基于机电液联合仿真的铁钻工柔顺控制研究

铁钻工在运行过程中存在较大的负载扰动,且特定工况下需要实现力控制,控制精度达不到期望要求,容易造成管道损坏。对此,采用阻抗控制方法控制铁钻工的运动,研究液压缸的位移与力跟踪性能。通过建立铁钻工机构运动简图,并利用解析法求得正逆运动学方程。为了提高运动轨迹柔顺性,采用五次多项式插值方法对铁钻工进行运动轨迹规划。设计阻抗控制方法,内环通过PID控制器进行位置控制,外环控制力。通过AMESim和Simulink分别建立铁钻工动力学模型、液压系统模型及阻抗控制模型,通过联合仿真模拟铁钻工运行过程。结果表明:铁钻工在未与环境接触工况下及环境接触工况下均具有良好的位置控制精度,与不采用阻抗控制器相比力跟踪精度提高了42.4%。

集群化发展模式下风电场预测、规划及控制关键技术综述

随着我国风电行业的快速发展,规模化发展风电对能源转型的推进至关重要。然而,由于风电场所处的复杂环境和高昂的建设运营成本等因素,集群化发展模式下的风电场面临着一系列技术难点和挑战。因此,文中针对集群化发展模式下风电场的建设和运营,重点总结了相关的预测、规划及控制关键技术。文中围绕风电场集群的关键技术与研究思路进行了归纳总结;针对风电场集群的特点,包括风资源量化表征与预测技术、多风电场协同优化规划技术以及多风电场控制与运行技术进行了详细探讨,对于每个技术领域,分析了当前的研究现状和取得的成果;最后,阐明了风电场集群建设和运营关键技术领域的发展趋势,并指出了待解决的技术难点,通过总结这些技术的研究成果为我国风电的规模化、集群化开发提供参考。

基于变增益自抗扰技术的机器人轨迹跟踪控制方法

本文针对机器人轨迹跟踪控制精度和初始峰值问题,提出一种变增益自抗扰控制器轨迹跟踪控制方法.首先,采用跟踪微分器将逆运动学解处理为插值点区间,设定插值点选取规则及冲击力目标函数.然后,根据目标函数选取插值点拟合得到的轨迹曲线.最后,在考虑机器人动力学下设计轨迹跟踪控制器.仿真和实验结果表明,优化的方法冲击力减少39.8%,且电机能量消耗降低28.48%.设计的变增益自抗扰控制器轨迹跟踪控制可以准确地跟踪轨迹以及解决峰值问题.

军用任务规划技术综述与展望

任务规划是作战指挥及控制的核心,特别是随着联合作战理念的提出与深入,任务规划技术作为传统手段与新兴技术的最佳结合点,正逐步成为解决未来智能化战争的关键所在.为了能充分利用该领域内已有的成熟技术成果,并开展更深入的探索,详细分析了任务规划技术的发展现状以及技术路线,对未来的研究方向作了展望.

河湖长制下跨省河湖联防联控问题及完善建议

跨省河湖联防联控是河湖管理中的重点和难点问题,结合河湖长制,加强流域统筹、开展跨省河湖联防联控是河湖治理体系和治理能力现代化的发展方向。系统梳理跨省河湖联防联控工作在制度体系、履职能力、流域规划、统一监测、联合执法以及监督考核等方面存在的不足之处,剖析其原因,借鉴国内外流域管理先进经验,以河湖长制为抓手,提出跨省河湖联防联控完善建议,以期为流域治理管理及水利高质量发展等相关政策制定提供决策依据和借鉴。

气动柔性关节六足机器人结构设计与步态实验

采用自主研发的气动柔性关节,研制了一种地面移动六足机器人,能够实现前后、左右移动和转动等功能.重点研究了柔性关节六足机器人腿部结构、关节的运动原理和行进步态.搭建了试验台,通过高速摄像等实验手段,验证了机器人步态规划的合理性.为气动柔性关节六足机器人在实践中的应用,提供了理论与实践基础.

新冠肺炎疫情联防联控机制的功能图景与预案优化

非常规突发事件冲击着应急管理体系并引致非预案行为出现,制度学习则是提升韧性水平的关键。聚焦新冠肺炎疫情背景下联防联控机制的响应功能及其预案优化问题,通过建立联防联控机制的文本数据库并开展内容分析,归纳出现实场景下联防联控机制的功能图景及特点,并将此与已有预案功能设计进行比较分析,揭示出新发传染病疫情响应功能在现实与文本之间的差异,通过危机学习汲取经验并优化预案体系。

机械臂途经N路径点的连续轨迹插补算法研究

为减小时工业机械臂振动和机构磨损,提高机械臂轨迹跟踪精度,在关节空间分别研究了通过起点和终点的三次、五次和七次多项式轨迹算法,以及途经2、4个中间点的4-3-4、3-5-3、3-3-3-3-3多项式轨迹插补算法。在此基础上,给出了贯穿N路径点的机械臂连续三次样条轨迹快速迭代算法。试验表明:机械臂途经期望的N-2(N≥4)中间点时,充分满足轨迹给定的约束条件,保证关节位五、速度轨迹连续可导和加速度轨迹的连续性,可进一步提高关节轨迹的平滑性,减少额外游移运动,提高高精度平稳控制。

丰满水库和白山水库联合调度防洪能力分析

丰满水库和白山水库是第二松花江上重要的防洪控制性工程。由于丰满大坝重建和洪水系列延长,丰满水库关键防洪特性指标与丰满水库、白山水库设计洪水成果均发生了变化,直接影响了原有水库防洪调度方案的有效性,亟须结合新的工程条件与资料情况重新制定防洪联合调度方案。采取两库合成一库的模式,基于新的设计洪水成果,分析水库的防洪能力。研究结果表明:①丰满水库和白山水库调洪库容总量可以支撑两库完成全部防洪任务;②当遭遇单峰型洪水,仅靠丰满水库即可完成全部防洪任务,不需借助白山水库拦蓄洪水;③当遭遇100年一遇以上的双峰型洪水,丰满水库单库的防洪能力已不能支撑其完成全部防洪任务,需要白山水库协助。

基于模型预测控制的平行泊车控制方法

针对平行泊车场景,提出了一种基于模型预测控制的自动泊车控制方法;建立了车辆的运动学模型,考虑了车位最小尺寸;采用等速偏移和正弦曲线的叠加轨迹作为泊车路径,分析路径曲率和曲率变化速度的约束条件;提出泊车过程中遇到动态障碍物的避障问题,设计了控制方法,当车辆后方出现障碍物时,控制车辆停车避障,当确认安全后,车辆继续泊车。使用场景软件PreScan和动力学软件veDYNA的联合仿真验证控制方法,结果表明:车辆成功实现了避障,在避障完成后,车辆继续跟踪期望轨迹完成泊车,验证了控制方法的有效性。

城市轨道交通大小交路开行方案与多站联合限流协同优化研究

针对城市轨道交通高峰时段客流量大、客流空间分布不均衡导致的供需能力不匹配和车站大客流组织安全压力大等问题,本文提出了一种大小交路开行方案与多站联合限流相结合的运输组织协同优化方法.该方法考虑客流安全容量、列车运行时间和大小交路开行等约束,建立了以乘客出行成本、企业运营成本和各站上车比例方差和最小为目标的优化模型,设计嵌套人工蜂群算法求解.以某市城市轨道交通线路为例验证模型的有效性与适用性,并对小交路列车开行频率和多目标的权重系数进行了敏感性分析.结果表明,该方法在输送乘客人数相当的情况下,能有效节省企业运营成本,并提高乘客出行公平性,有效缓解大客流车站的客流组织压力.

漂浮基双臂空间机器人基于自适应遗传算法的最优非完整运动规划

讨论了漂浮基双臂空间机器人非完整运动的最优控制规划问题。以多体动力学理论为基础,导出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人耦合了系统动量守恒关系的系统动量矩守恒关系,并将其转化为控制系统状态方程。由此,将双臂空间机器人的非完整运动规划问题转化为非线性系统的控制问题。以此为基础,利用近似优化的方法,给出了双臂空间机器人基于自适应遗传算法的最优非完整运动规划控制算法。其优点在于,仅需要控制双臂空间机器人机械臂的关节运动,即可达到对载体姿态及机械臂关节位置的双重控制效果。一个平面双臂空间机器人系统的数值仿真,验证了算法的有效性。

河湖长制下跨界河湖联防联控机制建设研究

跨界河湖联防联控是河湖管理的重点和难点,结合河湖长制,加强流域统筹,是河湖治理体系和治理能力现代化的发展方向。本研究系统梳理跨界河湖联防联控问题,针对性地提出河湖长制下联防联控体系建设框架建议:推进跨界河湖联防联控法制建设,出台河湖长制下跨省河湖联防联控指导意见;建立由流域管理机构牵头,流域内省级河湖长参加的流域河湖长协作机制,统筹协调流域联防联控的法制建设、规划、监督、管理等重大事项,印发河湖长制下跨界河湖联防联控监督检查办法,通过组织流域管理机构和专家对重点水域进行监督检查、约谈各级河湖长等手段,督查跨界河湖管理各项任务落实;组织流域管理机构编制流域全覆盖水监控规划,建立健全监测监控网络体系,强化重点水域的监测及数据共享;出台河湖长制下流域生态补偿条例、办法、指导意见等,考核与激励并行;制定跨界河湖联防联控重大决策公众参与制度,引导公众参与跨界河湖联防联控全部环节。

城市防洪规划中并联水库群联合调度分析方法

水库联合调度作为城市防洪的非工程措施发挥着越来越重要的作用,但是随着水库数目的增多,由于数学模型概化及优化技术的局限性(如动态规划中的"维数灾"问题),水库优化调度及其规则的制定变得越来越困难。为此,针对城市防洪规划中水库群的防洪调度规则制定,以城市防洪控制断面的过流能力为约束条件,提出了正逆两向的水库联合调度分析方法,以都匀市已有和规划水库群的联合调度为例,验证了提出方法的合理性与可操作性。结果表明:逆向分析方法相比正向分析方法相比更能减小水库调度方案制定的不确定性,结果也可为类似的城市防洪规划提供参考和借鉴。

面向微创外科手术机械臂的主动力摆位控制策略

为了实现微创外科手术机器人的主动手术姿态调整,针对微创手术机械臂的RCM机构特点以及主被动关节相结合的摆位方式,本文提出了基于关节力矩的虚拟工具控制算法以实现操作者与手术机械臂之间的力交互过程。该算法以在关节处安装力矩传感器的方式进行交互力的采集,并结合采样数据提出了一套完整的重力矩补偿方法。根据关节处的受力情况,力控制模型能够实时调整模型参数以响应主动力摆位不同阶段的动态要求。在自行研制的微创外科手术机器人样机上进行相关的实验验证,实验结果表明:各关节的重力矩补偿模型效果明显,基于关节力矩的虚拟工具模型能够实现柔顺自然的人机交互过程,并具有较高的可控性和稳定性,可以较好地完成微创外科手术机械臂的手术位姿调整。

基于规划视角的城市面源污染防控关键问题及策略研究

针对城市化进程中土地利用不合理及规划缺位造成的城市面源污染问题,从面源污染防控规划层面揭示了城市土地分区格局、湖滨区规划以及市政合流制溢流改造等方面存在的问题与诉求。在阐明城市面源污染规划主因基础上,探索了城市水污染防控景观规划以及合流制溢流改造规划途径,论述了城市湖滨区水污染以及分区规划体系构建思路。研究可为新型城镇化时期城市面源污染防控体系构建及水环境综合治理提供决策依据。

一种时间最优关节柔顺的码垛机器人运动规划

针对码垛机器人传统时间最优规划中存在的关节脉动较大、轴间等待等问题,提出了一种基于时间最优关节柔顺的二次轨迹规划方法。以传统规划为预规划,若预规划存在轴间等待,则进行第二步规划:采用三次样条曲线,将预规划所得的S曲线改造成非对称S型曲线;同时,采用线性插值法,根据轴间等待时长实时调整相应关节的加加速度值,直到关节间等待不再发生,从而实现柔顺控制。经实验验证,在不损失工作效率的情况下,该方法可有效降低关节脉动。

应用于茶叶罐分拣的码垛机器人最优关节空间控制

针对茶叶罐分拣生产线的高效率运动控制,提出一种码垛机器人最优关节控制方法。首先,设计茶叶罐分拣码垛机器人生产线的三维模型,根据拉格朗日方程推导出机器人动力学模型,明确模型的输入输出关系。进而,利用萤火虫算法的寻优优势对码垛机器人进行运动学反解,并引入NUBRS曲线平滑处理经五阶多项式插补的轨迹。最后,设计快速连续非奇异终端滑模控制器来实现关节空间内的高精度轨迹跟踪控制。研究结果表明:与滑模控制和反步法控制相比,本文控制器具有更高的控制性能;萤火虫算法能在0.37 s内求解机器人反向运动学,结合五阶多项式插补法与NUBRS曲线能获得光滑柔顺的参考关节轨迹;本文控制器能有效抑制集总干扰力矩影响,保证机器人关节空间内轨迹跟踪精度。

任务规划系统发展现状与启示

近年来,任务规划系统逐步成为军事领域关注的焦点,特别是以美国为首的西方军事强国,在任务规划系统的建设和应用方面取得了显著成效,积累了丰富经验。为把握现状、启发思路,在广泛搜集国内外相关资料基础上,运用对比分析的方法,针对任务规划系统的建设发展历程,界定了基本概念和类型划分,综述了任务规划系统的发展现状,在总结外军系统发展的有益经验和我军现存问题基础上,提出了我军任务规划系统建设的几点思考。

联合作战行动跨域协同计划与控制关键技术

随着当今社会与科技的迅猛发展,现代战争形态已转变为陆、海、空、天、网、电等联合全域体系化对抗,联合作战跨域协同成为研究未来战争制胜机理的重要课题.深入分析了联合作战行动跨域协同的概念内涵、重要问题和计划控制关键技术,聚焦跨域行动协同计划与执行控制问题,从不同指挥控制模式角度梳理提出了集中式跨域协同计划与控制技术、分散式跨域协同计划与控制技术两类关键技术,并详细阐述了两类关键技术的需求背景、运行框架以及核心实现方法,为有效实现联合战场环境下跨域协同行动提供了重要技术支撑.