基于模型预测控制的仿人机器人实时步态优化

为了提高仿人机器人在行走过程中的抗干扰能力,提出基于模型预测控制(MPC)的步态生成与优化策略.基于飞轮倒立摆模型(IPFM),建立系统状态空间模型.给定落脚点参考位置和躯干旋转参考角度,提出包含质心(CoM)轨迹生成、落脚点调整和躯干旋转角度优化的多目标惩罚函数;考虑足部支撑范围、落脚点变动范围等可行性约束,建立二次规划(QP)求解模型.利用开源求解器,实现最优质心轨迹、足部落脚点和躯干旋转角度的在线生成.通过仿真验证了该算法的可行性和有效性.结果表明,每个控制循环在2 ms内完成,满足实时控制需求;该方法能够利用躯干旋转以实现更大范围变步行参数的稳定行走;与只调整落脚点相比,机器人对各个方向外力的抵抗能力都有提高.

离心摆式DMF-CS扭振减振器隔振性能分析

分析了离心摆式DMF-CS减振器的结构,运用Lagrange原理建立了离心摆式DMF-CS减振器的运动微分方程,推导出离心摆固有频率的表达式,并发现其固有频率与所在飞轮的稳定转速成正比。利用该特性,合理调整离心摆的结构参数,可在理论上完全消除发动机点火频率引起的扭矩波动。同时,对影响离心摆隔振性能的因素进行了分析。

基于动量飞轮的单轴倒立摆系统实验装置

基于动量飞轮姿态控制原理,设计并搭建了一套单轴倒立摆平衡系统实验装置。运用能量法建立了单轴倒立摆回稳系统动力学模型,设计了自平衡控制方法;使用加速度传感器和陀螺仪识别倒立摆姿态,通过稳态评价指标判断系统的侧倾方向与角度;运用PID理论,通过动量飞轮的加速过程实现了系统姿态回稳与平衡。实验结果表明,动量飞轮对于垂直平面内的摆体侧倾有较理想的回正作用,验证了控制系统的可行性、可靠性与正确性。

面向农业机械的惯性摆式俘能器特性研究与试验验证

俘能器可以俘获农业机械振动产生的能量并供电传感器。该研究设计并制作了一种惯性摆式振动俘能器,以配重块质量、惯性摆半径、不同激励振幅为控制变量,以俘能器输出峰值电压为优化目标,研究了俘能器的能量俘获特性。试验结果表明:俘能器能量收集能力与正弦激励幅值和惯性摆半径正相关;当俘能器惯性摆半径R较小的情况下(R=30 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量正相关;当俘能器惯性摆半径R较大的情况下(R=60 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量无明显相关关系。惯性摆半径为30mm,且安装配重块(40g)的俘能器在实测农业机械振动谱激励下可产生4.2 V的峰值电压输出,验证了其能够为储能设备供电(>1 V)的可行性。整流后的俘能器能够带动传感器负载(驱动电压为1.5 V的温湿度计)正常工作,显示了其实用性。俘能器在牧草收割机不同安装位置下的性能试验表明其安装环境适应性好,可以安装在农业机械典型振动部位,如工作部件、底盘、悬架、驾驶室和储货仓。为了得到更优的能量俘获性能,应优先考虑安装在振动较强的部位。该研究可促进农业机械传感器和执行器的无源化进程,符合未来智能农机的发展需求。

某汽油发动机双质量飞轮启动敲击的研究

针对某混动车型高压缩比三缸发动机在点火前双质量飞轮敲击问题,本文通过对发动机燃烧数据分析及双质量飞轮内部离心摆敲击能量分析,进行实物确认,最终提高离心摆内部橡胶吸能能力,有效地解决了发动机双质量飞轮启动敲击的问题,为匹配离心摆双质量飞轮在高压缩比混动发动机上的引用及设计方案提供参考。