变长度柔性机械臂的双柔性伺服驱动系统振动抑制策略

变长度的柔性机械臂在旋转运动过程中由于受到环境扰动以及自身柔性的影响导致了伺服驱动系统输出转速的波动现象,这会加剧柔性机械臂的振动,严重影响了柔性机械臂的运动精度.基于此,设计了一种基于干扰观测器的PI控制策略来抑制伺服驱动系统转速的波动.首先使用拉格朗日原理建立了双柔性伺服驱动系统的动力学模型并分析了双柔性伺服驱动系统的传动特性;其次将基于干扰观测器的PI控制策略应用于双柔性伺服驱动系统的速度环中,并通过鲁棒稳定性分析设计干扰观测器中的低通滤波器参数;最后开展了数值仿真分析和控制实验.实验结果验证了提出的控制策略能够有效减少变长度柔性机械臂的转速波动,提高伺服驱动系统的运动精度.

基于模糊PID的阀门电液伺服开度控制

针对电液伺服开度控制系统存在的非线性、负载扰动、时变性等问题,以蝶阀的阀门电液伺服开度控制系统为研究对象,使用AMESim软件搭建该系统的物理模型,使用MATLAB软件搭建控制模型,将二者进行联合仿真,并对常规PID控制(proportional-integral-derivative control)和自整定模糊PID控制两种算法的控制性能进行对比。实验结果表明:与常规PID控制相比,采用自整定模糊PID控制方式的电液伺服开度控制系统超调量更小,调节时间更短,准确性有很大提升,且对扰动也有很好的鲁棒性。

核电站蒸汽发生器智能维修机器人设计与研究

蒸汽发生器和稳压器是核电站安全运行的关键设备,国外发生过多起因其缺陷而引发的安全事故。针对常见蒸汽发生器人孔咬死的异常缺陷问题,设计了一种核电站蒸汽发生器人孔咬死螺栓处理的智能维修机器人设备,包括行走单元、姿态调节单元、角度调节单元、镗铣单元、控制系统和视觉单元,并提出一种基于法兰盘螺栓孔图像特征的视觉伺服引导方案。为了实现对核电站用蒸汽发生器人孔咬死螺栓的自动化处理,设计了多自由度调节系统结构,并进行运动学建模,通过极限状态设备稳定分析验证了设备稳定性。为有效定位并贴合咬死螺栓目标,设计了智能定位系统,完成了设备自动调整。现场实验表明:采用该多自由度调节机械结构设计,移动平台重复定位精度可达±1 mm,末端法兰贴合精度可达±1 mm内,设备末端贴合效率为人工效率的3~4倍。

机械臂控制实验系统研究

针对机械臂在教学实验方面的应用相对欠缺这个问题,介绍了一种实验用多自由度机械臂计算机控制系统。系统由上下位机两级组成,下位机实现关节电机伺服控制、机械臂运行参数自动检测及与上位机的通信。上位机通过视频图像识别技术来规划运动路径,下传命令至下位机,实现自动循迹、工作状态实时显示、指定颜色或形状物体自动抓取等功能。实验结果表明,该系统达到了预期功能。

大型多功能高压岩石结构面剪切伺服试验系统及功能测试分析

高法向应力和常法向刚度边界是深部岩体结构面基本边界约束特征,开发具有高法向荷载、大剪切面积、多剪切模式、长剪切距离的岩石结构面剪切伺服试验系统是认识深部岩体结构面剪切变形与破坏的前提。为此,阐述了新开发的大型多功能高压岩石结构面剪切伺服试验系统的特征参数和功能特性。该系统由法向与剪切加卸载子系统、伺服控制子系统、数据采集与交互软件子系统、液压油源辅助子系统等组成,其最大法向荷载为1500 kN、最大剪切荷载为2000 kN,可适用尺寸为20 cm×10 cm×20 cm、30 cm×20 cm×30 cm和50 cm×30 cm×30 cm(长×宽×高)的结构面剪切/试块剪断试验。试验过程可采用复杂的法向加卸载(NLU)、常法向荷载(CNL)、常法向刚度(CNS)、快/慢剪(FLS)、往返剪(GBS)等试验模式,辅助有剪切观测视窗和声发射定位监测。基于水泥材质结构面和岩石试样开展本系统的功能测试试验结果表明,由于采用了先进的硬件结构设计和高效的伺服软件控制,该高压伺服试验系统可以实现高频伺服反馈控制和数据自动采集,从而可获得稳定和可靠的结构面试样剪切测试结果,支撑深部含结构面岩体稳定性理论研究和工程应用分析。

非贯通节理岩体直剪试验研究进展

基于典型的直剪试验,国内外学者提出了非贯通节理岩体贯通破坏机理,并建立了相应的强度准则,如Jennings方法,即加权平均强度理论和强度准则、Lajtai岩桥破坏理论和强度准则、断裂力学的II型破坏理论和强度准则,拉剪复合破坏和强度准则。然而,非贯通节理岩体破坏机理目前还没有完全弄清楚,已建立的强度准则所包含的重要参数还需深入研究,如:如节理面的传压系数、传剪系数、弱化了的岩桥内摩擦力和内摩擦角等;非贯通节理岩体节理闭合和剪切的本构关系有待建立;不共面非贯通节理岩体全过程最大抗剪强度需进一步研究。伺服直剪试验机、静态应变测试仪、声发射仪、X射线测量等无损检测技术能够为进一步研究非贯通节理岩体的破坏机理,提出新的理论和建立新的强度准则提供强有力的技术支持。

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度,采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化,从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程,并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数;接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制,求得控制系统闭环传递函数;然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数;最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验,结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.

仿人机器人一体化关节微小型伺服控制器的研制

对仿人机器人一体化关节驱动的技术要求，基于永磁同步电机（PMSM）的矢量控制原理，从电机驱动、电源系统、电流采样和印刷电路板等方面进行了创新性、微小型化设计，研制出了两种可用于机器人关节驱动的微小型高性能伺服控制器，给出了各部分功能模块的设计方法和解决方案。实验结果表明，所设计的伺服控制器的体积、重量满足微小型化要求，而且控制速度、精度高，具有很强的通用性、可扩展性和可移植性，适用于多种机器人控制，对于微小型驱动控制技术的自主创新及产业化具有重要的理论和实践价值。

交流伺服系统单神经元PID自适应预测联合控制

针对交流伺服系统转动惯量、负载力矩变化大的特点,提出了联合控制策略。设计自适应预测控制器和单神经元PID控制器,自适应预测控制可实现较好的跟踪特性和鲁棒性,单神经元PID控制可对传统PID控制器的比例、积分、微分系数进行实时调整,抑制了参数摄动和负载扰动。仿真结果表明,所设计的联合控制器能够保证系统的静、动态性能。

机械手空间位姿控制的一种改进算法研究及仿真

在介绍伺服控制机器人关节型机械手的组成及其空间位姿变换矩阵的基础上,针对具有关节轴平行特性的机械手提出一种空间位姿控制的改进算法,以改进机械手空间位姿控制算法的计算效率。仿真实验表明,系统动态响应的性能指标明显改善,从而提高了机械手空间位姿控制的实时性。

基于at89c52单片机的机器人关节控制系统设计

多关节机器人是很常见的一种机器人类型,通常采用舵机作为关节连接件。文章提出了一种基于AT89C52单片机的通用的多关节机器人控制系统,并提出了一种新的通过排序过程并行输出控制信号的舵机控制算法,可同时控制多达24路舵机,以及利用积分方式对舵机进行调速控制方法,实现关节平滑运动。

主动航天服下肢关节电动伺服控制机构研究

提出一种可应用于航天员太空机动作业、骨骼肌能恢复训练以及月面大范围活动的主动航天服概念。在分析航天员行走步态关节运动规律基础上,利用拉格朗日方程建立膝关节和髋关节的动力学模型,并将航天员下肢大小腿与主动航天服机械装置的大小腿进行运动属性参数耦合,从而得到关节动态负载扭矩变化规律,为控制执行机构设计与选型提供理论依据。设计膝关节和髋关节角度反馈PID控制规律,满足航天员行走步态的随动跟踪控制。对膝关节和髋关节电机在抵抗动态负载扭矩情况下的角位移控制仿真表明,电动控制伺服机构方案能够满足航天员步态运动稳定跟踪控制需求,可扩展主动航天服系统的助力携行能力。

基于联合测控的电液伺服阀动态性能测试研究

针对电液伺服阀动态特性测试精度低、高频控制效果较差的问题,在GB/T 15623.1—2003基础上构建电液伺服阀联合测控平台,利用PLC系统对作动筒进行低频控制,减小了测试原理误差。提出了一种对扫频控制信号进行积分计算来进行频率响应特性分析的计算方法。利用Lab VIEW软件采取定采样、变采样率的方法发出信号,实现对扫频信号的精确控制。给出了MOOG D761-2716A型机械反馈伺服阀及MOOG D661-1945E型电位移反馈伺服阀的动态性能实测曲线,试验证明,所提方法对电液伺服阀动态性能测试精度可达±4%。

液压四足机器人关节重复补偿控制

针对液压四足机器人电液伺服作动器存在的位置跟踪精度较差问题,提出一种重复控制策略来实现位置跟踪控制。根据液压四足机器人的电液伺服系统各个驱动单元的数学模型,得到简化后的液压位置驱动单元的传递函数。设计了重复控制补偿PID控制器,采用Matlab和AMEsim软件进行联合仿真,进行各个模块的参数设置,得到了的电液伺服系统的位置跟踪曲线。并通过液压四足机器人实验平台进行实验验证控制器的有效性。研究表明,重复控制器可以有效的利用电液伺服作动器的重复运行信息,经过一定误差纠正后,幅值实现完全跟踪,相位滞后减小,验证了重复控制补偿PID的有效性。

一种新型三自由度液压伺服关节的动力学模型

建立了一种新型三自由度液压伺服关节的动力学空间模型 ,提出了一种自适应控制补偿方法 ,该方法能够消除死区造成的位置跟踪误差 .利用Matlab对该动力学模型进行了仿真试验研究 ,仿真试验结果表明 ,死区对位置跟踪误差有直接影响 ,该关节的动力学系统是稳定的 ,采用自适应控制补偿方法 ,可以使位置跟踪精度误差小于 0 1 %,且系统输出无超调 .同时 ,系统对负载变化不敏感 。

基于MATLAB-AMESim的电液伺服系统模糊PID控制

电液伺服系统在现代工业中有广泛应用,针对实际电液伺服系统中非线性环节建模不准确这一问题,根据MATLAB和AMESim的各自特点,利用AMESim完成复杂实际系统建模,利用MATLAB进行控制器设计,对系统建立联合仿真模型。阐述模糊PID控制器的设计过程,通过仿真结果对比分析模糊PID和传统PID的控制性能。结果显示:在变负载电液伺服控制系统中模糊PID控制器在快速性、控制精度等方面具有更好的控制性能,并且提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。

基于视觉和力反馈的机器人研抛联合控制分析

利用视觉传感器和力传感器融合技术对机械手研抛进行联合控制分析。研究过程中,通过视觉传感器引导,确定加工点和加工轨迹,再与力控制相结合达到加工目的,即是视觉伺服与力混合控制。在混合控制模型中,本实验采用基于图像的视觉伺服与力反馈融合的控制算法解决视觉与力之间的协调问题。

关节片上位置伺服系统控制器的实现

提出了一种关节片上位置伺服系统控制器的设计方案,并在一片可编程逻辑器件(FPGA)中得到了具体验证和实现.该方案利用FPGA的硬件逻辑单元实现了关节内部所有传感器信息的采集、M/T法测速、电机的脉宽调制和矢量控制,并在FPGA内嵌入了NIOSII软核处理器和控制器局域网CAN总线控制器,实现了关节空间的轨迹规划、位置控制以及与主控计算机的CAN总线通讯.通过SOPC Builder工具实现了硬件逻辑单元和软核控制器的集成.实验结果表明,设计的关节片上位置伺服系统可有效地提高关节控制器系统的集成度,从而减小了电路板的尺寸,增强了系统的抗干扰能力和关节控制性能.

基于惯量估计的工业机器人关节伺服系统变增益自抗扰控制

针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题,提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先,建立了关节伺服系统数学模型,并通过频域分析,得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响,设计了线性扩张状态观测器,利用自适应的方法估计惯量,同时结合鲁棒和滑模控制以保持系统稳定性,并对该控制策略进行了仿真和实验研究。实验结果表明,在该控制策略下,电机端正弦信号跟踪误差小于0.2 rad,在负载扰动下位置误差小于0.03 rad,较之单一自抗扰控制误差大约减小了40%,具有较强的抗扰动性,提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。

多关节工业机器人发展趋势探讨

本文对多关节工业机器人目前的现状进行了分析,针对工业机器人发展中存在的问题和发展趋势进行了分析探讨,根据"十三五"期间我国机器人产业发展的蓝图,对目前工业机器人发展,提出了几点个人的思考。