基于数控加工轨迹泛函的动态控制方法

为解决轨迹位置与运动综合控制的难题、研究运动方法实现轨迹的机理,采用泛函分析方法研究轨迹运动复杂的时空关系.设定时间为参数的轨迹泛函就是关于位移的特殊运动方程,其微分方程泛函结构为几何参数泛函与几何参数对时间的导数的组合,将轨迹泛函分为时间参数和空间参数的映射关系,分别研究轨迹的空间和时间关系、简化时间与空间关系、扩展几何参数映射空间.几何泛函由轨道函数确定,其计算可以离线完成.定义几何参数对时间求导的中间变量为参考时间,选择工艺参数为参考时间,以便根据工艺进程控制加工进度.运动规律是几何关系与时间关系的复合,控制运动规律就可以准确实现轨迹的几何性质.提出轨迹控制新方法:控制运动规律实现轨迹,用参考时间控制运动进程.经过试验和仿真,证明该方法能实现几何与运动的综合控制,减少计算次数,提高轨迹精度,增加路径规划对环境的适应能力,是机床轨迹控制的好方法.     

基于B&R控制器的动力学参数辩识在机器人控制中的应用

利用B&R控制器良好的实时特性和它的AS软件平台,获得机器人关节实时位置q(t)、速度q觶(t)、加速度q(t)以及力矩数据,完成机器人静态参数辩识,得到精确的机器人系统数学模型。有了数学模型以及机器人轨迹规划器输出的位置、速度、加速度参数,利用机器人动力学方程基本方程,就可以规划出机器人运动的各轴力矩,从而实现机器人力矩前馈控制,保证机器人具有良好的动态性能。     

码垛机器人运动学分析与仿真

为了评价码垛机器人的工作能力和实现作业的精确控制,需对码垛机器人进行工作空间计算和轨迹规划。以ABB IRB660码垛机器人为例,建立D-H矩阵并对其工作空间进行仿真;然后对码垛机器人完成特定码垛任务进行轨迹规划。工作空间仿真结果表明,码垛机器人杆件参数和关节参数设计满足工作要求;对拟定的码垛任务轨迹规划结果表明,此轨迹规划达到了考虑速度、加速度等边界条件的前提下运动时间最优的目的,验证了机构设计的合理性。本研究有利于码垛机器人的结构设计和动作控制,并为码垛机器人的精确控制和动力学研究奠定了基础。     

基于力矩前馈的重载机器人控制研究与实现

利用机器人控制器良好的实时特性和灵活软件平台,在机器人运动空间轨迹中,获得机器人关节实时位置、速度、加速度以及力矩数据,完成了机器人静态参数与动态参数辩识,得到精确的机器人系统数学模型。在获得数学模型的基础上,给出了设定位置、设定速度及加速度值并根据当前值和机械常数计算出整个运动过程的惯量变化,并计算出力矩输出的前馈值给电机,该值与控制器给定值在电流环中的控制输出进行叠加,使得扭矩输出可以快速的实现稳态调整,从而降低扭矩输出的偏差,保证机器人具有良好的动态性能。     

自适应卡尔曼滤波器在火箭弹落点估计中的应用

利用雷达对火箭弹一段飞行过程中的参数进行量测,对火箭弹落点进行了准确估计,实现了火箭弹的轨迹修正。采用具有自适应调节滤波增益矩阵的卡尔曼滤波器,结合质点弹道模型,建立了自适应卡尔曼滤波弹道模型,完成了对三坐标雷达探测的一段火箭弹飞行参数的野值处理与滤波,并对火箭弹落点进行外推。数值仿真结果表明,经自适应调节的卡尔曼滤波器滤波后,弹道量测信号中的野值与噪声被有效去除,且滤波方差可以在短时间内收敛。根据滤波时间与落点估计误差的关系,采用滤波时间为8-10 s 方案,可得到最佳的落点估计。     

自适应卡尔曼滤波器在火箭弹落点估计中的应用（英文）

利用雷达对火箭弹一段飞行过程中的参数进行量测,对火箭弹落点进行了准确估计,实现了火箭弹的轨迹修正。采用具有自适应调节滤波增益矩阵的卡尔曼滤波器,结合质点弹道模型,建立了自适应卡尔曼滤波弹道模型,完成了对三坐标雷达探测的一段火箭弹飞行参数的野值处理与滤波,并对火箭弹落点进行外推。数值仿真结果表明,经自适应调节的卡尔曼滤波器滤波后,弹道量测信号中的野值与噪声被有效去除,且滤波方差可以在短时间内收敛。根据滤波时间与落点估计误差的关系,采用滤波时间为8-10s方案,可得到最佳的落点估计。     

基于曲线物理模型的轨迹运动规律研究

为了把轨迹的位置控制转变为运动规律控制,取消插补运算,建立数控机床运动控制的物理模型。根据运动学原理和几何学原理研究轨迹的几何参数、运动参数、规划参数之间的关系,写出了轨迹运动微分方程组。根据轨迹函数、规划参数可以计算出各坐标轴的瞬态运动参数。运动规律的代表是一组运动参数,用运动参数控制运动等于同时控制运动规律和几何规律。一条轨迹的位置点有无穷多个,但规律只有一个,按运动规律控制的方法是最简捷、最全面的。经过试验和仿真,证明运动参数控制轨迹的方法是能够同时控制位置和运动的好方法。     

多关节液压臂架实时控制软件的设计与实现

针对工程机械产品中大型多关节液压机械臂对运动控制智能化的需求,设计并实现了基于RT-Linux的大型多关节液压机械臂实时控制系统软件.该软件基于先进的伪逆运动控制算法和轨迹优化算法,能够实现多关节臂架末端精确和平滑的运动控制、臂架一键展开收缩和运动轨迹记忆等功能,以及三维模型人机交互和参数的实时显示.测试结果表明,该软件具有较好的可靠性和实时性,易于操作,能够满足对大型多关节液压机械臂实时运动控制的需要.     

基于视觉的运动物体特征点参数测量方法研究

主要研究利用机器视觉的非接触式测量方法实现对运动物体特征点的轨迹、速度和加速度三个运动参数的测定。通过在运动物体上设定一个特征点,采用基于运动估计的模板匹配技术实时跟踪特征点在各个时间点的位置。通过对动态图像序列的分析和处理从而在线得到运动物体特征点的三个运动参数。为了实现实时在线测量,采用了基于运动估计的图像匹配算法加速了图像匹配算法的计算速度,实现实时在线测量。此算法计算一次位置点需要的时间为20ms,图像标定的精度为1μs,达到了实时在线测量的要求。测试结果表明:研究的基于运动估计的运动物体特征点测量算法运算速度快、可靠以及测试简单等特点。     

曲线物理规律控制代替位置控制的研究

为了提高精度,简化控制,取消插补运算,提出用运动规律控制代替位置控制。假定工作在理想状态,建立数控机床运动的物理模型,根据运动学原理和几何学原理研究轨迹的几何参数,运动参数,规划参数之间的关系,写出轨迹运动微分方程组。将轨迹函数、规划运动参数代入轨迹运动微分方程组,可以计算出各坐标轴的瞬态运动参数,即运动参数代表的运动规律,一条轨迹的位置点有无穷多个,但规律只有一个,用运动规律控制运动,运算简单,没有原理误差。按运动规律控制的方法是最简捷、最全面的。经过试验和仿真,证明曲线物理规律控制方法是比位置控制更简单、更全面的方法。     

鸭式布局火箭弹修正弹道仿真研究

采用相对较为简单的弹道修正技术实现对火箭弹实际飞行弹道的修正,从而提高火箭弹的打击精度。文章研究对象是基于鸭舵执行机构的弹道修正火箭弹。在simulink仿真过程中利用特定的弹体结构参数、气动力参数,以及特定的舵控策略进行了鸭式布局弹道修正火箭弹的弹道仿真。分析并比较了有扰有控火箭弹弹道和有扰无控火箭弹弹道的精度,为以后进一步研究提供参考。     

机器人自适应模糊阻抗控制方法

针对机械臂在未知环境或环境参数存在变化的情况下无法有效跟踪目标接触力,提出一种在线调节参考轨迹自适应阻抗控制算法,该方法能够实现精确力控制,并保证机械臂系统的运动稳定。根据力误差信息调整参考轨迹以实现力跟踪。同时引入模糊调整器实时调整控制算法参数,优化机械臂运动性能。以RRR型三自由度机械臂为例对算法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法提高了力控制精度与动态响应,其自适应算法有效增强了机械臂在与外界环境接触时对接触环境参数变换的鲁棒性。     

车载组合导航定位系统中传感器参数的实时校正

文中通过组合航位推算、ＧＰＳ定位信号和地图匹配算法,提出了用于车载组合导航系统传感器参数的实时校正算法,利用精确的际图道路和ＧＰＳ／ＤＲ组合后定位轨迹的相似性进行地图匹配。从而修正传感器的参数。解决了车载导航系统中传感器参数的漂移和误差积累问题。     

多规格大圆片工件淬火线自动吊运设计

通过对多规格大圆片工件的淬火共线生产的环境和参数分析,提出了PLC控制的双小车葫芦吊运工件连续加热的自动化控制方案。在根据工件参数计算热处理时间和吊运轨迹的基础上,提出了水平运动部件的双传感器检测和葫芦导绳器换算检测加正反向变频运动控制的工件定位和停位方法,实现了工件的精确空间定位和稳定停位。使用证明该设计方案和控制方法简单有效,提升了淬火线的生产效能和质量稳定性。     

漂浮基带滑移铰空间机器人相对轨迹运动的变结构鲁棒控制

讨论了载体的位置与姿态均不受控制的带滑移铰空间机器人的控制问题。结合系统动量守恒关系进行的系统运动学、动力学分析表明 ,可以得到一组欠驱动形式的空间机器人系统的动力学方程 ,它们可以表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数 ,由此克服了惯常的空间机器人系统动力学方程关于惯性参数呈非线性函数关系的难点。在此基础上 ,针对系统中机械手相关参数不能精确确定但误差范围可以确定的情况 ,设计了空间机器人末端抓手相对轨迹运动的变结构鲁棒控制方案。此控制方案不需要测量、反馈载体的位置、移动速度及移动加速度 ,并由于在控制系统中对不确定参数采用保持鲁棒性而非在线估计方式 ,计算量也较小。仿真运算证实了提出控制方案的有效性。     

基于FIR滤波的拐角轮廓误差精确插补算法

在加工短线段时,可以采用高阶样条曲线进行插补来平滑拐角,使得机床在加工路径的拐角处实现连续不间断进给运动,但无法精确控制拐角轮廓误差.针对该问题,进行基于有限脉冲响应(FIR)滤波的拐角轮廓误差精确插补算法研究.利用FIR滤波器,对速度和加速度滤波进行三次滤波,生成平滑的高阶参考轨迹,通过调节进给脉冲的重叠时间,精确控...     

智能套结机花样缝制的实现

分析了套结机工作中各轴的运动关系,对比三种协同控制模式,确定采用主轴匀速模式。对送布电机进行合理的加减速控制配合光电编码器,可以检测步进电机的实际运动位置,最后对运动偏差进行修正,实现花样的精确缝制。     

基于狄利克雷过程聚类的机器人演示学习研究

针对演示学习中高斯混合模型参数估计效率低,泛化能力不足的问题,提出一种基于狄利克雷过程聚类和高斯混合模型的复合动态运动基元算法。为实现高斯混合模型参数的实时估计,使用基于距离阈值的狄利克雷聚类算法进行演示轨迹点在线聚类,并引入Welford公式更新参数以提高参数估计效率。获得轨迹分布特征后,使用动态运动基元进行高斯混合回归轨迹的编码,以提高轨迹泛化能力。为了验证算法的有效性,引入了轨迹可达性和相似性指标评价算法的学习泛化能力,设计了基于手写体字母轨迹和机器人动觉示教的演示学习实验。实验结果表明,所提复合动态运动基元算法参数估计平均时间仅0.052 ms,具备快速轨迹复现和泛化能力。     

基于Matlab的机器人轨迹仿真及关节控制

首先根据标准D-H参数法建立六关节臂型机器人的连杆坐标系,推导出运动学正解和逆解的方程,然后在Matlab中搭建了机器人仿真模型。运用Matlab机器人工具箱分别从关节空间和笛卡尔空间两方面进行机器人轨迹规划仿真,并基于关节空间生成的轨迹数据实现了机器人关节硬件在环控制和轨迹实时跟随。实验结果表明,该模型可以准确地实现机器人关节轨迹控制,其为机器人控制开拓了新的道路。     

车辆导航系统地图匹配算法及实时参数修正

本文首先提出了基于曲线相似度的地图匹配算法,通过充分利用路网中的道路信息,结合历史行驶数据选取投影道路,基于高精度的电子地图实现准确定位,弥补了传统匹配算法计算量大或匹配不精确的不足.然后,由于该地图匹配算法可以得到比较精确的定位点,所以利用匹配后的位置点实时修正航位推算中航向和里程误差.最后,通过实地跑车试验证明该匹配算法提高了选择道路的正确率,并对航位推算参数的实时修正可以明显地减小不断累积的航向和里程误差,提高导航精度.