基于LQR算法的板球系统轨迹跟踪研究

板球系统是一个典型的多变量、非线性控制系统,是杆球系统的扩展,用以检测各种控制方案;该文首先采用拉格朗日方程法建立板球系统的数学模型,然后以线性二次最优控制理论为理论基础设计控制器并对系统进行仿真,采用基于触摸屏的控制方案,并在实物板球控制系统做了实时控制,利用多媒体定时器中断技术设计了Matlab6.5和Visual C++6.0两个版本的实时控制程序,成功实现小球的圆形和矩形轨迹跟踪,达到了误差1mm以内的控制效果;仿真及实验结果表面建立模型的合理性与控制算法的有效性。

USB控制器CY7C68013在便携式倒立摆中的应用

针对传统的运动控制器大多采用PCI或ISA总线且成本高等不足,提出采用CY7C68013设计一款运动控制接口模块用于数据的高速采集及处理的设计方案。硬件主要包含主控制模块、编码器采集模块、USB通讯模块和串口通讯模块,阐述了各模块的设计原理及功能。软件部分包含固件程序、USB驱动程序和上位机控制程序,给出了程序的流程图及其部分主要代码。模块采用USB2.0总线与上位机通信,解决了低成本、高速传输和即插即用等关键问题,为设备的便携化设计提供了一种有效的技术方法。目前模块已成功应用在便携式倒立摆产品中。

平面二级倒立摆的线性二次最优控制

采用Lagrange方程建立了平面二级倒立摆的非线性动力学模型,将其在平衡位置附近进行线性化,得到系统在2个正交控制方向解耦的近似模型。根据最优控制理论设计了系统的线性二次最优调节器,并利用Visual C++6.0和Visual Basic 6.0实现了人机交互,实时控制在多媒体定时器中断服务函数内实现,自主搭建了一套平面二级倒立摆实验平台。系统成功实现稳摆控制,仿真及实验结果表明建立平面二级倒立摆解耦模型的合理性与控制算法的有效性。

基于LQR的直线二级倒立摆最优控制系统研究

倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的高阶不稳定系统,是检验各种新的控制理论和方法有效性的典型理想模型。在其控制过程中,能有效地反映诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多关键问题。通过研究直线二级倒立摆LQR控制方法,首先建立了二级倒立摆的数学模型,然后设计LQR控制器,并对系统进行仿真,最后使用Windows动态链接库调用技术和多媒体定时器技术设计了VC和Simulink两种版本的控制程序,系统成功实现了稳摆控制。

基于LQR算法的三维桥式吊车定位及防摆控制研究

首先采用牛顿力学方法建立了三维桥式吊车的非线性动力学模型,然后将其在平衡点处进行线性化,得到系统在X方向和Y方向完全解耦的状态空间方程;根据现代控制理论设计了系统的线性二次最优调节器(LQR)并进行SIMULINK仿真,最后利用C++语言和MATLAB混合编程技术实现控制界面,系统控制量计算及下发由多媒体定时器中断服务函数周期性完成,自主搭建了一套三维桥式吊车实验平台;系统成功实现运动范围内的定位及防摆控制,仿真及实验结果表面建立三维桥式吊车解耦模型的合理性与控制算法的有效性。

基于嵌入式Linux地温空调室内风循环智能控制系统设计

地温中央空调室内风循环系统具有大滞后、非线性及大惯性等特点,采用常规PID控制算法控制效果较差,论文结合常规PID、模糊和智能采样原理设计了地温中央空调室内风循环系统的智能采样模糊PID控制算法,并采用Matlab进行了仿真研究;仿真结果显示,该控制算法能够有效提高系统的动态性能和抵抗干扰能力;论文给出了控制系统的网络化总体设计方案,进行了系统软硬件的具体设计;硬件平台采用ARM9内核的S3C2440片上系统,在嵌入式Linux软件平台下进行温度等信号的采集、与给定信号的比较、以及控制信号的计算输出等工作,通过CAN总线将最终的控制信号传递给末端风机模块,改变送风量,最终实现室内温度控制并达到节能的目的。

一种三自由度冗余驱动并联机器人控制研究

并联机器人一般由多条运动轴组成,具有响应快、刚性好、精度高等优点,但是由于其机械结构的复杂性导致其也存在着明显缺点,如各支链之间存在相互耦合使得工作区域内存在奇异位形,加入冗余度可以消除奇异位形从而改善它的几何特性,冗余并联机器人作为一种新型的机器人形式得到了越来越多的重视,基于三自由度冗余驱动并联机器人提出一种控制研究方法,主要从冗余并联机器人的运动学模型、工作空间、MATLAB仿真及其控制软件开发等主要方面进行了深入细致的研究。

机电专业实践教学探索

针对机械电子工程专业多学科融合的特点以及目前实践环节存在的问题,提出基于多学科融合、高集成度及系统化的实践教学规划。在相关实践平台上,设计规划了模块化、积木集成化的系列实践项目。教学实践表明该实践体系具有工程实用性、开放性和综合性的优势。

一种三自由度冗余驱动并联机器人控制研究

并联机器人一般由多条运动轴组成,具有响应快、刚性好、精度高等优点,但是由于其机械结构的复杂性导致其也存在着明显缺点,如各支链之间存在相互耦合使得工作区域内存在奇异位形,加入冗余度可以消除奇异位形从而改善它的几何特性,冗余并联机器人作为一种新型的机器人形式得到了越来越多的重视,基于三自由度冗余驱动并联机器人提出一种控制研究方法,主要从冗余并联机器人的运动学模型、工作空间、MATLAB仿真及其控制软件开发等主要方面进行了深入细致的研究。

研究固体火箭发动机封头的卡爪的疲劳寿命

固体火箭发动机封头的卡爪是组装固体火箭发动机中极其重要的零件,研究该卡爪的疲劳寿命,确定影响卡爪的重要设计参数,可以对优化其结构设计提供重要理论依据;协同仿真平台ANSYS Workbench,在对其进行疲劳寿命分析时,通过实验数据,采用最小二乘法拟合45号钢材料的S-N曲线,再采用经验公式和平均应力修正理论对S-N曲线进行精确修正,以便求解出更为符合实际的疲劳寿命;通过对火箭封头卡爪的疲劳寿命研究,得出该产品的实际工作的四个微小弧面对其疲劳寿命有很大影响,在疲劳寿命的要求范围内,确定了实际工作的四个微小弧面的面积范围,这对优化设计提供很大帮助。

单字母图像在流水线分拣平台上的应用

论述了单字母图像应用于流水线上的箱体来实现自动分类、矫正摆放的一种方法。将有探测图形的单字母图像标示箱体,对图像进行二值化、滤波、探测图形处理、旋转图像、定位字母和BP算法识别,并控制六自由度机械手臂完成分拣任务。采用VC++6.0编程实现,满足实时性并已实际应用。