基于μ综合的平面单臂柔性梁鲁棒振动控制研究

针对平面单臂柔性梁轨迹跟踪及末端弹性振动问题,提出了基于μ综合的控制方法对其进行抑振控制。首先,采用假设模态法描述弹性变形,并基于Lagrange方程建立动力学模型;其次,考虑载荷质量和结构阻尼的参数不确定性及建模摄动,运用线性分式变换,选用加权函数建立混合不确定模型。通过引入理想模型改进μ综合的标准控制结构,提高了系统收敛性并改善了闭环系统性能。基于μ综合控制方法,设计了系统鲁棒控制器。仿真结果表明,控制器的结构奇异值上下界均小于1,表示系统具有良好的鲁棒稳定性及鲁棒性能。通过与PD控制器对比分析,表明在存在不确定性和干扰的情况下,所提出的控制策略能更高精度地进行轨迹跟踪,更有效地衰减末端振动,验证了该控制策略的有效性。

基于Kalman滤波和LQG控制的起重机控制研究

针对双载荷轨道起重机在抬升重物时的消摆时间长、定位速度慢的问题,提出采用最优控制理论和卡尔曼滤波算法,设计线性高斯二次型(Linear Quadratic Gaussian, LQG)控制器并对其进行残余振动抑制。首先,运用Lagrange方程建立起重机系统的非线性动力学方程,其次,运用雅可比矩阵将非线性方程线性化,得到系统的状态空间方程;通过证明线性系统的可控性和可观性,选择合适的权函数,设计最优二次型线性调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)和最优状态估计器来得到LQG控制器,通过建立相关模型的Simulink控制系统仿真表明:设计的LQG控制器能有效衰减残余振动;通过与PID控制器对比分析,所提出的LQG控制器能更有效衰减残余振动幅值,振动的超调量更小,所需的稳态时间更短,验证了该控制策略的有效性和可行性。

基于虚拟模型的四足机器人控制策略

为提高四足机器人在对角小跑(Trot)步态下的行走稳定性,并减小控制策略的复杂程度,提出了一种基于虚拟模型的四足机器人控制策略;将四足机器人控制策略分为支撑相及机身运动控制、摆动腿相运动控制及足端轨迹规划三部分;在Trot步态下行走时支撑相中存在的前后对角支撑足,在分析四足机器人支撑足受力情况后,并添加相关的约束条件,实现了四足机器人足端力及力矩可控;并通过在四足机器人机身的质心位置添加相应的虚拟弹簧阻尼组件,实现了四足机器人姿态和高度控制;通过在摆动腿足端实际位置与环境之间添加虚拟的弹簧阻尼组件并结合足端轨迹规划实现了四足机器人柔顺行走以及足端轨迹跟踪精确性;通过Matlab和CoppeliaSim建立联合对比仿真验证了控制策略的有效性和优越性。

空气质量预报二次建模

建立空气质量预报模型提前获知可能发生的大气污染状况,并采取相应控制措施是减少大气污染危害的有效方法之一。本文针对WRF-CMAQ等模型预报结果不理想的问题,提出了基于一次预报数据和实测数据的二次预报模型,提高了一次预报模型的准确性,分析了气象条件对污染物浓度的影响程度,提出了时间序列预测模型和基于粒子群优化的BP神经网络模型,大大地提高了预测的精度。

基于正交实验提桶机构的运动仿真与分析

对侧装式垃圾车提桶机构的关键设计参数进行研究,设置了3个影响因子:连杆长度,举升角,油缸铰接点位置。根据运动学基本原理,建立因子间矢量环方程,基于D-H坐标法推演出机构有效轨迹,运用ADAMS并结合正交实验法,考察不同因素对提桶稳定性能的影响程度,其间,通过ADAMS与Simulink联合仿真,提高仿真效率。最后对仿真结果进行极差与方差分析。仿真结果表明:在一定的油缸驱动状态下,提桶上升过程中具有速度波动,连杆长度对机构上升位移差与加速度波动影响最大,举升角对机构速度波动影响最大,油缸铰接点位置对机构稳定性影响很小,分析得到最佳参数组合,为提桶机构参数化设计提供参考。