液压四足机器人单腿阀控缸位置自适应控制研究

针对传统液压四足机器人电液伺服阀控缸系统的非线性、参数时变性、控制误差大等问题,提出了一种基于位置闭环控制的模型参考自适应控制算法。以液压四足机器人为研究背景,介绍了单腿整体结构及组成;然后,建立液压四足机器人电液伺服阀控缸控制系统模型、传递函数,并设计模型参考自适应控制器;最后,结合AMESim-MATLAB软件搭建四足机器人电液伺服阀控缸系统的控制模型,并对搭建好的测试平台进行实验。实验表明基于电液位置伺服系统的液压四足机器人阀控缸位置控制系统模型的合理性,阀控缸位置跟踪效果好、响应速度快、误差小、鲁棒性强,验证了所设计的位置闭环控制的模型参考自适应控制算法的可行性。     

未知时变环境下采摘机器人电液伺服控制系统

为保证采摘机器人在未知时变环境下的控制稳定性和机器人末端执行器的位置执行精度,优化采摘机器人电液伺服控制系统。系统基于直流电动机驱动机器人各个关节,构建采摘机器人电液伺服控制系统的数学模型;通过加权自扰动递推最小二乘法辨识采摘机器人接触动力学模型实时控制参数后,结合小脑神经网络和PID算法,分别实现前馈控制和反馈控制,以此优化采摘机器人电液伺服控制系统。结果表明：优化后系统具备较好的控制参数辨识效果,机器人末端执行器在3个方向的误差接近于0;可在2 s内完成控制,超调量在2%以内;控制机器人在静态和动态2种状态下,液压缸活塞的位移结果均低于1.6 cm。     

柔性结构振动跟踪控制H∞混合灵敏度法

基于H∞混合灵敏度控制算法,提出了一种将H∞混合灵敏度控制应用于高阶柔性结构振动跟踪控制的加权函数选择方法.该方法能够快速地使输出信号跟踪到参考信号.首先,建立了振动系统的多输入多输出跟踪控制模型;然后选择合适的性能加权函数和限幅加权函数,引入了模型的不确定性扰动,给出了一种针对高阶柔性控制系统的加权函数选择方法,利用混合灵敏度H∞控制设计方法,将鲁棒反馈控制器设计转化为标准H∞控制问题求解;最后,以一悬臂梁为研究对象,完成了两输入两输出结构振动控制的控制器设计和算法仿真.仿真结果表明,针对高阶柔性结构系统设计的控制器,在保证稳定性的前提下,输出信号对参考信号的跟踪结果满足了预定指标要求.     

基于被动力反馈的遥操作电液控制系统

针对遥操作机器人现有的力反馈冲击、反馈力震荡等问题,提出了一种新型的遥操作电液控制系统。主操作端选用电液比例控制系统以实现力反馈效果,从动端选用电液伺服控制系统以实现位移跟踪效果,并建立了电液控制系统的数学模型,选用算法简单、跟踪性能较好的力反射型控制策略,对整个系统进行了Matlab/Simulink仿真,结果表明,新型遥操作电液控制系统具有较好的位移跟踪及力反馈效果。     

超高速电液比例系统H∞控制器的研究

建立了超高速电液比例系统的动态数学模型及状态空间表达式,分析了跟踪补偿和不确定性补偿对系统的影响,并根据模型的描述设计了混合灵敏度H∞控制器.仿真结果表明利用H∞控制算法可以得到带宽为100 Hz以上稳定的超高速电液比例系统,确保了良好的跟踪精度.最后通过试验验证了超高速电液比例系统H∞控制器的正确性和有效性.     

热连轧卷取机踏步系统鲁棒H∞控制研究

针对热连轧过程中的带头损失问题,开发带有位置调节和压力调节的步进式电液伺服系统,并应用一种简化的H∞控制混合灵敏度算法对系统进行闭环增益设定,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最终希望的形状,直接设计出K,从而避免了权函数的选择。研究结果表明用此法设计的H∞控制器对于步进控制系统是有效的。     

连铸结晶器非正弦电液伺服控制系统H∞控制

本文采用H∞控制设计设计控制器用于连铸结晶器非正弦振动电液控制系统的控制,针对系统具有较大摩擦负载的情况,通过选择加权函数,使闭环控制系统更具鲁棒性,研究结果表明具有H∞控制器的闭环系统的性能优于传统的PID控制器。     

基于专家PID的径向柱塞变量泵电液伺服控制

针对电液伺服控制径向柱塞变量泵，设计了专家PID控制器，并通过计算机仿真，再现了系统跟踪阶跃信号时的系统响应。仿真结果表明，基于专家PID控制器的电液伺服控制径向柱塞变量泵具有良好的动态性能。     

参数摄动对四足机器人液压驱动单元位置控制特性影响

高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约.采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种对称阀控制对称缸的液压驱动单元结构,综合考虑控制器饱和特性、伺服阀压力-流量非线性、伺服缸活塞初始位置变化、库伦摩擦非线性等因素的影响,建立了液压驱动单元非线性数学模型,给出了其液压固有频率和阻尼比表达式;运用Matlab/Simulink软件系统搭建了其非线性仿真模型,在相同工况下,分析了不同控制器比例增益的液压驱动单元位移阶跃响应的仿真及试验结果,以验证仿真模型;并搭建了液压驱动单元性能测试试验台,通过仿真与试验分析,进一步研究了控制器比例增益、系统供油压力、液压驱动单元初始位移、负载力、负载质量、负载刚度对液压驱动单元动态特性的作用机理和影响规律.研究结果表明,建立的非线性数学模型准确、实用,且以上参数的改变均会对液压驱动单元位置控制特性产生不同程度的影响,其影响规律可为四足仿生机器人液压驱动单元控制器参数的在线优化奠定基础.     

球磨机负荷串级H∞鲁棒控制器的设计与仿真

针对目前球磨机负荷控制存在的不足,提出了一种基于H∞鲁棒控制的球磨机负荷串级控制算法.分析了压差单回路控制的不足,提出了用筒体振动信号结合球磨机压差来表征负荷,给出了球磨机负荷串级控制的结构,对于主回路,通过选择合适的加权函数,设计出了基于混合灵敏度理论的H∞控制器,副回路采用比例控制器;最后基于Matlab对控制算法进行了仿真研究.仿真结果表明,球磨机负荷串级控制系统具有较好的动态性和鲁棒性,有效克服了单回路控制的不足,具有一定的实用性.     

多电机机器人模糊PID控制仿真研究

机器人在复杂环境中运动时,其关节角位移跟踪容易受到外界波形干扰,导致角位移跟踪误差较大,造成控制系统稳定性下降。对此,建立三关节机器人简图模型,给出了机器人动力学方程式,采用多电机并行驱动机器人关节角位移运动;采用模糊规则建立模糊PID控制器,利用模糊论域在线调节PID控制参数,保持控制系统的稳定性。采用Matlab软件对多电机机器人模糊PID控制效果进行仿真,结果显示:在大扰动环境中,采用模糊PID控制器,可以提高机器人关节角位移跟踪精度,保持多电机驱动机器人关节运动的稳定性。     

基于图像的机器人视觉伺服免疫控制

视觉传感器的引入增加了机器人对周围环境的自适应性,拓宽了机器人的应用领域。可以预见,具有视觉的智能机器人将得到越来越广泛的应用。本文根据机器人视觉伺服控制系统的特性利用图像雅可比矩阵的伪逆和免疫控制原理设计了视觉控制器,并将之应用于机器人视觉伺服控制中。两连杆机器人平面视觉跟踪控制仿真结果表明在控制系统的动态调节过程中,PI型免疫控制器的免疫反馈机制能使偏差迅速消除,控制性能优于常规的PID控制器。     

钣金钻孔机器人位置伺服控制系统设计与仿真

钣金钻孔是钣金柔性自动化加工生产线中重要的关键技术环节,以川崎BA006N六自由度机器人本体机构参数和钣金结构参数为依据,通过SolidWorks建立机器人钣金钻孔三维模型,采用MATLAB中Robotics toolbox工具箱求解机器人末端不同工位位姿对应各关节角,以STEP函数和三次多项式POLY函数为驱动加载到ADAMS机器人模型中,仿真实现设定的钻孔工序运动轨迹,获取机器人各关节位置驱动函数。同时在MATLAB/simulink中将封装单关节电机控制模型分别与封装机器人六转动关节模型组装,构建机器人各关节模糊PID位置跟踪控制模型,并以各关节的位置驱动函数为跟随信号,仿真分析机器人钣金钻孔位置伺服控制系统各关节位置跟随特性。结果表明构建的机器人钣金钻孔仿真控制模型具有很好的动态跟随性能,也为机器人钣金钻孔伺服驱动控制系统程序设计提供参数依据。     

电液伺服比例阀控缸位置控制系统AMESim／Matlab联合仿真研究

以电液伺服比例阀控缸位置控制系统为研究对象,通过对电液伺服比例阀控液压缸系统的详细分析,建立了液压系统的动态数学模型.利用Matlab软件中的动态仿真工具Simulink,构造了电液伺服控制系统仿真模型,对其仿真.并利用AMESim和Matlab/Simulink的各自优势建立了联合仿真模型,进行了仿真分析,取得了良好的效果,并详细进行了性能分析与研究.同时分析了影响液压系统动态特性的主要因素.     

基于MATLAB的高压腔电液压力伺服控制系统设计及仿真

电液压力伺服控制装置设计的重点和难点是建立电液压力伺服控制系统的数学模型和传递函数及开环增益系数的确定。通过设计高压润滑拉拔机的高压腔压力伺服控制系统,对数学模型和传递函数的建立做了详细介绍,并在MATLAB环境下对电液伺服控制系统进行仿真,确定出使系统稳定的开环增益。同时应用频率响应法对电液伺服控制系统的性能进行分析,从而得到满足要求且可靠的电液伺服系统参数,设计出符合要求的稳定电液压力伺服控制装置。     

混合驱动柔索并联机器人自适应迭代学习控制

以一种兼容混合驱动机构与柔索并联机构特点的新型混合驱动柔索并联机器人为研究对象,对其动力学建模及轨迹跟踪控制进行了研究;应用Lagrange方法建立了混合驱动柔索并联机器人系统的动力学模型;针对具有非线性、时变特性以及带有可重复时变干扰的混合驱动柔索并联机器人动态系统模型,设计了一种控制增益随迭代次数变化的自适应迭代学习控制策略,并采用Lyapunov函数证明了该控制器的稳定性;数值仿真结果表明,在该控制器的作用下,混合驱动柔索并联机器人控制系统能够完成高精度跟踪期望轨迹,进一步验证了所建系统动态模型的正确性及控制策略的有效性。     

不确定轮式移动机器人统一自适应神经网络H_∞控制

提出了一种基于自适应神经网络控制和H_∞控制的轮式移动机器人光滑全局跟踪和镇定统一的控制器。首先采用横截函数方法,扩展系统控制输入,建立与原系统等价的、输入输出完全解耦的无奇异全驱动系统,再对新系统设计自适应神经网络H_∞控制器。自适应神经网络控制可有效补偿系统的复杂不确定项。H_∞控制器可同时对系统扰动和神经网络逼近误差进行预定水平抑制,进一步提高控制器的适应性,优化系统的控制性能。仿真结果验证了算法的有效性。     

数控转台回转送进系统伺服刚度的鲁棒控制

直接驱动数控转台采用环形永磁力矩电机的伺服系统易受负载转矩变化的影响，显著降低系统的伺服动态刚度。基于具有前馈的伪微分反馈控制框架，采用H∞混合灵敏度控制方法，将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强的鲁棒性，提高了系统对输入信号的响应速度，解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾，增强了系统的动态刚度。仿真结果表明，所设计的H∞控制器使数控转台回转送进系统对负栽扰动及叁数变化具有较强的鲁棒性。     

电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制研究

以电液伺服闭式泵控系统为研究对象,提高其位置控制精度及响应速度为目标,提出电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制算法。首先,对电液伺服闭式泵控系统数学模型进行推导,得出位置控制系统传递函数;其次,推导位置控制前馈补偿控制器,该控制器可依据系统运动轨迹变化实时补偿定量泵转速,实现系统高精度位置输出;最后,在电液伺服闭式泵控实验平台上,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。实验结果表明：前馈补偿控制器可大幅提高系统位置控制性能。研究成果将为电液伺服闭式泵控系统高精度位置控制奠定基础,对泵控技术的工程推广具有积极的意义。     

基于分数阶PID算法的磁流变液柔顺关节控制研究

为了使机器人关节具备主动变刚度特性,基于磁流变液的可控流变特性设计了一种新型机器人柔顺关节,并提出基于分数阶PID(PI~λD~μ)控制算法进行磁流变液柔顺关节的动态扭矩跟踪控制,采用频域设计方法,通过期望截止频率和相位裕量推导出理想Bode传递函数状态下的PI~λD~μ控制器设计参数,建立了基于PI~λD~μ的控制系统。设计了磁流变液柔顺关节实验平台,并且基于LabVIEW图形化编程语言开发了控制软件系统,分别进行了基于PI~λD~μ和整数阶PID动态扭矩跟踪控制实验,实验结果证明,PI~λD~μ控制算法对基于磁流变液设计的机器人柔顺关节具有较好的动态扭矩跟踪控制作用。