欠驱动水下机器人航迹跟踪控制

针对欠驱动水下机器人强非线性、模型不确定及存在外界未知干扰等特点,提出自适应模糊反演滑模控制系统,解决其水平面航迹跟踪问题。首先,采用模糊逻辑系统逼近模型未知函数,将反演思想与滑模控制技术相结合,设计反演滑模控制器;然后对水下机器人纵向速度进行控制,将航向角作为航迹跟踪误差的虚拟输入,设计航向角的镇定函数和航迹参数的变化率,实现水下机器人的航迹跟踪;最后使用李亚普诺夫稳定性定理,证明控制系统的稳定性。仿真实验表明,设计的控制系统能有效地处理水下机器人模型不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有极强的鲁棒性,且避免了执行机构的抖振现象。

某框架结构梁早期裂缝成因分析与防治

针对某框架梁跨中出现梁侧垂直裂缝和梁底水平裂缝,分别从设计、材料、施工、使用四个方面分析了裂缝产生的原因,提出采用表面处理法、粘贴碳纤维加固法等对梁加固修复,并对如何防止此类裂缝产生提出预防措施,对同类工程问题有一定的借鉴作用。

柔性关节机械臂最优控制方法研究

为了更好地利用柔性关节机械臂的固有柔顺性,使机械臂具有更佳的运动性能,将障碍函数法同迭代线性二次型调节(ILQR)算法相结合,提出了改进型ILQR算法,来处理受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制问题,并通过KKT条件系统地证明了改进型ILQR算法的收敛性;采用PD方法对电机端进行控制,使电机端动力学模型转化为二阶临界阻尼系统,将电机端运动轨迹约束转化为控制量上下界约束,并通过模型参数嵌入到电机端动力学模型当中,从而减少了最优控制系统中软约束的数量,建立了易于改进型ILQR算法求解的数学模型;对不同类型的柔性关节机械臂最优控制问题进行求解,仿真结果表明:所提出的改进型ILQR算法可实现受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制,并可利用其固有柔顺性提高机械臂的运动性能。

机器人变刚度柔性关节实验装置研制

针对本科生和研究生关于共融机器人的教学需求,采用基于阿基米德螺旋移位原理的支点调节机构具体化变刚度方案,研制了一套具有“模块化程度高、刚度调节范围宽、具有可拓展性”等优点的机器人变刚度柔性关节实验装置。该装置可用于关节刚度标定、关节刚度调节等实验教学,涵盖机械原理、机械设计、传感与测试技术、机电伺服系统设计等课程内容,有助于学生深入了解共融机器人特性,进一步提升学生的实践动手能力。

PLC编程类实验并行式实验模式的研究

原有的PLC编程类实验通常的实验教学模式是以小组(或个人)为单位,在上位机和PLC上进行实验设计、程序编写以及调试的全流程。实验流程中,上位机、PLC实验系统大部分时候处于分开操作的状态,使得最核心的PLC系统处于待机状态,利用率较低。讨论一种将上位机和PLC操作系统分开并行操作的实验教学模式,即学生在多个上位机上进行并行编程操作,轮流排序连接PLC系统进行调试,实验教师按照排序进行连接授权的模式,使得教学实验设备得到最优的利用效率。基于此模式,研究了相应的在线PLC编程实验台,实现多人并行调试实验。

Unified Vibration Suppression and Compliance Control for Flexible Joint Robot

An adaptive control scheme is presented,which can simultaneously realize vibration suppression and compliance control for flexible joint robot(FJR).The proposed control scheme provides a unified formulation for both vibration suppression mode,where FJR tracks the desired position with little vibration,and compliance mode,in which FJR presents passive.Instead of designing multiple controllers and switching between them,both modes are integrated into a single controller,and the transition between two modes is smooth and stable.The stability of the closed-loop system is theoretically proven via the Lyapunov method,with the considering the dynamics uncertainties in both link side and motor side.Simulation results are presented to illustrate good performances of the proposed control scheme.

一种抗冲击柔性关节的设计及仿真分析

针对机械臂工作环境的动态变化以及人机交互安全性问题,设计了基于被动柔顺结构和主动柔顺控制的抗冲击柔性关节。在关节电机和负载之间加入串联弹性驱动器,并且设计了一种新型扭转弹性体作为弹性元件来代替传统扭簧。建立了柔性关节动力学模型,基于关节的多传感器感知能力制定了阻抗控制策略,最后对关节虚拟样机进行ADAMS/Simulink联合仿真来验证控制策略的可行性,结果表明该柔性关节具有良好的力顺应性和抗冲击特性,可以实现与环境之间的安全交互。