检索结果-内蒙古大学图书馆

机床与液压 2023年第11期51卷 52-58页

作者：刘鑫陈昌忠罗淇四川轻化工大学自动化与信息工程学院四川自贡643000 人工智能四川省重点实验室四川自贡643000

针对存在动力学不确定建模项、建模误差及外界干扰的移动机器人,设计RBF神经网络补偿计算力矩控制算法。基于反步法设计运动学辅助速度控制率。根据动力学理想名义模型,基于计算力矩法设计一般的力矩控制器。在此基础上,建立具有不确定... 详细信息

针对存在动力学不确定建模项、建模误差及外界干扰的移动机器人,设计RBF神经网络补偿计算力矩控制算法。基于反步法设计运动学辅助速度控制率。根据动力学理想名义模型,基于计算力矩法设计一般的力矩控制器。在此基础上,建立具有不确定建模项、建模误差及外界干扰的移动机器人动力学模型,基于计算力矩法设计带有RBF神经网络补偿的力矩控制器,神经网络的权值由自适应律给出。最后,利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明:神经网络对系统不确定项具有良好的逼近性能,相比于一般的计算力矩控制,所提出的神经网络补偿计算力矩控制算法具有更好的跟踪性能,控制系统具有更好的鲁棒性。

关键词：移动机器人 RBF神经网络计算力矩控制 Lyapunov理论

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机器人关节摩擦建模与自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制

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中国计量大学学报 2020年第1期31卷 71-78页

作者：沈晓斌王斌锐余芮崔小红中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

目的:补偿机器人关节摩擦力矩,提高关节轨迹跟踪效果。方法:以直流伺服电机和谐波减速器组成机器人关节为对象,基于Stribeck模型建立摩擦模型;采用最小二乘法和Matlab编程辨识模型参数;利用自适应RBF神经网络算法对系统模型参数误差引... 详细信息

目的:补偿机器人关节摩擦力矩,提高关节轨迹跟踪效果。方法:以直流伺服电机和谐波减速器组成机器人关节为对象,基于Stribeck模型建立摩擦模型;采用最小二乘法和Matlab编程辨识模型参数;利用自适应RBF神经网络算法对系统模型参数误差引起的未建模动态进行在线观测;将观测结果补偿到计算力矩控制器中,建立含摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制器,推导出控制参数的约束条件。结果:基于自主设计的机器人关节进行对比实验。实验表明,含摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制追踪误差是无摩擦模型的自适应RBF神经网络补偿计算力矩控制追踪误差的55.12%,是传统计算力矩控制追踪误差的31.28%。结论:本文的控制方法提高了机器人关节轨迹跟踪精度。

关键词：机器人 Stribeck模型计算力矩控制 RBF神经网络自适应控制轨迹跟踪

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空间机械臂动力学参数辨识及计算力矩控制

空间机械臂动力学参数辨识及计算力矩控制

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第九届全国多体系统动力学暨第四届全国航天动力学与控制学术会议

作者：梁捷陈力福州大学机械工程及自动化学院中国空气动力研究与发展中心电子科技大学航空航天学院

空间机械臂被认为是最具潜力的一种航天器在轨维护设备,它能够完成航天器维修、燃料补充、物资运输、太空垃圾清理等多项任务。随着科技的进步,太空任务越来越复杂,风险越来越大,仅仅依靠宇航员无法完成进一步的太空活动,用空间机械臂... 详细信息

空间机械臂被认为是最具潜力的一种航天器在轨维护设备,它能够完成航天器维修、燃料补充、物资运输、太空垃圾清理等多项任务。随着科技的进步,太空任务越来越复杂,风险越来越大,仅仅依靠宇航员无法完成进一步的太空活动,用空间机械臂代替或者部分替代宇航员进行太空活动已经是新的发展趋势。空间机械臂应用于空间活动服务中,其中一项关键技术是空间机器人动力学参数辨识,因为空间机械臂由于加工、装配误差和在轨执行任务时燃料消耗,以及捕获未知目标等,其相应动力学参数必然发生变化。文中研究了空间机械臂的动力学参数辨识,在机械臂不受外力和扭矩的情况下,采用了基于动量守恒原理的辨识算法,该方法用于估算出空间机械臂的质量、质心和惯性张量等惯性参数。本文采用机械臂计算力矩控制,并且利用Simulink设计仿真系统。计算力矩控制具有良好的运动品质和动力学品性,同时在空间中PD控制损耗的能量远大于计算力矩控制所需要的能量,空间中携带的燃料极为有限,计算力矩控制是可以节省很多资源的,同时控制的精度很高。星载机的芯片技术逐步高,计算能力也有了很大的提高,所以计算力矩控制必将在工程实践中得到广泛应用的控制方式。

关键词：空间机械臂动力学参数辨识动量守恒计算力矩控制

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基于变论域模糊补偿的机械臂自适应控制

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计算机集成制造系统 2023年第10期29卷 3306-3316页

作者：陈引娟朱香将李宗刚杜亚江兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学机器人研究所甘肃兰州730070

针对存在建模不确定性和外部干扰的机械臂系统,设计了一种结合标称计算力矩控制器和变论域模糊补偿器的复合控制方案,其中利用变论域自适应模糊控制器对建模不确定项进行估计和补偿,利用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩。针对伸缩... 详细信息

针对存在建模不确定性和外部干扰的机械臂系统,设计了一种结合标称计算力矩控制器和变论域模糊补偿器的复合控制方案,其中利用变论域自适应模糊控制器对建模不确定项进行估计和补偿,利用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩。针对伸缩因子设计的自适应律使得变论域自适应模糊控制器在不同时刻适用于状态空间的不同区域,提高了系统的响应速度,大幅减小了系统的稳态跟踪误差,而且跟踪过程平稳柔顺、抖振极小,从而提升了系统的轨迹跟踪性能。仿真结果和实体试验结果均表明所提方法具有有效性。

关键词：机械臂轨迹跟踪变论域模糊控制自适应控制计算力矩控制

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欠约束绳牵引并联支撑系统运动学分析与鲁棒控制

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清华大学学报（自然科学版） 2021年第3期61卷 193-201页

作者：王晓光吴军林麒厦门大学航空航天学院厦门361005

欠约束绳牵引并联机器人可以为风洞受迫/自由动态试验提供一种新的支撑方式。该文针对多输入、多输出、具有不确定性的欠约束绳牵引并联支撑系统,研究其运动特性并提出一种基于非线性干扰观测器的计算力矩控制方法。首先,针对欠约束系... 详细信息

欠约束绳牵引并联机器人可以为风洞受迫/自由动态试验提供一种新的支撑方式。该文针对多输入、多输出、具有不确定性的欠约束绳牵引并联支撑系统,研究其运动特性并提出一种基于非线性干扰观测器的计算力矩控制方法。首先,针对欠约束系统几何静力耦合问题,采用自适应粒子群算法对运动学进行求解与分析,确定初始平衡状态。其次,采用计算力矩控制方法,并考虑实际系统存在外部干扰等,设计非线性干扰观测器予以补偿;基于Lyapunov函数法证明闭环系统的稳定性。最后,以风洞动态试验中典型的单自由度正弦振荡以及双自由度运动轨迹为例进行仿真。结果表明:该控制方法能够有效补偿外部干扰,在期望轨迹上可以实现高精度跟踪,且绳拉力始终保持张紧状态;同时还能模拟未受控方向的自由运动特性。上述研究成果可为欠约束绳牵引并联支撑在风洞试验中的实际应用提供技术支撑。

关键词：绳牵引并联机器人欠约束几何静力耦合干扰观测器计算力矩控制

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提综臂辅助旋铆机械手动力学建模及控制仿真

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天津工业大学学报 2022年第1期41卷 81-88页

作者：梁栋梁正宇杨建成徐振宇天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 江苏金龙科技股份有限公司江苏苏州215500

为实现在旋铆加工过程中对零部件的高速、高精度抓取-摆放之目的,以多臂织机提综臂的自动化加工为背景,提出一种新型辅助旋铆并联机械手的动力学建模及控制策略。首先,介绍机器人机构的结构特征及自由度类型;其次,建立闭环矢量方程,得... 详细信息

为实现在旋铆加工过程中对零部件的高速、高精度抓取-摆放之目的,以多臂织机提综臂的自动化加工为背景,提出一种新型辅助旋铆并联机械手的动力学建模及控制策略。首先,介绍机器人机构的结构特征及自由度类型;其次,建立闭环矢量方程,得到了位置正逆解的解析表达式,进而通过求导,建立了速度映射模型;再次,基于第一类拉格朗日方法,建立了系统逆刚体动力学模型,得到关于末端执行器广义坐标的驱动力矩函数。在此基础上,设计具有PD补偿的任务空间计算力矩控制策略,并借助ADAMS与Simulink开展联合虚拟仿真,对控制参数进行整定,最终得到最优控制参数的参考值。仿真结果表明:在最大加速度为3 g时,跟踪轨迹与理论轨迹的y向误差小于0.3 mm,z向误差小于0.65 mm,控制效果良好,符合设计预期。

关键词：提综臂辅助旋铆并联机械手拉格朗日方法计算力矩控制联合仿真动力学建模

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五自由度液压机械臂设计与控制研究

五自由度液压机械臂设计与控制研究

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作者：任駸翔哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着国家工业化的不断发展,机械臂在各行各业的引用非常广泛,相比较电机驱动而言,液压驱动具有体积小,功率密度大的特点,将机械臂和液压驱动关节进行一体化设计,可以设计出体积小但具有高负载能力的机械臂,可以拓宽机械臂的应用场景,弥... 详细信息

随着国家工业化的不断发展,机械臂在各行各业的引用非常广泛,相比较电机驱动而言,液压驱动具有体积小,功率密度大的特点,将机械臂和液压驱动关节进行一体化设计,可以设计出体积小但具有高负载能力的机械臂,可以拓宽机械臂的应用场景,弥补电机驱动功率小,传动结构冗余的缺点。本文设计的机械臂为由五个旋转关节构成的五自由度液压机械臂,驱动器选择实验室自主研制的小体积大输出力矩的单叶片式摆动液压马达,并根据马达的结构特点设计了机械臂的关节结构及整体结构。设计了机械臂的液压驱动系统,机械臂的连杆坐标系的建立采用了改进型D-H参数法,推导了运动学的正解和逆解,通过蒙特卡洛法得到了机械臂点云状的示意工作空间。利用牛顿欧拉方程法建立了机械臂的逆动力学模型。明确了机械臂轨迹分两种空间进行规划,分别为笛卡尔空间和关节空间,并明确各自的适用范围,针对笛卡尔空间内的轨迹规划,将位置和姿态进行单独插值,在给定路径点的情况下,可以得到机械臂的整段直线和圆弧轨迹,并且使用单位四元数对机械臂姿态变化进行插值,避免了使用旋转矩阵的多参数冗余问题和欧拉角的奇异性问题。针对关节空间内的轨迹规划问题,将多项式插值又分为多段联合插值和单段高次插值,从消耗能量和力矩变化幅度大小两个角度综合考虑选择最优轨迹。使用Amesim、Adams和Simulink联合仿真的方式建立完整地机械臂模型,机械臂整体控制策略为计算力矩法加上PD补偿的方式,液压驱动系统选择使用传统PID进行力矩控制,最终仿真结果表明,无论是空载情况还是负载为最大有效载荷的情况下,机械臂都能实现较高精度的位置跟踪。

关键词：液压机械臂轨迹规划计算力矩控制轨迹跟踪

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六自由度并联机构模态空间解耦控制

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哈尔滨工程大学学报 2020年第8期41卷 1237-1243页

作者：代小林宋世杰宫大为电子科技大学机械与电气工程学院四川成都611731 电子科技大学机器人中心四川成都611731

针对六自由度并联机构运行过程中自由度间的耦合影响控制精度的问题,本文提出一种基于模态空间的计算力矩控制策略。建立了六自由度并联机构关节空间下的动力学方程和振动模型,推导其模态解耦矩阵并分析各自由度间的耦合特性,基于模态... 详细信息

针对六自由度并联机构运行过程中自由度间的耦合影响控制精度的问题,本文提出一种基于模态空间的计算力矩控制策略。建立了六自由度并联机构关节空间下的动力学方程和振动模型,推导其模态解耦矩阵并分析各自由度间的耦合特性,基于模态空间设计了计算力矩控制器并进行了仿真研究。仿真表明:相较于传统的关节空间计算力矩控制器,模态空间计算力矩控制器能有效抑制六自由度并联机构自由度间的耦合,同时还可以实现各控制通道的独立控制,达到了降低控制难度的目的。

关键词：六自由度并联机构动力学建模振动方程运动耦合模态空间计算力矩控制

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气动肌肉仿生腿的刚度分析及变刚度运动仿真

气动肌肉仿生腿的刚度分析及变刚度运动仿真

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作者：王悠草中国计量大学

学位级别：硕士

气动肌肉构成的关节可模拟生物关节运动,但因气动肌肉的强非线性,角度控制效果不如电机等传统驱动器。而气动肌肉仿生机器人无需精确控制角度,主要通过关节柔性完成仿生动作。气动肌肉可模拟生物肌肉收缩发力的变刚度特性,以刚度为直接... 详细信息

气动肌肉构成的关节可模拟生物关节运动,但因气动肌肉的强非线性,角度控制效果不如电机等传统驱动器。而气动肌肉仿生机器人无需精确控制角度,主要通过关节柔性完成仿生动作。气动肌肉可模拟生物肌肉收缩发力的变刚度特性,以刚度为直接控制量加入气动肌肉关节角度控制,可保证机器人仿生性并有助于未来人类友好型机器人技术发展。本文以气动肌肉仿生腿为对象,研究摆动下肌肉及关节刚度变化和膝关节角度/刚度控制方法。首先,求解气动肌肉仿生腿模型。对3种长度规格自制气动肌肉做测试,建立拟合模型;构建肌肉位移与摆动角运动学模型;建立拮抗气动肌肉关节力矩模型和仿生腿动力学模型,构建关节力矩与肌肉拉力映射;搭建气动肌肉仿生腿实验平台并介绍软硬件组成。其次,采用基于模型的计算力矩控制法,设计了计算力矩控制的角度/力串级控制方法,实现仿生腿髋膝关节角度控制;基于气动肌肉三元素模型和关节刚度计算式,分析了在气动肌肉仿生腿摆动中,构成髋膝关节的气动肌肉的刚度配合关系,及髋膝关节整体的刚度变化。然后,以气动肌肉仿生腿膝关节为被控对象,设计了基于PID控制的角度/刚度混合控制器,实现膝关节变刚度运动控制;然后针对基于PID控制的角度/刚度混合控制器中的气压解算模型,基于计算力矩控制法对非线性系统的补偿特性,改进原气压解算模型输入项,设计带计算力矩补偿的角度/刚度混合控制器,解决仿生膝关节系统非线性问题,降低控制参数调整难度,且保证在外部扰动下系统轨迹跟踪精度;通过理论证明2种角度/刚度混合控制器稳定性。最后,搭建仿真环境,通过外部施加不同扰动,对比2种角度/刚度混合控制器的误差范围与平均绝对误差等评价指标,验证抗扰性;通过改变角度环/刚度环频率,验证不同频率下控制效果。结果表明,带计算力矩补偿的角度/刚度混合控制器控制精度更高,且抗扰性、频率适应性更强。

关键词：气动肌肉刚度分析角度/刚度控制计算力矩控制

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欠约束绳牵引并联支撑系统运动学分析与鲁棒控制

欠约束绳牵引并联支撑系统运动学分析与鲁棒控制

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第一届索牵引机构理论与技术发展研讨会

作者：王晓光吴军林麒厦门大学航空航天学院厦门361005

欠约束绳牵引并联机器人可以为风洞受迫/自由动态试验提供一种新的支撑方式。该文针对多输入、多输出、具有不确定性的欠约束绳牵引并联支撑系统，研究其运动特性并提出一种基于非线性干扰观测器的计算力矩控制方法。首先，针对欠约束... 详细信息

欠约束绳牵引并联机器人可以为风洞受迫/自由动态试验提供一种新的支撑方式。该文针对多输入、多输出、具有不确定性的欠约束绳牵引并联支撑系统，研究其运动特性并提出一种基于非线性干扰观测器的计算力矩控制方法。首先，针对欠约束系统几何静力耦合问题，采用自适应粒子群算法对运动学进行求解与分析，确定初始平衡状态。其次，采用计算力矩控制方法，并考虑实际系统存在外部干扰等，设计非线性干扰观测器予以补偿;基于Lyapunov 函数法证明闭环系统的稳定性。最后，以风洞动态试验中典型的单自由度正弦振荡以及双自由度运动轨迹为例进行仿真。结果表明：该控制方法能够有效补偿外部干扰，在期望轨迹上可以实现高精度跟踪，且绳拉力始终保持张紧状态;同时还能模拟未受控方向的自由运动特性。上述研究成果可为欠约束绳牵引并联支撑在风洞试验中的实际应用提供技术支撑。

关键词：绳牵引并联机器人欠约束几何静力耦合干扰观测器计算力矩控制

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