二阶锥约束规划的机器人视觉闭环位姿自协调方法

将机器人“手-眼”位姿自协调视为无标定约束规划问题,提出一种基于二阶锥约束规划的视觉闭环控制方法。在图像平面和笛卡儿空间分别建立基于图像与基于位姿的视觉伺服控制算法;在路径约束和局部极小约束准则下构建二阶锥凸优化模型,实现了图像特征轨迹和机器人运动路径折中最优;将所提出的二阶锥约束规划模型嵌入自适应状态估计器,实现了机器人雅可比矩阵在线映射学习,解决了“手-眼”标定参数和视觉深度信息未知问题;最后通过无标定机器人视觉定位证明了二阶锥约束规划模型的有效性,真实环境抓取操作表明了机器人位姿自协调控制的可行性。

无标定图像视觉伺服控制方法研究

针对视觉伺服控制识别速度慢、精度低的问题,提出一种基于反向传播(BP)神经网络和遗传算法的视觉伺服控制算法。该算法对机器人与图象复合雅可比矩阵建模得到初始的BP神经网络视觉伺服控制器,采用遗传算法对控制器的初始权重和阈值进行训练,得到混合优化的视觉控制模型。该算法可以有效地将遗传算法良好的全局搜索能力与BP神经网络的精确局部搜索功能相结合。实验结果表明,收敛速度加快的同时误差下降为原来的4.6%,为机器人控制提供了一种简单有效的方法。

全向移动机械臂的混合视觉伺服与参数优化

面向全向移动机械臂的视觉控制任务,研究了一种基于混合视觉伺服的控制律设计方法,并采用蝙蝠算法(Bat Algorithm,BA)实现了运动轨迹优化。首先,为实现全向底盘和六自由度机械臂的同时控制,建立了全向移动机械臂整体的速度级运动学模型;进而,根据眼在手中的相机配置方案,分别推导了位置误差和图像误差的雅克比矩阵,在联合了机器人运动学模型的基础上,设计了全向移动机械臂的混合视觉伺服控制律;进一步设计了基于蝙蝠算法的控制器参数优化方法,使机械臂末端能够沿着尽可能短的路线到达期望位置;最终,通过稳定性证明和系统仿真实验说明了该算法的有效性。

新型直动式压电电液伺服阀复合控制方法

设计了一种新型直动式压电电液伺服阀。该阀采用压电叠堆执行器作为电-机械转换器,提高了电液伺服阀的性能。并针对压电叠堆执行器固有的迟滞和蠕变非线性使得压电型电液伺服系统的输出精度降低,传统的控制方法难以得到很好的控制效果的问题。提出了基于动态Preisach模型的前馈控制和PID反馈控制的一种复合控制方法。实验结果表明,该方法能有效改善新型直动式压电电液伺服阀的输出精度。

一种基于混合视觉伺服的切换控制方法

为解决目标远离摄像机视野问题,本文提出了一种基于混合视觉伺服的切换控制方法,根据目标在图像平面的位置,通过在两种具有不同特性的控制策略之间进行切换完成视觉伺服任务。采用的混合视觉伺服方法实现了平动和转动自由度的解耦,当目标位于图像平面中心区域时,采用控制策略使转动自由度误差指数级减小;当目标位于边界区域时,切换到另一种控制策略,使目标重新回到中心区域,通过切换控制最终完成伺服任务。仿真实验验证了提出的基于混合视觉伺服切换控制方法的有效性。

电液-压电混合伺服驱动精密定位机构建模及仿真

为解决定位机构大行程和高精度之间的矛盾,针对精密加工和精密测量等领域的大行程运动系统的高精度定位问题,有效结合了电液伺服驱动与压电精密驱动的优点,提出了一种基于电液-压电混合伺服驱动的宏微定位机构,建立其数学模型,以及AMESim和MATLAB的联合仿真模型,并进行了动态仿真研究。仿真表明,所提出的电液-压电混合伺服驱动定位机构能实现高精密定位,这为后续的实际应用奠定了理论基础。

电液伺服位置、压力复合控制原理的仿真及试验

为了对主机中广泛应用的电液位置、压力复合控制过程进行改进,首先在建立的试验台上对电液伺服位置、压力两种控制方式的机理进行研究,明确了位置控制和压力控制的特点及其各自应采用控制器的结构形式。进一步研究串联和并联两种形式位置、压力转换控制策略,提出串联和并联相结合的位置、压力复合控制方法,只需改变位置设定值,就可实现无冲击的位置控制和压力控制转换,简化了控制过程。对控制特性进行数字仿真和试验验证,研究工作对提高主机的生产效率和性能具有理论和实际意义。

直驱式液压传动系统的特点及设计要点

以日本川崎精机公司所提出的液压系统图为例将直驱式液压系统与传统液压系统进行比较,可明显看出直驱式液压系统的系统结构大为简化并节能。对构成直驱式系统的各部件进行了必要的说明,以期进一步对直驱式液压系统的理解。

电液位置速度复合伺服系统控制策略

在电液伺服控制系统的许多实际应用场合,如塑料注塑机、压力机等成型机械,不仅要求较高的位置控制精度,还要求能够控制执行器运动过程的速度,以减小冲击,提高产品质量和生产效率。针对电液伺服系统速度/位置复合控制的要求,考虑力负载对位置控制精度的影响,提出带负载力补偿的速度前馈和位置反馈复合控制策略。导出速度前馈控制量计算模型,该模型能够反映实际负载大小和给定速度的要求;设计位移和速度给定信号发生器,实现了速度前馈控制和位置反馈控制的无扰切换;采用试验和数据拟合的方法,得出负载力补偿量计算公式。仿真和试验研究表明,采用所提出的控制策略,实现了速度和位置的同时控制,在不同负载下,对于不同的期望速度,不需要调节控制器参数,无论正向还是反向运行,都可以获得较好的控制性能。

二相混合式步进电动机矢量控制伺服系统

推导了二相混合式步进电动机基于磁网络的数学模型，给出了其矢量控制位置伺服系统的结构及仿真结果。同时说明了混合式步进电动机与永磁凸极同步电动机在作用机理上的相似性，指出混合式步进电动机伺服系统可参考凸极永磁同步电动机的控制策略来研究、设计。

PMSM伺服系统位置环的PI-模糊混合控制器研究

介绍了永磁同步电机(PMSM)的数学建模,以其作为被控对象的交流伺服系统的基本原理。针对传统PI控制器无法兼顾动态响应和稳态误差的缺陷,在三闭环PMSM伺服系统的位置环设计一种将传统PI算法与模糊算法相结合的多模态混合控制器,该控制器通过对位置误差及其变化率进行判断,选择合理的控制策略。使用Simulink进行仿真,结果表明该型混合控制器与PI控制器相比,在保证稳态精度的同时极大减少了系统调节时间,且不存在超调,特别适用于对响应快速性要求较高的伺服系统。

二相混合式步进电动机矢量控制相关问题的讨论

分析了混合式步进电动机的运行机理 ,讨论了二相混合式步进电动机d - q坐标的定义 ,指出其直轴电感大于交轴电感。最后讨论了考虑电机饱和非线性的矢量控制方法。

基于打磨机器人的力/位混合控制策略研究

根据打磨机器人作业对位置和力同时控制的要求,在分析了基于位置伺服力/位混合控制策略的基础上,对基于速度伺服的力/位混合控制策略进行了研究,对测量的力信号进行了滤波、重力补偿及传感器坐标系标定等处理,以提高所测力信号的抗干扰性和准确性。仿真结果表明:该方案可以满足打磨机器人对位置和力分别控制的要求。

二阶段在线迭代时滞补偿方法及试验验证

实时子结构试验是结构抗震性能研究的重要方法之一;有研究表明,液压伺服系统的时滞在实时子结构试验中产生负阻尼效应,导致试验结果不准确;而试验中时滞是时变参量,无法事先测得;因此,对实时子结构试验控制系统进行时滞补偿具有重要意义。介绍了二阶段时滞补偿的原理,将系统时滞分割为空载定时滞和负载变时滞,提出基于二阶段时滞补偿的控制方法,设计实时计算系统时滞的方法。经数值模拟和刚性构件实时子结构试验,验证所提出的时滞补偿方法具有精度高、鲁棒性好的特点。

采用混合码盘传感器的AC伺服系统

讨论了速度与位置传感器采用混合码盘、电机本体采用径向充磁的AC伺服系统的组成 ,混合码盘在实现轴角变换时的数字处理电路、软件流程框图 ,同时介绍了电机系统的自起动等一些关键技术问题 .给出了有关环节的实验结果 .通过理论分析与系统设计 。

基于混杂系统及多元线性回归的电液伺服系统参数性故障建模

为了有效地诊断电液伺服系统参数性故障,提出一种基于混杂系统及多元线性回归模型的电液伺服系统参数性故障模型。其过程为:将电液伺服系统的工况抽象为多个离散状态,建立压力流量的观测模型;以结构参数为回归系数,基于样本数据的线性回归分析辨识模型参数;结合故障参数建立电液伺服系统的故障模型。利用参数辨识实验验证方法的参数拟合精度。研究结果表明:该模型能有效地应用于早期参数性故障的诊断,并能解决并发故障诊断困难的问题。

风洞模型支撑装置驱动油缸位置和速度的精确控制研究

搭建了模拟风洞迎角机构的杆支撑机构电液伺服系统。采用速度前馈和位置反馈复合控制策略,推导了速度前馈计算模型,通过合理设计速度位移曲线,实现了速度前馈控制和位置反馈控制的无扰切换。利用AMESim/Motion联合仿真技术,创建了杆支撑机构电液伺服系统的机、电、液仿真模型。理论推导、仿真研究与试验结果相互印证,证实了速度前馈和位置反馈复合控制策略的有效性,可以实现油缸位置和速度的同时精确控制。

电液力伺服系统控制策略的半实物仿真

通过在半实物仿真环境中进行模型辨识试验,获得电液力伺服系统的辨识模型.为了改善电液力伺服系统的控制性能,设计了一种复合模糊PID控制器.这种控制器结合了经典PID控制器和带有自调整修正因子的模糊控制器的优点,并加入了前馈校正.为了避免由于两种控制方式相互切换时造成的不良扰动,采用了模糊切换的方法 .通过在电液伺服试验台上对所设计的复合模糊PID控制器进行半实物仿真实验,并对比PID控制器和传统模糊控制器的实验控制曲线,验证了复合模糊PID控制器的可行性和控制性能.同时在负载刚度和质量变化时进行了半实物仿真实验,实验结果表明,复合模糊PID控制器不仅改善了稳定性和速度,并具有良好的实时性.

基于遗传神经网络的伺服电机转速控制

针对交流伺服控制的高速度和高精度,传统控制方法很难对其实施有效控制,给出一种基于遗传神经网络的控制策略。神经网络的结构和初始权值运用递阶遗传算法离线优化,并对电机参数进行实时辨识,通过辨识结果计算控制量,对电机进行实时控制。实验结果证明,该控制系统具有较高的控制精度和稳定性。

新型混合输入式曲柄压力机械的优化设计

可调性的混合输入机构是目前机构学领域研究的一个热点。简述了混合输入机构的设计原理 ;对提出的新型混合输入式曲柄压力机机构 ,从伺服电机的跟踪能力出发进行了优化设计。建立了优化设计的数学模型 ,使用 Matlab软件中的最小二乘极小化方法求得各构件的最优尺寸。实例说明了优化设计使伺服电机的速度波动和加速度波动有显著的减小。