带有迟滞非线性的气动运动模拟平台自抗扰轨迹跟踪控制

针对带有迟滞非线性的气动运动模拟平台的轨迹跟踪提出了带有切换扩张状态观测器的自抗扰控制方法。气动运动模拟平台的迟滞非线性特性主要指气动人工肌肉在正向充气反向放气时长度和拉力曲线的差异。针对此特性设计了切换扩张状态观测器来估计和补偿模型非线性,分别对于气动人工肌肉正反向充放气的不同模型采用不同的观测器增益,以提高状态估计效果,减小跟踪误差。进一步,设计了状态误差反馈控制器,得到了基于切换扩张状态观测器的二阶非线性动态系统全局有界稳定的充分条件。最后实验结果证实了所设计的切换扩张状态观测器的实际效果。     

基于图像分析的多参数物料检测系统研究

针对物料传输系统中被检物料形状尺寸多样性、包装破损情况识别难等问题,以LabVIEW和NI Vision为开发平台,设计了一套物料多参数检测系统。该系统集CCD摄像机、光电传感器、超声测距传感器、称重传感器等多传感于一体,可根据用户的工作要求对传送带的运动方向和运动速度进行控制,对物料重量、高度进行检测;利用形态学滤波与边缘检测等图像处理的方法,对物料在传送带上的传输速度、传输量、尺寸以及包装是否破损等情况进行检测;所有检测结果通过人机交互界面进行显示,同时对参数信息进行统一存储,以备用户查用。研究结果表明,该系统运行稳定,操作简单,各参数平均测量误差在测量范围的5%以内,可检测最小破损面积为1 cm2,满足实际应用要求,有效提高了生产线的物料检测效率。     

气动人工肌肉驱动单关节机械臂的自抗扰控制

针对气动人工肌肉驱动单关节机械臂存在严重的非线性问题,提出一种自抗扰控制策略,来改善单关节机械臂的控制效果。对于给出的不精确系统模型,首先利用跟踪微分器安排输入信号的过渡过程,从而有效地解决了系统的快速性和超调之间的矛盾;其次利用扩张状态观测器观估计出系统状态以及系统的非线性和外部扰动,并对其进行补偿;最后设计了带扩张状态补偿的非线性误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能。实验结果表明,该控制方法在气动单关节机械臂关节关节角度控制方面具有良好的控制效果。     

线性自抗扰气缸位置伺服控制研究

针对气动伺服系统复杂的非线性问题,提出了一种线性自抗扰控制策略对气动伺服系统进行位置控制。利用线性自抗扰控制器不依赖于被控对象精确数学模型的特点,解决被控气动系统内外各种不确定性,设计了线性扩张状态观测器来估计和补偿系统的全部干扰,同时给出了线性状态误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能。证明了线性扩张状态观测器的收敛性和闭环系统的镇定性。应用线性自抗扰控制策略与PID控制策略在气缸伺服系统中进行实验、比较,实验结果表明所设计的线性自抗扰控制器具有良好的控制效果。     

基于改进双边滤波的气体泄漏检测

针对传统泄漏检测方法效率低、鲁棒性差的问题,提出了一种基于红外图像技术的气体泄漏检测方法。该方法根据被测容器充气前后的红外图像的信息差异,对获得的热像图进行背景估计、差分,以及目标与噪声的辨别,利用基于改进的双边滤波算法实现对泄漏点的检测与定位。实验证明：双边滤波算法对背景的预测具有鲁棒性,通过目标与噪声的扩散性区别分辨出目标,实现对泄漏点的准确定位。     

利用气缸排气进行真空发生的实验研究

介绍了利用气缸排气系统进行真空发生实验的工作原理,研究了气源压力、调速阀有效截面积、喷嘴口径对气缸运动情况及容器内真空度的影响.实验表明:将固定真空系统加到运动系统中,对原系统产生固有影响;真空发生器一定,气源压力和调速阀有效截面积增大到一定值后,继续增大,对产生真空度几乎无影响等.该实验研究对实际气动系统的节能应用具有一定的指导意义.     

多路阀异形阀口结构对微动特性影响研究

针对负载敏感比例多路阀在小开口处流量分辨率低导致的负载窜动的问题,采用理论推导和计算流体动力学方法(CFD)仿真的方法,对主阀阀口过流面积进行了研究,获得了阀口结构对微动特性的影响规律,即减小阀芯小开口处锥角可以减小节流口面积梯度,进而优化微动特性。据此设计了一款新的阀芯,并对新旧阀芯进行实验对比研究。研究结果表明:通过减小主阀小开口处过流面积梯度可以实现流量缓慢平稳变化,提高流量控制精度,增加执行机构启动平稳性,实现比例多路阀微动特性优化。