一种用于控制工业机器人运动轨迹误差的观测控制策略研究

为了提高工业机器人运动轨迹的控制准确度,提出一种运动误差观测控制策略。分析机器人的组成结构,明确其工作原理。建立工业机器人的坐标系,并在该坐标系上求取机器人连杆间坐标系的变换矩阵;利用连杆间坐标系的变换矩阵,得到机器人末端执行器的运动学模型。以机器人的测量运动误差为依据,联合工业机器人的标称正向运动学模型,求取传感器架以及标称架与底座之间的变换模型;通过该变换模型,计算传感器架相对于标称架之间的位置向量及动态误差变换矩阵,得到测量运动误差值;通过测量运动误差值,构造运动误差观测器,用于获取机器人的估计运动误差,并将估计运动误差联合神经网络控制器,以实现对机器人运动轨迹的准确控制。利用此方法和滑模控制策略对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,结果显示:此方法能准确地对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,而且与滑模控制策略相比,此方法的追踪精度提高了34.25%。说明此方法能对工业机器人的运动轨迹进行精确的控制。

六自由度运动模拟器振动控制策略

针对液压驱动六自由度运动模拟器在对振动环境进行模拟的过程中存在幅值衰减和相位滞后,难以保证对高频随机信号的复现精度这一问题,提出采用基于铰点空间控制与基于操作空间控制相结合的方式,在单缸比例加前馈控制的基础上,通过三状态控制策略来扩展系统的频宽,同时在保证系统稳定的前提下达到精确复现输入位置随机信号的目的。实验结果表明,采用三状态控制策略的六自由度运动模拟器可以将系统输出对输入的位置随机信号在0.5～25Hz频率内的功率谱密度误差控制在±3dB以内,满足精确复现的性能指标。

一种适用于2自由度混合驱动机器的运动控制策略的研究

针对2自由度混合驱动机器的工作特点,进行了混合驱动压力机构实验机构的运动控制研究。以变结构控制策略为基础,提出了基于逆运动学理论的混合驱动机器运动控制实时在线误差补偿控制方法,并进行了仿真研究,误差实时在线补偿后的位移曲线与理论位移曲线的吻合较好,误差在1%之内。

移动操作机器人运动控制与误差分析实验研究

针对汽车零部件装配线的物料分拣及供给问题,设计并组装了一台移动操作机器人用于实现智能化自动送料。以此移动操作平台为对象,建立了其运动学模型,并以此为依据提出了运动控制策略,分析了输入脉冲与机器人速度及转弯半径之间的关系。利用激光跟踪仪对机器人直线和圆周运动的轨迹进行标定,获取了轨迹误差随速度的变化规律。研究结果表明,通过控制电机的输入脉冲,提出的运动控制策略可以满足在不同场景要求下的移动机器人定位和运行。机器人直线速度与输入脉冲成正比,转向速度与输入脉冲差成正比,转弯半径与输入脉冲和成正比。由轨迹误差与速度的关系,得到机器人的最佳速度为(0.2~0.3)m/s,当运送小型零部件且需要提高运行效率时,可控制直线速度在(0.5~0.7)m/s,为分析运动性能提供了一种解决方法。

基于位域运动误差观测器的齿轮断齿故障诊断

由于高速重载等不良工况,齿轮往往容易发生齿根裂纹、破损甚至断齿等故障。齿轮作为传动机构的重要组成部件,其故障对整个系统的安全运行有着重大影响,因此需要对其进行状态监测及故障诊断。与传统的振动法、噪声法相比,基于电机驱动系统的齿轮故障诊断无需额外安装传感器方案是当下最新的研究热点。针对伺服系统等实际工况存在频繁加减速过程这一问题,提出一种位域下的齿轮故障诊断方法。首先设计一种级联观测器来获取齿轮运动误差信号,此方法无需在负载侧安装位置传感器;接着利用位域重采样技术使得故障诊断不再依赖于转速运行条件;最后引入位域同步平均法,有效提升故障特征的信噪比。在断齿故障诊断平台上对所提出的算法进行实验验证,实验结果表明该算法可实现宽变速条件下的齿轮故障信息提取与诊断。

区域地壳垂直运动研究中的模型误差及其影响

基于现今区域地壳垂直运动研究中几种主要技术手段的数据源特征和地壳垂直运动模型,讨论地壳垂直运动模型与所采用的数据源的非协调性(模型误差)对结果造成的影响,指出判别模型误差大小的依据、数据源中数据选择的原则和方法,并利用区域垂直运动研究结果讨论地壳垂直运动演变过程,进而提出对区域地震危险性判别时需要注意的问题。

中国地壳运动观测网络基本网观测精度研究

“中国地壳运动观测网络”于 1998～ 2 0 0 2年开展过 5次基本网GPS联测。利用GIPSY软件处理结果进行的统计分析表明 :基线定位水平分量精度为 2～ 5mm ,垂直分量为 7～ 15mm ;基线变化的水平分量测定精度为0 .5mm/a ,达到了流动观测的最高水平。分析基线定位误差发现 :固定误差是目前相对定位的主要误差 ;与基线长度有关的比例误差对于水平分量而言 ,基本可以忽略。对速率的统计分析说明 :至少 4年观测间隔 ,才有可能获得比较精确、可靠的测站速率结果。

一种精密运动平台轨迹跟踪控制器设计

针对基于直线电机的精密运动平台轨迹跟踪控制问题,基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)提出了一种跟踪控制方法,以提高精密运动平台的干扰抑制能力和轨迹跟踪性能。给出了永磁直线电机和运动平台数学模型。ZPETC是一种前馈控制器,通过零极点对消实现误差抑制,可以提高系统的响应速度和跟踪性能,降低系统动态跟踪误差;而干扰观测器则可以补偿系统参数变化、模型不确定、外部扰动、机械非线性等,提高了系统抗干扰能力。实验结果表明:所述方法不仅能够确保系统跟踪性能而且具有较强的鲁棒性,从而改善了运动平台的轨迹跟踪效果。

中凸变椭圆活塞直线伺服系统的变增益零相位误差跟踪滑模控制

针对中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统,提出了变增益零相位误差跟踪—滑模控制这一新型控制策略,以提高系统的跟踪性能和抗扰性能。它结合了变增益零相位误差跟踪控制器的理想跟踪特性与滑模控制器的抗扰动能力的优点,并采用扰动观测器对负载扰动进行估计和补偿,从而保证了中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统的快速稳定性。仿真结果表明,采用这种控制策略可以十分有效地减小中凸变椭圆活塞直线伺服驱动系统的跟踪误差。

应用粒子图像流速测定法解析泥石流运动形态

在世界范围内,对泥石流等泥沙灾害的全部运动过程尚未有实用的定量的测试手段。日本学者柳原幸希等采用数值图像PIV技术对泥石流运动区域进行监测。其结论是能够在某种程度上解析泥石流运动的速度、时间的动态变化;有可能实现对泥石流的定量观测与分析。但因使用的是不以图像解析为前提的已存录像,存在图像不清晰、噪声干扰等问题,今后利用PIV技术分析泥石流时,拍摄崩塌画面尽可能正面对准现场,摄影时应注意不摇晃。尽可能使用高速度相机,用单色灰色标度拍摄,控制来自受光元件的电器噪音。用两台相机同时进行测量,实施立体解析可更准确地把握崩塌现象。同时应积累解析事例,借助崩塌实验、崩塌实例,校正测量值或事先摸清实际值。对观测误差的校正、监测精度,有待于进一步研究。

基于漏斗策略的航天器高精度姿态控制器设计

针对一类具有外部扰动的航天器控制系统,提出一种基于漏斗策略的高精度姿态控制方法,从而对整个跟踪控制轨迹进行规划,保证控制误差时刻满足设计需求,有效提升控制系统动态性能与品质.首先,对所提出姿态控制策略的跟踪性能进行理论分析,结果表明如果姿态控制误差初值位于根据性能需求设计的漏斗区域内,则在后续任意时刻跟踪误差将始终位于该动态性能漏斗中.在此基础上,考虑到实际工程应用中航天器系统控制信号的有界性需求,给出性能漏斗的优化设计方法,从而保证在输入幅值约束下控制系统的动态性能.最后通过数值仿真验证了所提出航天器姿态漏斗控制策略设计方法及理论分析结果的正确性和有效性.

浅析电梯运行零速停靠控制策略

电梯在做停靠减速运动、运行速度为零时，运行的剩余距离也为零，称为零速停靠。由于钢丝绳与曳引轮之间的摩擦、打滑、曳引轮磨损、变频器控制误差等因素所造成的综合性干扰而引起的运行速度曲线偏移预定轨迹，会造成电梯在接近目标楼层时存在一个平层低速运行段。这个低速爬行段直接影响到乘客乘坐的舒适感，并目，会浪费乘客的乘坐时间。

无陀螺飞行器姿态和角速度确定

通过预测滤波方法研究了利用矢量观测确定无陀螺飞行器姿态和角速度的方法。给出的预测滤波算法在一定的二次型优化准则下 ,对飞行器姿态和名义姿态运动模型的等效角速度误差可同时进行实时估计 ,能够准确跟踪敏感器的测量 ,有效减小模型误差的影响。

我国流动重力监测预报发展的思考

1重力监测预报现状 （1）重力监测。我国现行地震重力监测网由于自成体系，彼此独立，“中国地壳运动观测网络”重力基本网由于跨距大，绝对重力基准较少，流动重力监测体系的结构和能力仍存在以下问题：①现行的地震重力监测网大都缺少绝对重力控制，不能有效地消除仪器标定系统引起的测量误差，以提取绝对重力变化信息；

关于国际滑水跳跃滑竞赛成绩计算方法刍议

在滑水跳跃滑竞赛中,目前国内外通用成绩绘算板计算运动员的跳跃成绩。鉴于这个运动项目裁判法的要求和绘算板的算法误差,本文提出了新的计算方法和相应的电子计算机应用竞赛程序。建议采取电子计算机和绘算板两种计绩制。随着国际滑水规则的重新规范和我国滑水运动的发展,在这方面我们亦应适应这些变化。

平台摇摆对卡尔曼滤波跟踪精度的影响

通过建立目标相对运动坐标系和目标相对运动观测模型,研究了在平台摇摆影响下,跟踪系统观测到的目标运动状态的变化。在分析捷联垂直基准补偿原理的基础上建立了捷联垂直基准平台摇摆角补偿模型,建立的模型结合捷联垂直基准系统的测量能力对其补偿算法进行了理论推导,使模型适用于实际捷联垂直基准系统。通过建立模型以及仿真研究了平台摇摆作用下卡尔曼滤波跟踪精度的变化,指出了摆造成卡尔曼滤波跟踪精度降低甚至离散的主要原因在于模型误差增大。设计仿真实验验证了结论的正确性,为进一步改进跟踪手段提供了理论参考。