绳牵引并联机构拉力分布的优化

从理论上解决了应用于飞行器风洞试验的绳牵引并联机构拉力分布的优化问题。由于绳只能承受拉力,因此机构的运动控制必须实时计算各绳的拉力。以往学者将绳拉力的优化归结为一个线性规划问题并采用迭代法进行求解,而迭代法不仅计算速度慢,且无确定的优化解。为此,建立了基于影响系数的协调方程和能量最优解析方程,使拉力分布的最优解呈显式表示。

绳牵引并联机构拉力分布的优化研究

从理论上解决了应用于飞行器风洞试验的绳牵引并联机构拉力分布的优化问题。由于绳只能承受拉力,因此机构的运动控制必须实时计算各绳的拉力。以往学者将绳拉力的优化归结为一个线性规划问题并采用迭代法进行求解,而迭代法不仅计算速度慢,且无确定的优化解。为此,建立了基于影响系数的协调方程和能量最优解析方程,使拉力分布的最优解呈显式表示。

绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。

绳驱动仿腕关节的绳索拉力分布和动力学分析

为模拟人臂腕关节的结构功能,提出了有别于传统仿生关节的3自由度绳驱动并联结构,即动平台与静平台通过一球副连接实现腕关节的转动功能。绳索的引入给机构带来建模和控制上的难度。首先,忽略绳索重力特性,采用Lagrange法建立其标准动力学方程。同时,考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单向受力性,提出了绳张力分布优化模型,通过遗传算法得到了绳拉力分布。其次,针对腕关节存在的绳索质量对机构的影响,建立了考虑绳质量的悬链线动力学模型。最后,对两种模型进行仿真,并对比了仿真结果。

基于安全性的多机协调吊运系统张力优化算法

为实现多机协调吊运系统张力分布始终满足安全性评定的结果,在欠约束情况下,首先分析机构模型,并采用牛顿-欧拉方程建立动力学模型,利用动平衡的条件,求解系统拉力解集,并引入变张力均值,通过以实际拉力与变张力均值之差的4范数的最小值作为优化目标,得到实际工作拉力总趋近于安全拉力均值的结果。最后,以3柔索6自由度柔索并联机器人为例,在给定轨迹下进行动态仿真,观察结果并分析柔索张力的分布情况,从而验证该算法的正确性。

多无人机绳索悬挂协同搬运固定时间控制

针对多无人机绳索悬挂协同搬运跟踪控制问题,设计了一种新的固定时间协同跟踪控制算法。首先,通过旋量分析,计算系统不同状态下的有效旋量空间,并根据静力学平衡计算系统在有效旋量空间约束下的拉力容许裕度。其次,在保证绳索张紧以及最大拉力约束的条件下,基于微分平坦性以及绳索拉力优化分配算法,规划编队的期望跟踪轨迹。然后,基于Udwadia-Kalaba方程建立系统动力学模型,设计了连续的基于类超扭滑模和积分滑模的鲁棒控制项,以补偿系绳拉力给无人机造成的扰动,并设计了基于双极限齐次性原理的固定时间无人机协同外环位置控制器。针对无人机内环姿态稳定控制,设计了固定时间姿态稳定控制器。仿真结果表明,绳索拉力满足张紧和最大拉力约束,且设计的固定时间协同跟踪控制算法保证了系统在固定时间内稳定跟踪期望轨迹。