基于遗传算法的车辆4自由度主动悬架最优控制研究

文章首先建立车辆4自由度主动悬架系统模型,然后针对悬架系统的控制问题,基于结合遗传算法和最优控制理论,提出悬架系统的最优控制策略。该控制方法利用遗传算法对LQR控制器的加权矩阵Q和R参数进行自适应调整优化,不仅可以避免传统的主动悬架LQR最优控制器设计中存在人为主观因素的问题,还能实现悬架系统的自适应最优控制。仿真实验结果表明,在不同车速和路面等级的行驶工况条件下,相比于传统的LQR控制方法,基于遗传算法优化的LQR控制能提高主动悬架系统的控制性能,使车辆获得更优的乘坐舒适性和操纵稳定性,研究结果为探寻有效的主动悬架控制策略、改善车辆的行驶性能提供了有用的控制方法参考。

混合型4自由度并联机构及其运动学建模

提出一种混合型４自由度并联平台机构，该机构的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法，给出了运动学正、逆解。基于本文所提出的４自由度并联机构已成功地研制出一台五坐标并联机床。

新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构

提出一种新型2-TPR/2-TPS空间4自由度并联机构。机构的运动平台通过两个相邻的TPR分支运动链和两个相邻的TPS分支运动链与固定平台相联接。每个TPR分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个转动副R组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另一端通过转动副R与运动平台相联;每个TPS分支由一个胡克铰T、一个移动副P和一个球面副S组成,一端通过胡克铰T与固定平台相联,另一端通过球面副S与运动平台相联。运用约束螺旋理论,对机构的运动性质和奇异位形进行分析。机构运动平台具有沿两个TPR分支所在平面的二维移动自由度,和以两个TPR分支胡克铰二级转动副轴线所在平面内的任何直线作为转轴的二维转动自由度。选取4个分支运动链的移动副作为驱动副,发现了机构可能出现的四种奇异位形。

平面4自由度欠驱动机器人的位置和姿态控制

基于模糊控制理论,研究水平运动的4自由度欠驱动机器人位置和姿态控制问题。平面4自由度欠驱动机器人是具有冗余度和欠驱动双重特征的复杂二阶非完整系统,利用主动关节和被动关节加速度之间的耦合作用控制被动关节的运动,同时实现机械臂末端的轨迹跟踪和末杆的姿态控制。根据分层控制思想,提出双模态模糊PID复合控制算法,针对两个子任务分别设计控制器。通过Matlab和ADAMS的联合仿真验证算法的有效性,在基于可编程多轴运动控制卡的试验台上实现平面4自由度欠驱动机器人的位置和姿态控制试验。仿真和试验结果表明,所设计的模糊PID复合控制器对平面4自由度欠驱动机器人末杆的位置和姿态控制是可行、有效的。

基于FPGA的4自由度机械臂控制系统设计及实现

以FPGA为核心控制器，选用高效的空心杯电机、高精度的电机驱动器及高性能的增量式光电编码器设计了一个连杆结构的4自由度机械臂。在QuartusⅡ软件平台中，设计了FPGA与上位机PC的串行通信接口及光电编码器信号采集电路．对编码器输出的信号进行了滤波、四倍频和鉴相设计。基于VC＋＋设计了上位机PC人机交互控制界面，实现了对机械臂单关节和多关节联动的控制。实际应用表明，设计的4自由度机械臂能较稳定、灵活地完成用户指定的动作及目标物体的抓取和搬运．证明了设计的合理性。

4自由度串联式机械手轨迹运动学的分析

为了实现4自由度串联式机械手的轨迹控制,为实验室设计一种4自由度串联式机械手的结构,基于D-H坐标变换理论,建立了该机械手位置运动学模型,研究了该模型的正、逆解问题。通过计算机仿真,验证了该模型及其正解的正确性。以此为基础,分析了该4自由度串联式机械手的工作空间,并导出该模型逆解的解析式,为实现该机械手的轨迹的精确控制奠定了基础。

一种4自由度并联机器人的位置正解分析

提出了一种新型4-RPTR并联机器人机构,该机构能实现空间的三维移动和绕Z轴的转动,是一种很有应用前景的机构。首先分析了机构的自由度,建立了机构的数学模型,运用连续法计算了机构位置正解,给出了数值算例并绘制了对应的三维机构装配简图。

4自由度轮式悬架移动机械手动力学研究与仿真

针对4自由度轮式悬架移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究。该轮式移动机械手由2自由度线弹性-阻尼悬架系统的移动载体和2自由度机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)。综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,并采用Cartesian坐标,建立了该轮式移动机械手系统的完整动力学模型(正、逆动力学模型)。该动力学模型综合考虑了由路面和悬架对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值的方法分别给出了考虑悬架与不考虑悬架工况的该动力学模型逆解的仿真结果。该模型为后续系统控制策略的选取提供了相应的理论依据。同时该动力学模型由于采用Cartesian坐标,致使该动力学模型的推导具有通用性,为移动机械手动力学研究提供了相应借鉴。

基于4自由度车辆模型的电液主动悬架H_∞控制

对带有电液主动悬架的车辆进行了力学分析 ,建立了 4自由度车辆状态空间模型。在路面干扰激励下 ,为了改善汽车的行驶平顺性 ,基于二次型干扰抑制指标 ,对此多输入多输出 (MIMO)系统设计出了H∞ 控制器 ,并且用MATLAB6 1进行了数值仿真 ,仿真结果表明带H∞ 控制器的主动悬架有效降低了车身垂直加速度和俯仰角加速度。

全垫升气垫船4自由度操纵性

建立了全垫升气垫船的4自由度操纵运动数学模型,用风洞试验来测量空气动力、螺旋桨力和舵力,用水平面平面运动机构进行约束模型试验来测量水动力,试验中变化了速度、漂角、摇首角速度和横倾角.对操纵性进行模拟计算的结果表明:全垫升气垫船的回转轨迹是一条逐渐向内收缩的螺旋线;操固定舵角回转是比较危险的,在舵角较大时就容易产生甩尾;风对回转的影响很大,在顺风速度很大时气垫船不能转向.

可实现空间取放作业的4自由度并联机器人机构综合

本文旨在解决非过约束4自由度并联机构综合这一机构学难题.在总结已有的4自由度并联机器人综合结果的基础上,结合运动子群的概念和螺旋理论的方法,技术性地解决了约束数目和支链数目之间存在的矛盾.利用解析的手段给出了一套全新的非过约束对称4自由度并联机构设计方法.定义了一系列便于综合该机构的概念,分析了该类机构必须具有的拓扑结构,得出两种类型的该类并联机构.给出了满足设计条件的运动副组成情况及空间装配条件,最后给出了典型机构的设计范例.

一种混合型4自由度并联机床的位置分析

针对原沈阳自动化研究所研制开发的五轴并联铣床的结构特点 ,提出了一种改进方案 ,并对这种新的构型的运动学进行了分析 ,针对其特点 ,从新的角度给出了位置正解及反解的方程。该构型的位置正解由于使用了附加传感器并充分考虑到机构特点而使得正解方程形式非常简单并且其中只存在一次项 。

海上拖带系统4自由度建模与仿真

采用MMG船舶运动数学模型的建模思想,建立拖船和被拖船的四自由度运动数学模型,并采用基于悬链理论的拖缆张力数学模型,组成船舶海上拖带系统。以11 480kW的拖船和27 000t的成品油船为例,利用MAT-LAB工具进行静水中改向和旋回仿真模拟,给出拖带系统在不同改向角和舵角下的航迹、艏向、航速、横摇角以及拖缆张力变化的仿真结果。根据仿真结果研究分析拖带系统的运动规律,模拟结果对于提高海上船舶拖带的安全具有指导意义。

基于约束的4自由度并联机床的可达工作空间分析

针对一种新型的4-DOF并联机构的结构特点,采用基于逆解计算的网格法对其工作空间求解的算法进行了详细的分析,并利用Matlab编制了相应的程序,以Matlab图的形式描绘了几种情况下的工作空间区域,并对此进行了分析。

基于球面晶体姿态调节的4自由度并联机构工作空间分析

在分析球面晶体姿态调节基础上,提出了一种4自由度并联支撑调节机构,实现晶体绕X,Y,Z三个坐标轴的转动和沿Z轴的移动,运用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算出自由度数目,建立机构的位置逆解数学模型,求解机构的姿态空间,根据设计要求,绘制了机构末端执行器上几何中心的工作空间,并分析对称性,为优化结构奠定基础。

基于概率的4自由度UPU并联机构误差敏感性分析

以具有3平动1转动的4自由度UPU机构为研究对象，分析了机构对影响其自由度特性及运动误差的各类扭角误差的敏感程度。首先，建立了机构的运动学模型，给出了可能发生的各类误差分类。以给定一定概率分布的数值误差为条件，应用数值方法对位姿正解进行了两种情况的计算和分析，即计算和分析了在误差不变的情况下机构末端操作器的位姿误差随时间的变化，以及扭角误差按照一定概率分布的前提下机构末端操作器在某一运动瞬时的位姿误差。通过分析和对比得到的数值结果和模拟图形，得出了各类扭角误差对机构运动平台影响的不同结果，按照其敏感程度，给出了源误差的大小。

一种可以实现救援对接的4自由度并联机器人设计方法

笔者设计出一种可以在潜水艇和空间飞行器救援对接中实现对接的 4自由度的并联机器人机构。其中 3个为转动自由度 ,1个为移动自由度。分别用于对接过程中的位置和姿态调节。给出了其设计的基本原则和运动副放置条件。利用螺旋理论分析了设计的正确性 ,证明了它所具有的 4个自由度完全满足设计要求。

人体4自由度模型与华尔兹舞技术的动力学分析

以人体4自由度模型为基础,结合动力学原理分析身体姿势、反身动作、摆荡动作、升降动作技术。

柔性一体化关节及4自由度仿人软机械臂

随着科学技术的进步以及人们对提高工作效率的渴望，对机器人的要求已不单单局限于简单、重复的工作，而是开始向具有一定智能化的、与人类和谐相处以及在非结构化的环境中顺利完成作业的方向发展。为了开发出更安全和在非结构化环境中具有更好性能的机器人，北京理工大学在国家科技部、国家自然科学基金委以及北京市科委的共同资助下开展了柔性一体化关节以及仿人软机械臂的研究工作。

基于4自由度操作臂无冲击轨迹规划及动力学仿真分析

在机器人操作臂的研究过程中,其运动轨迹规划及动力学分析是重要部分。针对验电及架设接地线4自由度操作臂的结构特点,采用拉格朗日法建立了动力学模型,并进行了动力学分析,在4阶多项式规划的基础上提出了无冲击轨迹规划。利用Matlab中的Simulink模块得到各关节的力矩、力随时间变化的曲线。运用Adams软件对其进行动力学仿真,得到各关节的力矩、力仿真曲线;与Simulink计算出来的曲线进行对比,确定了动力学分析的正确性,为结构设计和系统控制奠定了基础。