基于虚位移分解与伺服轨迹约束的机械系统跟踪控制

建立在Udwadia和Kalaba方程上的伺服约束跟踪控制方法要求系统的初始条件必须与跟踪约束方程相容。针对该问题,利用广义虚位移投影分解方法,将跟踪约束误差转化为广义坐标误差与广义速度误差,通过提出系统跟踪控制总误差的概念,提出一种可以消除该误差的控制力计算方法。该方法可以实现对系统初始误差的补偿。利用该算法对系统初始跟踪误差的可控性,将其与基于Udwadia和Kalaba方程的伺服约束跟踪控制算法结合,实现了不相容初始条件下的约束系统轨迹跟踪控制。以平面2自由度机械手臂为仿真算例,对该控制算法在轨迹跟踪控制中的应用进行仿真研究。仿真结果表明,该方法可以解决机械系统跟踪控制中的初值不相容问题,同时对约束违约进行了抑制,提高了控制精度及稳定性。     

具有状态约束的电液伺服系统模型参考鲁棒自适应控制

针对电液伺服系统中的模型不确定性和状态约束问题,设计了一种模型参考鲁棒自适应控制(MRRAC)方法。将电液伺服系统的近似模型作为模型预测控制(MPC)的设计对象,在设计过程中考虑状态约束,并生成受约束的状态期望,作为后续伺服控制方法的参考指令。为了克服液压系统中的模型不确定性,基于反步法设计了鲁棒自适应控制器(RAC),实现了兼顾模型不确定性和状态约束的伺服控制。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计控制策略的闭环渐近稳定性,且系统所有信号均有界。仿真结果表明,控制器对于系统模型不确定性具有较强的鲁棒性,且可实现对指定状态的有效约束,充分验证了该控制策略的有效性。     

基于速度约束的五杆式人机合作机器人控制策略研究

提出了基于速度约束的机器人控制策略,该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度,计算出控制量,实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真,结果表明该控制策略可以实现人机合作机器人对轨迹虚拟约束控制的要求。
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机械臂系统鲁棒控制轨迹跟踪

针对具有不确定性的机械臂系统的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于Udwadia-Kalaba方程的鲁棒控制算法,可以在不引入拉格朗日乘子的情况下求解机械臂的关节约束力,该控制算法可抑制机械臂系统中不确定性的影响,并经过Lyapunov理论严格证明表明该控制算法能够保证系统的稳定性。为了验证该控制方法的有效性和鲁棒性,针对平面二自由度机械臂系统进行了仿真试验。仿真结果表明：在轨迹约束初始条件不相容的情况下,该控制算法能够克服系统不确定性的影响,控制机械臂跟踪期望轨迹精确运动。     

基于指令滤波的机械臂有限时间输出约束阻抗控制

提出一种基于指令滤波的机械臂有限时间输出约束阻抗控制方法.通过阻抗控制技术来解决机械臂与环境之间的相互作用,使机械臂跟踪期望轨迹.通过有限时间控制提高机械臂控制的响应速度,缩小跟踪误差,并引入障碍Lyapunov函数对机械臂末端输出状态进行约束.采用模糊自适应技术处理机械臂系统中的未知摩擦量和外部扰动量.仿真结果表明:该方法实现了对期望轨迹的有效跟踪控制,并且使机械臂输出状态都限制在预定义的约束空间中,具有更快的响应速度和更好的跟踪效果.     

基于投影法的约束违约抑制研究

针对解算动力学方程时存在的约束违约问题,给出了一种将投影法与Udwadia-Kalaba方程相结合的方法.该方法将系统零阶、1阶广义变量的数值解向由约束方程定义的约束流形投影,进而获得数值解的偏移量,再将其转化为系统的约束力,并将其融入Udwadia-Kalaba方程,以达到抑制约束违约的目的.与仅考虑1阶约束方程的改...     

基于双超越离合器的合作机器人建模及仿真

根据合作机器人(Collaborative robot,Cobot)与人合作的特点,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型和控制模型,并对其特性进行了仿真分析。在此基础上建立了Cobot轨迹控制的模型和仿真模型,对 Cobot跟踪期望轨迹进行了仿真研究。仿真结果表明,Cobot能够跟踪期望轨迹,具有被动的约束特性,能够实现与人合作。这种Cobot可以应用在物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合。     

用于物料搬运和装配的合作机器人建模及仿真

根据合作机器人(Cobot)的特点,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型,并对其进行了仿真分析,在此基础上建立了 Cobot 轨迹的控制模型.对 Cobot 跟踪期望轨迹进行了仿真研究.仿真结果表明,Cobot 能够跟踪期望轨迹,具有被动的约束特性,能够实现与人合作.研究的这种 Cobot 模型可以应用在物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合.     

一类比值系统的约束广义预测控制

比值系统中直接受控的是副流量,而作为过程模型的输入量的比值并不直接可控,因此当主流量未知且副流量存在约束时,普通约束广义预测控制无法直接应用于比值系统.论文分析了比值系统的特点,根据主流量的预测模型,给出了比值系统的约束条件,将约束广义预测控制推广到比值系统,并运用误差预测修正办法实现了对约束条件的校正.仿真结果表明了该控制方法的有效性.     

基于动约束求解的协同设计研究

协同设计是由多功能小组共同参与到产品开发过程中的设计方式 ,良好的任务关联和分解是协同设计的前提和保证 ,任务分解使多功能小组之间必然存在许多的相互制约、相互依赖的关系可以通过约束网络图清晰地表达 ,这样设计问题就成为一个约束求解问题 ,本文在分析了约束求解的研究现状和不足的基础上 ,提出了一种基于动约束的约束求解方法     

约束网络及约束传播技术在并行设计中的应用研究

探讨人工智能中的约束网络及约束传播技术的并行设计中的应用,先将设计变量构成约束网络,通过约束传播技术使得设计变量趋于精确,并将推理依据进行记录,在发生冲突时系统呆以根据所记录的约束来源协调设计过程,达到协同设计的目的。     

求解三维装配几何约束闭环系统的约束变换方法

采用等价性分析方法消除三维几何约束系统中的伪约束闭环,并将几何约束图分解为单边子图、独立闭环子图和耦合闭环子图;采用螺旋理论识别出装配几何约束组合对应的运动副约束,将约束闭环子图映射为运动副约束图;通过分析运动副约束图的拓扑结构选择切除约束,建立装配几何约束闭环系统的相对坐标表达,将约束闭环系统的整体迭代求解转换为切除部分约束与相对坐标的迭代求解。该方法降低了数值迭代求解的规模,考虑了约束方向对求解结果的影响,既提高了约束求解的效率和稳定性,又保证了约束求解结果的正确性。     

基于粘性目标约束和外极约束的自由曲面三维轮廓术

准确地获取实体的三维信息一直是精密测试，CAD／CAM，机器人导向等领域的重要课题，本文提出了一种新的基于粘性目标约束和外极约束的自由曲面立体视觉测量方法，这种方法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题，外极约束将可能的侯选点限制于直线分布，引入粘性目标用以确定光栅条纹的级次，这种方法极大地减小图像匹配的运算量，同时减小了错误匹配的概率，实现表明，采用光栅投影主动视觉传感器能高效准确地测量自由曲面的三维轮廓。     

约束最小二乘法

为了准确、实时地估计出有突变时载体的状态,设计一种新的方法-约束最小二乘法,并且给出了递推形式.实验仿真表明有状态突变时该方法优于卡尔曼滤波,无状态突变时估计结果与卡尔曼滤波估计结果相当.     

基于约束图谱旋量分析方法的调平机构约束设计

约束图谱分析方法从自由度和约束的视角处理机械设计问题,由于自由度和约束概念的一般性,因而该方法对机械设计问题具有广泛的指导意义。从刚性机构及机械接口通用设计方法角度,将旋量理论应用于约束图谱分析方法研究,采用纯力旋量表示点接触约束,采用运动旋量表示自由度,给出约束图谱分析几何概念的旋量描述;基于互易旋量,提出自由度超平面的概念,用以描述点接触约束的单向性,给出并联机构自由度分析及串联机构约束分析方法;在此基础上,提出自由度线等价原则及自由度约束互补原则的代数基础,由此形成集成几何概念的约束图谱旋量分析方法。以光刻机调平机构为例开展应用研究,指出常用2-SPS&1-SP调平机构欠约束和欠确定运动问题,进而提出1-PSV&1-PSE&1-S调平机构,介绍约束图谱旋量分析方法在机构约束设计问题中的应用。     

Adaptive Control Constraint of Machining Processes

Adaptive control constraint is one of the machining process control types. In this paper, the major adaptive control constraint systems are discussed, based on the feedback control, parameter adaptive control/self-tuning control, model reference adaptive control, variable structure control/sliding mode control, neural network control, and fuzzy control. Their typical applications to constant cutting force control system are also described, and some recent experiment results are presented.     

优化法求解几何约束的问题

几何约束的求解对于变量设计系统是最为关键的问题 ,提出用优化求解的方法来求解循环约束 ,一定程度上克服了Newton -Raphson算法的不稳定性 ,且可较容易地求解欠约束和过约束的问题     

基于外极线约束条件的视频判读方法

由于人眼视觉定位误差影响,导致人工进行光电经纬仪视频图像目标特征点匹配偏差较大.为了满足目标特征点的空间匹配一致性要求,提出了一种基于外极线约束条件新的视频图像判读处理模式.该模式利用两台经纬仪视频图像目标特征点的外极线对应关系和目标距离估计信息,将寻找对应特征点的搜索空间限制在外极线附近极小区域.实验结果表明,这样既可提高特征点的搜索速度,也可以提高特征点的判读精度,降低多目标的误匹配几率.     

模板表示的约束信息可视化

在基于模板的冷冲模CAD系统研发的基础上，分类工程设计的约束，给出以模板为载体、多种知识表述方法相结合的约束信息表示形式，基于这种表示，同时依据工程约束层次性的特点，提出了一种约束信息层次可视化模型，并给出其实现冷冲模约束可视化原型系统CCVS。     

UGⅡ中约束的分类与应用

通过介绍UGⅡ中约束的种类,指出设计过程中建立正确的约束关系是设计人员准确表达设计意图的前提,从便于理解和应用的角度将UGⅡ中的约束分为零件层次的约束和部件层次的约束,描述了这二个层次约束的具体内容和作用,并通过实例加以说明。