基于扩展雅可比矩阵的冗余液压驱动四足机器人运动控制

针对冗余液压驱动四足机器人运动学逆解问题,提出一种基于扩展雅可比矩阵的冗余液压驱动四足机器人运动控制方法.该方法既能解决冗余自由度带来的逆解多解问题,还能使机器人足端入地角度满足摩擦锥要求避免足端滑动.首先,规划机器人足端轨迹得到机器人足端速度,在分析机器人足端入地角度对机器人运动性能影响的基础上,结合机器人腿部结构几何关系,建立扩展雅可比矩阵,确立机器人关节角度速度和足端速度的映射关系,即得到机器人关节角度的解.然后,在对角步态下,通过仿真对传统的梯度投影法和提出的扩展雅可比矩阵法进行对比,理论分析及仿真表明传统的梯度投影法存在误差累积,且在实时性上不如扩展雅可比矩阵法.最后,实验验证了基于扩展雅可比矩阵逆运动学分析方法的可行性和有效性.

基于扩展雅可比矩阵的冗余度机器人多性能准则优化研究

本文基于扩展雅可比矩阵求冗余机器人逆解的算法,提出了将多个附加作业性能函数作归一化处理后,根据优先权的高低进行加权求和,从而利用其冗余性完成多性能准则优化的一种新方法.并且对所研制的七自由度冗余手臂避奇异及避关节极限的的双重性能进行了优化仿真分析,根据分析结果,所优化的手臂关节向与关节极限相反的方向运动,并且雅可比矩阵的条件数得到了降低,从而证实了此种算法对单个冗余自由度优化多个性能准则的有效性.

计算最近电压崩溃临界点的实用算法

提出了一种计算最近电压崩溃临界点的实用算法。首先利用直角坐标系下潮流方程的二次性及潮流高低电压解的中点处雅可比矩阵奇异的性质,近似计算最近电压崩溃临界点并将其作为迭代的初值。然后采用牛顿-拉夫逊法直接对最近电压崩溃临界点模型所构成的非线性方程组进行迭代求解。最后通过数字仿真验证了该方法计算精度高,在计算用时上较“主从”迭代算法具有明显的优势。

含UPFC网络的潮流计算及稳态特性仿真分析

基于统一潮流控制器(UPFC)控制支路的节点功率解耦法,提出了扩展雅可比法的含UPFC电力网络的稳态潮流统一计算方法。通过对IEEE标准系统的仿真,表明了该方法具有很好的迭代效果和收敛性,同时定性地说明了UPFC多种参数控制模式对电网灵活的控制效果。

冗余度机器人运动规划的动态方法

引入扩展雅可比矩阵 ,导出一般优化条件下冗余度机器人运动规划的动态方法 ,并用李亚谱诺夫稳定性定理证明了该系统是渐近稳定的。并对平面单臂 3R机器人以及由其组成的双臂机器人进行了仿真研究 ,表明本算法具有一定的“鲁棒性”和“容错性”。

计及气体成分变化的电-气-热综合能源系统能量流计算方法

为实现“双碳”目标,缓解环境压力,综合能源系统(integrated energy system,IES)已成为能源转型的重要发展方向之一。考虑到电转气(power-to-gas,P2G)技术引入的氢气、合成天然气等多类型供气源混合的问题,传统的IES能量流计算已无法确定混合后的燃气品质是否达标,无法量化其对IES中的节点压力、电压等参数影响。为此,提出了一种计及气体成分变化的电-气-热综合能源系统能量流计算方法。首先,将气体相对密度和热值建模为迭代变量,给出了混合气体的相对密度和热值的节点偏差方程及求解流程,为IES中多种供气源及其混合问题提供了通用模型;其次,提出了扩展牛顿-拉夫逊求解方法,给出反映耦合关系的扩展雅可比矩阵,以实现更全面的能量流结果评估和运行分析;最后,通过算例验证了所提模型和方法可有效反映气体成分变化对耦合系统的影响。

四足机器人容错性步态规划方法研究

四足机器人的运动具有较强的耦合性,任何一个关节出现故障都可能使机器人运动紊乱,从而导致严重的后果。为解决此问题,提出一种适用于关节锁定故障的容错性步态规划方法。通过四足机器人的浮动机体运动学模型,在锁定关节处建立冗余度方程;利用增广雅可比矩阵完成含有优化函数的冗余度方程求解,从而实现容错性步态规划。通过仿真分析和样机试验对所提方法的可行性和有效性进行了验证。结果表明,与现有方法相比,容错性步态规划方法能够有效地提高容错性步态的效率。

冗余空间机器人基座姿态调整的笛卡尔路径规划

空间机器人系统的机械臂和基座之间存在着动力学耦合。为了保证笛卡尔路径规划的同时可以调整基座的姿态,以冗余自由度空间机器人为研究对象,首先建立了空间机器人系统的运动学方程;由于存在一定的冗余度,通过将基座姿态运动方程与广义雅可比矩阵组合得到扩展后的雅可比矩阵,实现了基座和机械臂运动的协调规划;讨论了基座姿态无扰路径规划,并与零空间法进行了对比。建立平面三自由度空间机器人系统,分别采用零空间法和扩展雅可比矩阵法进行了基座姿态无扰路径规划和基座姿态跟踪路径规划,仿真结果验证了方法的有效性。

极限诱导分岔最小负荷裕度计算方法

由于极限诱导分岔点处的潮流雅可比矩阵非奇异,因此电压稳定裕度对参数灵敏度的计算存在困难。对此,采用分岔点处参数灵敏度计算的新方法,只需求解一个左端系数阵为扩展潮流雅可比矩阵的线性方程组,进而提出了包含极限诱导分岔点在内的静态电压稳定最小负荷裕度计算方法。该方法结合负荷增长模式及其波动形式,建立了连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型。IEEE 118节点系统的仿真算例验证了所述方法的简单有效性。

Jacobian Elliptic Function Method and Solitary Wave Solutions for Hybrid Lattice Equation

In this paper, we have successfully extended the Jacobian elliptic function expansion approach to nonlinear differential-difference equations. The Hybrid lattice equation is chosen to illustrate this approach. As a consequence, twelve families of Jacobian elliptic function solutions with different parameters of the Hybrid lattice equation are obtained. When the modulus m → 1 or O, doubly-periodic solutions degenerate to solitonic solutions and trigonometric function solutions, respectively.