漂浮基空间机械臂的反演滑模容错控制

讨论了载体位置不受控制的情况下,漂浮基三杆空间机械臂系统的滑模容错控制问题.选择合适的坐标系,利用拉格朗日第二动力学方程,结合系统质心定义,根据系统动量守恒原理,建立漂浮基三杆空间机械臂系统的动力学方程.依据非奇异滑模控制和积分滑模控制理论提出切换函数,基于反演的控制策略,结合高阶滑模控制理论,提出了一个新型的控制率,实现了对空间械臂系统的稳定控制.该控制方法同时具有了高阶滑模控制、非奇异滑模控制和积分滑模控制的特性,抖震小、非奇异并且响应速率快.为了实现在故障函数、故障大小未知的状态下,依旧能够实现稳定控制,提出了一个新的自适应率,该自适应率提高了系统对故障的容错能力.最后通过MATLAB仿真验证了所提出的控制方法的有效性,证明了在机械臂发生故障的情况下能够快速、稳定的实现轨迹控制,并且具有较高的精度.     

具有急回特性的曲柄摇杆机构的综合新探

针对目前具有急回特性的曲柄摇杆机构综合中存在的不足,对这类机构的图解法综合进行了深入的探讨,得到了行程速比系数和摇杆摆角取不同值时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型曲柄摇杆机构是否有解的判据,并给出用图解法综合具有急回特性的曲柄摇杆机构的方法.     

平面凸轮廓线曲率半径的插值求法

对于平面凸轮机构的运动分析可以用高副低代的方法将其转化成平面连杆机构来进行,而高副低代后关键的问题是如何在书籍平面凸轮廓线的基础上求解凸轮的曲率半径.另外,在平面凸轮机构的综合中,一般也要验算凸轮轮廓曲线的曲率半径.本文详细介绍了如何用斯梯林插值公式求解凸轮廓线为等间隔离散点的平面凸轮曲率半径方法,并给出了一个例子加以验证.     

三次样条插值在平面凸轮廓线曲率半径求解中的应用

对于平面凸轮机构的运动分析可以用高副低代的方法将其转化成平面连杆机构来进行,而高副低代后关键的问题是如何在已知平面凸轮廓线的基础上求解凸轮的曲率半径.另外,在平面凸轮机构的综合中,一般也要验算凸轮轮廓曲线的曲率半径.本文详细介绍了如何用三次样条插值法求解凸轮廓线为离散点的平面凸轮曲率半径方法,并给出了一个例子加以验证.     

载体位置、姿态均不受控的飘浮基柔性空间机器人的Terminal滑模控制

讨论了载体位置、姿态均不受控的飘浮基柔性空间机器人的Terminal滑模控制问题。为讨论既有柔性关节又有柔性臂的欠驱动系统,以一个具有两个柔性关节和一个柔性臂的飘浮基空间机器人为例,首先利用拉格朗日方程并结合系统总质心定义,得到了系统的动力学方程,然后利用奇异摄动法,将柔性空间机器人系统分解为一个柔性空间机械臂子系统和一个柔性关节快变子系统。以此为基础,提出了一种包含柔性空间机械臂子控制项和柔性关节快变子控制项的组合控制器。其中,柔性空间机械臂Terminal滑模子控制项实现了机械臂关节铰期望轨迹的跟踪,柔性关节快变子控制项使得快变子系统稳定在由柔性空间机械臂子控制项产生的机械臂关节轨迹上。系统的数值仿真结果表明,该方法能在抑制柔性关节的柔性振动的同时跟踪上机械臂关节期望轨迹。该控制方案的显著优点为不需要测量、反馈载体的位置、移动速度、移动加速度,同时可保证机械臂关节铰跟踪误差在任意指定有限时间内收敛到零。     

《机械原理》课程内容的探讨

就《机械原理》课程的某些内容(如：拆杆组的方法、矢量方程图解法的解题步骤、运动分析解析法的版本和方法、连杆机构的反转法设计、极位夹角、凸轮机构设计公式、组合机构的分类、齿轮齿顶圆半径公式、机械的平衡等)的取舍和叙述进行探讨,提出一些新的看法。     

《机械原理》课程内容的探讨

针对<机械原理>教材中某些内容的取舍和叙述,提出作者的意见.     

漂浮基柔性两杆空间机械臂基于状态观测器的鲁棒控制及振动控制

讨论了漂浮基柔性空间机械臂基于状态观测器的鲁棒控制及振动最优控制问题。首先通过合理选择联体坐标系,实现两柔性杆弹性变形之间的解耦;根据拉格朗日方程与动量守恒原理,建立了载体位置无控、姿态受控飘浮基两杆柔性空间机械臂系统的动力学方程。接着利用奇异摄动法,将这个柔性两杆空间机械臂系统分解为一个慢变子系统与一个快变子系统。以此为基础,提出了一个包含慢变控制项与快变控制项的复合控制器。利用动态滑模观测器得到慢变子系统的观测速度矢量,基于这个观测速度矢量设计系统的鲁棒慢变控制律来实现载体姿态、关节轨迹的跟踪。利用线性观测器得到快变子系统的观测速度矢量,基于这个观测速度矢量与线性系统的最优控制理论设计系统的快变控制力矩,实现两柔性杆振动的抑制。最后通过系统的数值仿真,证实了方法的有效性。     

摆动从动件凸轮-连杆组合机构的解析法设计

介绍了实现给定轨迹曲线的滚子摆动从动件凸轮－连杆组合机构的化廓线的解析法设计方法，特色是如何解决在设计中杆组模式改变的现象。     

基于自适应时延估计的空间机械臂连续非奇异终端滑模控制

针对载体位姿不受控的漂浮基刚性空间机器人系统,提出了一种基于自适应时延估计的连续非奇异终端滑模控制方法.首先针对传统时延估计技术在不同情况下一直使用一固定的动力学方程惯性矩阵估计值,导致系统控制效果退化的问题,利用自适应时延估计方法根据系统状态对该估计值进行调整,引入改进的连续非奇异快速终端滑模补偿自适应时延估计技术带来的误差,保证了滑模面的连续性与系统的非奇异性,同时提高了系统在接近滑模面时收敛速度,提高了系统控制精度.然后选取合适的李雅普诺夫函数进行稳定性分析,证明了控制方法的稳定性.最后用Matlab进行仿真验证,验证了该控制方案的有效性.