六自由度机械手轨迹位置跟踪控制策略研究

针对六自由度机器人轨迹的位置控制,设计了带有滑动扰动观测器的滑模控制方法(SMCSPO)和积分滑模控制(ISMC)两种不同的控制方法。SMCSPO对由非线性、参数不确定性和外部干扰组成的扰动具有较强的鲁棒性,但不易辨识系统参数。ISMC在多自由度机器人的位置控制方面,不需要推导多自由度机器人的运动方程或进行系统辨识,能够通过控制输入的开关增益实现了扰动的补偿。与SMCSPO相比,ISMC具有较高的轨迹位置跟踪精度。两种控制方法均在MATLAB/Simulink中进行了模拟仿真,结果表明ISMC的跟踪误差均小于SMCSPO的跟踪误差,且具有较好的收敛速度。

基于强化学习的激光导航无人车路径跟踪控制

针对智能仓储无人车运动轨迹控制精度的问题,提出了一种基于强化学习的激光导航无人车路径跟踪控制算法。建立了智能仓储无人车的数学模型,设计了一种激光导航定位算法,提出了一种Actor-Critic强化学习路径跟踪算法,最终实现对无人车路径跟踪的高精度控制。通过对比仿真验证了设计的路径跟踪算法具有更优的控制效果和更高的控制精度,最大路径跟踪误差仅为0.3 m,最大x坐标跟踪误差仅为0.1 m,最大y坐标跟踪误差仅为0.29 m,大幅提高了对仓储无人车运动轨迹的跟踪精度。

基于新型趋近律的四旋翼滑模控制

为解决四旋翼飞行器在飞行过程中的轨迹跟踪和姿态控制问题,文中基于改进的新型趋近律和滑模函数设计了滑模变结构非线性控制器。根据四旋翼飞行器的欠驱动、强耦合和多变量特性对其系统进行整体受力分析,根据牛顿第二定律和欧拉动量方程简化系统数学模型。基于传统指数趋近律并结合双幂次项、比例项和改进的变指数项对四旋翼系统内环和外环设计新型趋近律滑模控制器。通过将外环位置控制器的输出作为内环控制器的期望输入来形成外环控制内环的闭环系统,并根据李雅普诺夫稳定性定理证明了该系统的稳定性。仿真结果表明,在空中定点悬浮和复杂三维轨迹跟踪实验中,相较于传统趋近律滑模控制器,该方法响应时间更短,跟踪效果更好,稳态误差更小。

一款智能化外卖箱的设计

随着在线食品配送行业的迅猛发展,配送效率和食品安全成为重中之重的同时也暴露出外卖配送过程中食品保温、食品安全等配送质量问题。外卖箱作为外卖餐饮配送的主要工具,现阶段其发展还存在很大的改进空间。针对配送过程中遇到的各类实际问题,该研究通过资料查询与市场调研,对外卖箱的关键技术进行深入分析。这些技术包括温度控制技术、实时位置跟踪技术、汤汁洒漏监测及安全锁定技术等。研究详细阐述这些技术对于解决配送过程中的问题所起到的作用,并对外卖箱发展前景进行展望,旨在通过技术创新提高食品配送过程的效率和安全性。研究结果表明,外卖箱的技术创新对于提升配送服务的整体质量和效率具有显著影响,对食品配送行业的可持续发展具有重要意义。

基于Fourier拟合的光伏跟踪系统设计

[目的]为提高光伏支架的发电效率,以基于Fourier拟合算法的视日运动轨迹光伏跟踪器为研究设计对象。[方法]借助MATLAB分析了传统视日运动轨迹算法的跟踪精度情况,更进一步地在此基础上提出了精度更优的8阶傅里叶拟合视日运动轨迹跟踪算法,并结合GNSS定位技术,得出太阳实时运行轨迹。系统设计以STM32单片机作为微处理器,采用6轴加速度传感器,通过重力矢量在其轴上的投影确定光伏跟踪支架的实时倾斜度,以此二者建立跟踪支架三维运行模型,通过分析太阳光线在支架上的余弦效应即可得到电机需要运行的动作角。同时为解决晨昏时刻光伏组件间的阴影遮挡问题,系统增加逆跟踪算法。并考虑到大规模机组的应用,提出主从电机同步控制策略。[结果]傅-2里叶拟合算法拥有更高的跟踪精度,精度可达到10数量级,高于传统算法一个数量级。同时采用逆跟踪技术可节约24.3%光伏阵列用地面积,大幅提高了土地利用率。[结论]本研究采用更为精准的视日运动轨迹跟踪模型,较好地解决了太阳辐射利用的余弦效应,提升了电站的发电效率,实现了安全高效绿色能源体系的建设,促进了我国“双碳”目标的推进与达成。

城市轨道交通新型应答器系统应用研究

新型应答器系统可在现有应答器基础上进行功能扩展,研究在保留现有功能的基础上实现车到地通信、列车首尾位置追踪、列车分区和股道占用检查、列车完整性检查等,简化信号系统设备种类,降低建设和维护成本。可基于新型应答器构成低成本高效的点式信号系统、或作为CBTC的后备模式,能够通过低成本无线通信保障应急突发事件的实时响应。

国产化ITCS车载Y型股道列车定位功能回归测试策略探讨

青藏铁路格尔木南站改造,其列控车载系统需实现Y型股道列车精确定位功能。阐述基于国产化增强型列车控制系统(ITCS)车载系统的仿真测试平台,针对车载定位功能的升级变更,结合车载系统/软件架构实现的关联性,提出完整、有效的影响分析和回归测试方案,对产品质量的提高起到积极推动作用。

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间。微网控制策略根据运行模式分为两种:孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制。利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础。

应用于遥控焊接的开放式主从机器人控制系统

手动控制的主从机器人系统不能满足遥控焊接的要求,因此开发了一套开放式主从机器人系统.主机器人是由6自由度的SpaceNavigator空间鼠标安装在开放性的Motoman HP3J机器人末端构成,其控制平台为RTlinux系统.从机器人为改造后具有开放性的V01弧焊机器人,其控制平台为Windows 2000系统和功能强大的PMAC(programmable multi-axis controller)运动控制卡,主从机器人之间通信是基于套接字的局域网TCP/IP协议.实现了主机器人对从机器人的实时控制.结果表明,开放式主从机器人控制系统运行平稳可靠.

基于运动学原理的单站无源定位跟踪地面试验研究

单站无源定位与跟踪系统由于具有极强的隐蔽性,且探测距离远,机动性强,在未来的远程精确打击中具有重要的意义。本文从基于质点运动学的单站无源定位跟踪理论出发,介绍了在已有的火控雷达本体上增加一套无源定位子系统,构成单站无源定位跟踪系统,并对地面辐射源进行了定位获得了成功。试验结果证明了该理论的正确性,而且说明在现有工程技术条件下实现地对空、空对空单基地无源探测定位系统是可能的。

微创手术导管机器人系统变论域模糊PID控制

在微创血管手术导管机器人系统控制机器人送导管问题的研究中,为克服手动送管的缺陷,要求导管机器人系统能够快速响应、抗干扰能力强以及对目标轨迹的实时跟踪。传统模糊PID控制由于其精度与响应速度之间的矛盾,限制了在微创手术中的应用。提出采用变论域模糊PID控制,引入伸缩因子,在不降低响应速度的前提下改善模糊PID控制精度,进一步改善系统位置跟踪精度以及在主从微创手术中的实用性。仿真结果表明,所提出的变论域模糊PID控制对系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能,证实了变论域模糊PID控制在主从微创手术中的优越性与实用性。

双轴跟踪系统在光伏电站的应用

光伏电站组件多为固定角度安装,很大程度上制约了整个电站的发电效率。为提高电站整体发电效率,提出将双轴跟踪系统应用于光伏电站。采用时控法与反馈修正法相结合的追踪方式,主从控制器相配合的分散式与集中式相结合的控制方式,工业以太网与工业级无线相结合的综合式通信方式。理论分析和设计表明,该方法在保证最大发电效率的同时,减少了能量消耗,易于电站推广应用。

迭代学习控制在吊车-双摆系统中的应用研究

适用于双摆模型系统的吊车在运送相同批次,相同型号货物,并且在保证搬运货物的轨迹相同的情况下,其运动轨迹具有极高的重复特性。提出了基于迭代学习控制的吊车-双摆系统位置和速度控制方法,建立了吊车-双摆系统的静态模型,设计了关于位置和速度控制的迭代学习控制算法,理论上分析了算法的收敛性。仿真结果表明,在经过80次左右的学习之后,吊车-双摆系统的输出能够可以较好地跟踪上期望轨迹,获得较高的控制精度,验证了控制方法的有效性。

基于纯角度的三维运动目标可观性研究

本文针对在三维空间作匀加速运动的目标 ,推导出了基于纯角度测量的运动目标状态可观测的必要条件。在求解这一必要条件的过程中 ,利用数学变换手段 ,将非线性角度观测方程转换成线性框架来进行处理 ;利用满秩矩阵的一些特点 ,把高阶非线性微分方程转化成一阶线性微分方程组来求解 ,获得了可观测性必要条件。

基于滑模自抗扰控制器的永磁同步电机位置环控制研究

由于电机参数变化和负载扰动等不确定性因素的影响,永磁同步电机位置控制的动态响应和抗扰动能力不能很好的兼顾,本文提出一种基于滑模自抗扰控制器的永磁同步电机位置环控制策略,把转动惯量和负载作为扰动量,以电机转子角度为状态变量,通过扩展状态观测器观测,进行补偿校正,为高频抖振提供旁路,设计了滑模面和滑模控制律,提高了系统的稳定性。仿真表明,系统具有动态响应快,控制精度高,且系统对干扰具有很强的鲁棒性。

XY平台伺服系统的零相位鲁棒控制

针对直接驱动XY平台伺服系统的位置控制进行设计,考虑到系统的扰动、摩擦等因素引起的误差,采用零相位误差跟踪控制器和干扰观测器相结合的控制方法,通过零相位误差跟踪控制器来减小系统的跟踪误差,并通过干扰观测器来减小扰动对系统的影响,从而同时提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。仿真实验结果表明,所提出的控制方案对提高伺服系统的定位精度有一定的作用。

机器人视觉定位跟踪系统的设计与实现

针对传统的机器人定位跟踪系统设计时,存在图像预处理模块获取跟踪区域不完整,所含噪声去除不全面的问题,设计并实现了一种通过机器人视觉进行定位的跟踪系统。通过图像预处理模块获取跟踪的区域,再经过控制模块对整个系统的各个模块进行协调和控制,并对区域目标图像进行采集,将采集的信息发送至图像处理模块,完成整个系统模块之间的信息交换。而在软件设计过程中,在图像处理的同时给出其定位程序代码,最终实现机器人视觉定位跟踪。实验结果表明,设计的系统具有很高的可行性和实用性。

自平衡机器人视觉语音双重引导运动控制研究

自平衡机器人是一种特殊的移动机器人,为了拓展其交互能力,设计了基于视觉和语音的双重技术引导控制系统。针对目前视觉测距计算繁杂性,提出了目标定位的新方法。通过视觉测距方法,实现机器人对运动目标的动态定位;采用Camshitf目标搜索算法,在复杂环境下对目标进行连续捕获,联合双重引导控制策略,实时切换机器人的识别模式,实现机器人对指定目标的识别和跟踪,且能在预设的道路上进行自主移动。通过目标颜色、形状识别和跟踪以及视觉巡线等实验测试,结果表明该机器人交互能力强,系统反应快,视觉定位计算便捷、实时性好。

并联级联H桥电源电流跟踪优化与环流抑制的模型预测控制

分布式控制在级联H桥(CHB)变换器并联的电源中可提升输出容量及可靠性。然而,常规分布式控制器可能由于硬件或控制参数的不匹配而导致输出功率不平衡,从而在CHB支路之间形成不稳定的环流,这将导致:①支路电流的稳定性与跟踪性能变差;②均流电抗器易饱和。对此该文提出一种基于Luenberger观测器状态重构的主从模型预测控制,所提策略可以实现参考电流跟踪和环流抑制的控制优化。此外,通过载波可以轻松实现级联H桥交错和并联控制器同步,从而固定开关频率。基于推导出的电流预测模型,当多个并联CHB支路具有不同的输出功率时,可以实现优化的电流跟踪响应并消除环流。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

教学信息员提高专业学位研究生临床基本技能的模式研究

目的观察临床医学专业学位研究生(临床专硕)学生教学信息员在医学基本技能培训中的作用,探讨临床专硕与住院医师规范化培训相结合("双轨制")中,临床基本技能培训质量控制的具体运行模式。方法随机入选不同届临床专硕各共120人,设立A组为对照组(n=60),在教学督导监控下完成临床医学基本技能培训;设立B组为实验组(n=60),在教学督导和学生教学信息员共同监控下完成临床医学基本技能培训。3个月后,通过临床医学基本技能考核并收集数据。结果与A组相比,B组临床专硕学员在心内科临床医学基本技能大赛及阶段考试中成绩有明显提升,差异具有统计学意义(P <0.05)。结论在临床专硕"双轨制"教学衔接中,设立学生教学信息员,反馈信息、监督教学质量,使专业学位研究生临床基本技能掌握较好。这种教学管理模式可能是临床专硕的临床医学基本技能质量保障和监控的好方法之一。