串联机械臂结构优化方法

为解决串联机械臂结构优化问题,提出一种基于工作空间和能量消耗综合指标的机械臂结构优化方法.该方法在机械臂原有结构设计的基础上,以满足原有全局性能指标约束为前提,以机械臂工作空间和特定工作区域上的能量消耗为性能指标,利用遗传算法优化机械臂结构参数,使优化后的机械臂不但具有原设计工作空间特性,而且运行能量消耗最优;推导了基于工作空间和能量消耗的综合性能指标计算方法,并给出基于实数编码遗传算法的机械臂结构优化算法.在某6R型串联机械臂结构优化上的应用结果表明：该机械臂结构优化方法能有效地优化机械臂结构,减小运行能量消耗,优化结果能够满足预定工作空间特性约束.     

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.     

空间机械臂地面实验系统

为了测试可重构空间机械臂的性能,开发了空间机械臂地面实验系统.该系统采用气浮轴承实现空间机械臂的3维运动,该方法不需要对空间机械臂结构进行改造,且易于实现.采用该系统可以测量空间机械臂的整体性能,包括整体功耗测试,运动学、逆运动学算法验证及位姿精度测试.提出了一种基于三坐标测量机的空间机械臂位姿精度的测量方法,该方法操作简单、方便.基于上述方法建立了6自由度空间机械臂的地面试验系统,测试结果表明空间机械臂的功耗、绝对定位、定姿精度等指标均满足设计指标要求.     

串联机器人机械臂工作空间与结构参数的分析

现代工业中,应用的重要的创新性技术之一即为机器人,研究机器人工作同时兼具科研价值与社会价值,会深远的影响社会及经济的发展.串联机器人是机器人中的一种类型,其机械臂工作空间与结构参数主要体现出了其工作性能,通过分析这两种属性后,可对串联机器人运动灵活程度做出准确的了解.基于此,本文即对串联机器人机械臂工作空间与结构参数做出分析.     

冗余度机械臂容错操作中关节速度突变

为了减小关节速度突变,改善机械臂容错操作的运动平稳性并提高其操作精度,根据关节速度突变这一指标,提出了使速度突变极小化的容错运动规划算法,并利用PowerCube 4R空间机械臂和Optotrak三维动态测量系统建立了一个实验平台,实测出了容错操作中由关节速度突变引起的机械臂末端的运动误差。研究结果表明,在对机械臂进行锁定关节的容错操作时存在关节速度突变,这种突变严重影响了机械臂末端的运动精度,利用该算法可以有效地减小关节速度突变。     

苹果采摘机器人机械臂优化设计及仿真

为了提高苹果采摘机器人的收获空间和采摘效率,减小机械臂的操作空间和结构尺寸,以适应果树的非结构化环境,结合苹果果树的特点和生长环境,采用参数化分析方法,探讨了机器人基座高度、采摘距离与机械臂长度、转角和操作空间、工作空间之间的关系,优化了苹果采摘机械臂结构参数,在求解位移正逆解和雅克比矩阵基础上,通过ADAMS和MATLAB建立了集三维实体设计、动力学建模、PD控制于一体的交互式仿真系统.仿真结果表明,在满足果园采摘条件的前提下,该机械臂结构简单、紧凑,能收获目标区域内90.2%以上的果实,以最优结构尺寸获得了最佳收获空间.     

基于故障在线估计的可重构机械臂分散容错控制

为了降低可重构机械臂模块关节执行器和传感器故障对其控制性能的影响,提出了一种基于故障在线估计的分散容错控制方法。基于可重构机械臂的模块化属性和Lyapunov稳定性理论,设计了分散自适应滑模观测器以实现执行器和传感器故障的在线自适应估计。同时采用神经网络对子系统非线性项进行逼近和补偿,并结合非奇异快速Terminal滑模思想实现了分散容错控制。最后,采用两种不同构形的三自由度可重构机械臂进行了仿真试验,结果表明,所设计的容错控制方法是有效的。     

刚-柔性机械臂动力学建模及其动力学特性研究

根据假设模态法,对刚-柔性机械臂系统进行了位形表达及运动学分析.基于Kane方程,建立了刚-柔性机械臂系统的动力学模型.数值仿真结果表明,截取前二阶模态即可满足刚-柔性机械臂系统的精度要求;分析了柔性机械臂的结构参数、材料参数和驱动力矩对其动力学特性的影响.研究结果表明:通过采用矩形截面,采用较大弹性模量的材料,减小外部施加的驱动力矩,避免驱动力矩产生突变,可以有效地提高刚-柔性机械臂系统的动力学性能.     

基于调和场的连续型机械臂运动规划

为解决连续型机械臂在复杂空间环境中路径规划困难和路径跟随过程中难以计算关节空间参数的问题,本文提出一种基于调和场的多点协调运动规划方法.该方法利用调和函数在二维笛卡尔空间建立多障碍物的调和场,解决了传统人工势场法陷入局部最小值问题,使连续型机械臂末端规划出无碰撞路径.选取机械臂上多个特殊点,将参考路径上的点作为汇点,这些汇点随机械臂靠近目标而不断更新,通过汇点对特殊点的吸引和障碍物对特殊点的排斥使连续型机械臂完成操作任务.对4段连续型机械臂模型进行MATLAB仿真试验,结果表明,连续型机械臂多点协调运动规划方法能有效满足任务要求,且机械臂末端与参考轨迹误差控制在5.6%以内.     

考虑压电传感片故障的柔性机械臂振动容错控制

针对柔性机械臂结构振动控制中可能出现的压电器件故障问题,以提高系统可靠性和稳定性为主要研究目标,提出了一种集小波神经网络与取代控制技术相结合的容错控制方法. 首先设计了3种粘贴不同故障压电片的机械臂结构;然后采用小波包对各种故障压电片进行特征提取,通过径向基函数网络进行特征识别;再根据故障类型,选用硬件取代控制或基于一种新型非线性滑模观测器的软件取代控制;最后通过NI CRIO平台进行的容错控制实验结果表明,传感器件故障诊断的置信度达到0.9,前两阶振动模态的抑制效果达到10 dB以上.     

冗余度机器人容错操作中关节相对速度突变影响因素

为了减小机器人锁定故障关节时刻的关节相对速度突变,运用退化条件数作为容错性能指标,分别以平面3R和空间4R机器人为仿真对象,分析研究了影响关节相对速度突变的主要因素.仿真结果表明,性能指标、末端初始点、末端速度、关节初始角度和末端轨迹均影响机器人的关节相对速度突变,并提出了减小机器人关节相对速度突变的具体方法.     

加权最小范数法在单冗余度机器人容错算法中的应用

利用梯度投影法对冗余度机器人进行容错轨迹规划时,常常导致关节速度变化较大,为解决这一问题,将加权最小范数法引入到容错轨迹规划中．理论分析及ＢＵＡＡ－ＲＲ七自由度机器人的仿真研究结果表明,利用加权最小范数法可以获得更平滑的关节速度,这说明它是一种有效的容错轨迹规划算法．     

线控转向汽车直流电机的故障诊断与容错控制

针对线控转向汽车容错控制研究的需要,建立了线控转向系统的直流电机模型.根据电机模型,用最小二乘法离线辨识相应的参数值,再以自适应渐消卡尔曼滤波技术为基础,在线估计相应参数,通过二者的残差,实现电机的故障诊断与容错控制.并在以上的研究基础上,对提出的故障诊断与容错控制方法进行了实车试验验证,结果表明:该方法可应用于线控转...     

容错技术与自动变速控制

自动变速控制是一项工作可靠性要求较高的控制系统,该系统在软硬件上使用了控制系统中的容错技术,如传感器容错技术、ECU容错技术等,使系统能够自动恢复正常运行,提高自动变速系统的可靠性和安全性.     

容错型质量厚度传感器及其容错策略

介绍了一种作者提出的容错型质量厚度传感器的原理及性能，给出了应用卡尔曼滤波器的传感器故障诊断算法，与容错型质量厚度传感器结合，实现了对传感器部分部件故障的容错，从而提高了传感器的可靠性。结合造纸过程的仿真研究表明，文中所给的诊断和容错方法，能及时准确探明并隔离出传感器故障，使传感器在正常及部分故障时，均能给出可靠的测量值。     

过程控制系统中的容错技术

火力发电厂过程控制系统的可靠性随着机组容量的扩大其要求越来越高，将容错技术应用到过程控制系统，使得系统的可靠性有了很大的提高。文中简明扼要地分析了容错技术的特点和实现的方法，并对容错、冗余技术性能进行了比较，引用实例讨论了容错技术在分散控制系统中的应用。     

基于Backstepping SISO不确定非线系统模糊自适应鲁棒容错控制

针对一类单输入单输出非线性系统提出了自适应模糊故障检测及将backstepping技术与模糊控制相结合设计容错控制器的方法。首先,应用模糊逻辑系统设计故障估计器,在线估计系统故障向量,实现故障检测：在此基础上,引入补偿控制器,消除故障对系统运行的影响,从而实现容错控制。通过理论分析证明了跟踪误差收敛到一个小的残差集内。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一类非线性系统的鲁棒耗散容错控制

针对一类基于T-S模糊模型表示的具有范数有界时变参数不确定性的非线性系统和严格耗散要求,提出在执行器故障时系统稳定且严格耗散的鲁棒耗散容错控制器设计方法.应用并行分布式控制及线性矩阵不等式的方法,得出了系统在执行器故障时耗散容错控制器存在的充分条件,并且使闭环系统对于允许的参数不确定性具有鲁棒性.进一步建立和求解线性矩阵不等式约束的凸优化问题,给出了系统稳定且严格耗散的模糊容错控制器的设计方法.仿真结果表明该方法的可行性和有效性.     

基于神经网络的非线性系统故障诊断方法

本文作者引入了用神经网络设计的故障估计器,在线对系统进行故障诊断;同时引入补偿控制器,消除系统故障,实现容错控制。