驱动机械臂分为完整系统、一阶非完整系统和二阶非完整系统, 并对现有运动控制方法展开分析和讨论;在此基础上,对平面欠驱动机械臂系统控制存在的问题进行了简要分析,针对未来研究方向进行了展望,如统一的控制策略,多被动关节平面机械臂控制,多平面欠驱动机械臂控制,空间欠驱动机械臂控制,鲁棒策略和实验验证。     

机械手最优关节的显著性研究

运用正交试验设计原理验证了用冗余度法所确定的最优关节对机械手姿态影响的显著性，结果表明，冗余度法用于求解机械手最优关节是有效的     

蒸汽发生器检修机械手运动学逆解

以蒸汽发生器检修机械手的运动学求解为目的,提出了一种代数法和数值解法相结合的逆解方法,在保证解的精确性的同时对解进行了合理优化,使得求解过程快速准确.该机械手虽然是6自由度机械手,但由于其结构和工作性质的特殊性,使其具有冗余机械手的特性,因此其逆解变得更加复杂.提出了一种代数法和数值解法相结合的逆解方法,对于数值解法,文中给出了基于非单调信赖域算法的最优化问题求解方法,该方法不仅具有牛顿法的快速收敛性,又有理想的总体收敛特性,使求解过程更加顺利.