DLR/HIT Ⅱ灵巧手控制系统及基关节同步控制

针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP&FPGA的多层控制系统。将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT Ⅱ五指机器人灵巧手得以实现。对于手指基关节差分齿轮的运动协调问题,设计了包含速度和加速度前馈项、同步误差和位置误差反馈项以及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制器,该控制器不需要精确的动力学模型。经与传统的非同步控制PD加摩擦力补偿控制和轨迹跟踪控制对比,实验验证了所设计的控制系统及交叉耦合同步控制器的有效性。     

DLR/HIT II灵巧手控制系统及基关节同步控制

针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP＆FPGA的多层控制系统.将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT II五指机器人灵巧手得以实现.对于手指基关节差分齿轮的运动协调问题,设计了包含速度和加速度前馈项、同步误差和位置误差反馈项以及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制器,该控制器不需要精确的动力学模型.经与传统的非同步控制PD加摩擦力补偿控制和轨迹跟踪控制对比,实验验证了所设计的控制系统及交叉耦合同步控制器的有效性.     

HIT机器人灵巧手基关节位置/力矩控制

研究了HIT机器人灵巧手手指基关节的位置和力矩控制,给出了在自由空间中,位置跟踪控制根据误差大小用一个加权因子,把PID和滑模变控制(VSC)结合起来的方法,达到良好的位置跟踪效果。在约束空间中的阻抗力矩控制,通过改变阻抗参数达到控制接触力大小的目的。     

柔性关节机器人奇异摄动控制

传统的奇异摄动控制方法仅适用于关节柔性较小的机器人.针对这一问题,设计了关节柔性补偿器,以提高关节的等效刚度、消除关节柔性对该方法的限制,并将奇异摄动方法推广应用于具有一般关节柔性的机器人系统中.设计了自适应控制规律完成对慢子系统的控制,以保证轨迹误差的渐近跟踪.该控制策略不限制关节柔性大小,并且不需要连杆加速度及其微分信号,便于工程应用.以柔性关节机器人为研究对象进行了实验研究.实验结果表明,对于慢子系统采用PD、计算力矩和自适应控制,本文的控制策略比传统的奇异摄动方案更有效.     

基于摩擦模型的机器人力/位安全控制方法研究

针对机器人力/位控制应用的安全问题,提出一种基于动力学模型的快速实用机器人碰撞检测算法.首先,设计机器人力/位安全控制方案,建立基于动力学的碰撞检测数学模型;然后,基于静态LuGre摩擦模型辨识和补偿机器人关节摩擦力,设计简化的机器人力/位控制碰撞检测模型;最后,以轻型工业机械臂为实验平台,让机器人执行力/位控制与人类发生碰撞以验证算法的有效性.实验结果表明,提出方法可检测机器人各连杆发生4N·m以上的异常碰撞,能够有效地实现机器人力/位安全控制,具有一定的工程参考价值.     

基于神经网络的自主水下机器人动态反馈控制

针对自主水下机器人数学模型的强非线性及所受海流干扰无法确定等特点,设计了基于神经网络补偿器的动态反馈控制算法.通过对自主水下机器人系统数学模型研究,将系统分解为近似线性部分与非线性不确定部分.通过动态反馈控制实现对分解出的近似线性部分进行初步控制,利用神经网络所具有的自适应控制实现对不确定模型与干扰项进行补偿控制,提高...     

新型串联弹性驱动器设计与速度控制

针对机械臂与环境间的交互性和安全性问题,设计一种新型串联弹性驱动器(series elastic actuator,SEA)。通过设计平面型扭转弹性元件替代传统弹簧,使得驱动器具有较高的集成度。弹性元件的引入降低了传动机构阻抗上限,增强了对外界环境的顺应能力。为了提高SEA速度控制精确度,提出采用BP神经网络控制的方法,通过补偿负载的重力等非线性特性,以实现基于SEA力矩控制模式下的稳定速度控制。实验结果验证了驱动器良好的速度跟随性和顺应性,实现了与环境之间的安全交互。这类驱动器在腿式机器人、外骨骼机器人和工业机械臂中有着良好的应用前景。     

直线电动机动态摩擦力补偿和控制方法研究

由于直线电动机系统具有模型不确定、参数时变、动力非线性等特点,再加上外部干扰因素的影响,导致直线电动机的控制性能明显下降。针对动态摩擦力的非线性对直线电动机的影响,建立了直线电动机改进LuGre动态摩擦力模型,并讨论了所建模型的几种特性;结合上述模型和自适应鲁棒控制技术,提出了一种基于改进LuGre模型的直线电动机动态摩擦力补偿方法,并设计了一种稳定的不可测内状态观测器;最后,在低速和高速条件下进行了实验研究。实验结果验证了模型补偿和自适应鲁棒控制算法的有效性。     

一种虚拟同步发电机自适应阻尼补偿方法

针对系统电感对虚拟同步发电机控制系统存在等效负阻尼效应的问题,提出了一种自适应阻尼补偿方法。首先,基于虚拟同步发电机控制技术,通过dq变换和小信号分析建立系统的动态电磁方程和动态小信号模型。然后利用电磁转矩偏差分解出同步力矩系数和等效阻尼系数。最后根据等效负阻尼的产生机制,在有功-频率调节器中加入以系统频率、虚拟阻抗为自适应控制变量的阻尼补偿模块,实现对虚拟同步发电机阻尼的自适应补偿。通过Matlab/Simulink仿真,并与基于传统的虚拟同步发电机控制方法及基于虚拟阻抗补偿方法等方法所获得的结果进行比较,表明文章所提出的自适应阻尼补偿方法具有更强的稳定性和更快的响应速度,验证了方法的有效性。     

孤网储能系统电流均分与直流母线电压稳定的控制策略

针对传统下垂控制在含分布式储能系统的孤立直流微网中难以同时实现电流均分、母线电压稳定及充放电一致性3个方面整体要求的问题,对传统下垂控制进行改进。综合考虑3个维度,提出基于自适应虚拟阻抗与前馈补偿的模糊下垂控制策略。针对3个指标,分别提出基于自适应虚拟阻抗的电流均分控制、基于前馈补偿的电压稳定控制和基于模糊机制的储能荷电状态均衡控制。最后,在Matlab/Simulink平台构建光储荷孤网仿真模型,综合模拟了系统不同工况下的运行情况,结果验证了所提策略的有效性和可靠性。