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一种新型变刚度关节的设计及其控制研究

一种新型变刚度关节的设计及其控制研究

作者：杨德财哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

变刚度关节由于关节刚度可调,因而相较于传统刚性关节和定刚度关节,具有更快阔的应用前景。同时,也因为需要实现刚度的调整,所以结构也更加复杂,单个关节系统需要两个电机,一个位置电机调节关节位置,一个调刚电机调节关节刚度。变刚度... 详细信息

变刚度关节由于关节刚度可调,因而相较于传统刚性关节和定刚度关节,具有更快阔的应用前景。同时,也因为需要实现刚度的调整,所以结构也更加复杂,单个关节系统需要两个电机,一个位置电机调节关节位置,一个调刚电机调节关节刚度。变刚度关节的这种特性,对其结构和控制提出了更高要求,因此,变刚度关节的结构及其控制算法研究是一个十分具有挑战性的课题。传统的变刚度关节变刚度原理多为对抗弹簧、弹性材料以及杠杆原理等。其中对抗弹簧耗能较大;弹性材料对材料特性要求较高,且刚度变化范围有限;杠杆原理被采用的最多,但采用改变弹性端或负载端的力臂实现变刚度,其刚度变化范围有限,而改变杠杆支点位置能够实现刚度的大范围变化,从接近于零到接近于完全刚性。采用杠杆原理的变刚度关节结构较为复杂,且存在体积大,质量大,齿轮啮合间隙,滚子槽内滑动摩擦耗能大,滚珠丝杆响应慢等诸多问题。在控制研究上也还不够深入,轨迹跟踪实验不够理想。针对现有变刚度原理应用中所存在的问题,本文提出了一种基于扭簧特性的变刚度原理,其采用双滚子双扭簧结构,滚子与扭簧臂之间为滚动摩擦。具有结构简单,调刚能量损耗小,刚度变化范围大的特点,能够实现从接近于零到接近于完全刚性的刚度变化。采用钢丝绳传动,具有承力大,结构紧凑的特点,同时避免了齿轮啮合传动间隙,以及滚珠丝杆质量大,体积大,响应慢的特点。基于模块化的思想,进行了变刚度关节系统结构的设计,将系统调刚部分,即调刚电机及其传动部分,和输入输出偏差角的测量部分,即绝对磁编码器,都整合进关节内部,使系统结构更加紧凑。针对变刚度关节弹性非线性环节导致系统控制器直接设计比较困难,且易受外界扰动影响的问题,本文提出了基于虚拟力矩分层控制的方法设计PD控制器,并提出了引入扰动补偿器对外界扰动等不确定因素加以补偿。实时地调整命令,进而改善关节输出轴的轨迹跟踪性能,以及动态响应性能。通过对不同刚度、负载、信号的轨迹跟踪实验效果的对比,验证了PD控制器能够实现较好的轨迹跟踪效果,同时也验证了引入的扰动补偿器对轨迹跟踪实验效果有一定的改善作用,且具有较好的适用性。此外,本文通过刚度测量实验验证了基于扭簧特性的变刚度原理的可行性;通过碰撞安全实验验证了变刚度关节系统具有一定的实际应用意义。

关键词：变刚度关节轨迹跟踪碰撞安全柔性关节扰动补偿器

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模糊数学在地表水水质污染评价中的应用

环保科技 1988年第1期 34-36页

作者：杨德财贵州省六盘水市建筑设计院

目前,国内对地表水的水质评价,有的是对以“综合污染指数(E)”为依据,人为的划分污染等级,评价地表水的污染程度。这种方法不足之处就在于该指数划分间隔过大,且具模糊性。人为的给予一个临界值来解决这类具“模糊性”的问题,难以做出... 详细信息

目前,国内对地表水的水质评价,有的是对以“综合污染指数(E)”为依据,人为的划分污染等级,评价地表水的污染程度。这种方法不足之处就在于该指数划分间隔过大,且具模糊性。人为的给予一个临界值来解决这类具“模糊性”的问题,难以做出符合客观实际情况的评价,本文运用模糊数学理论,对水质进行综合评价。 1.模糊集合与隶属函数模糊数学是用数学方法来研究和处理具有“模糊性”的客观事物。所谓模糊性,指的是客观事物差异的中间过渡阶段所具有的“不分明性”。其根本出发点就在于引入模

关键词：客观实际情况综合评价数学方法地表水水质综合污染指数水质评价污染等级污染评价综合评判隶属函数

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灰色聚类在水质评价中的应用

环保科技 1993年第1期15卷 31-33页

作者：杨德财贵州省水城钢铁公司水电厂

1 问题的提出水质污染状况综合评价的方法很多,主要有指数法、浓度法、模糊数学法。前两种方法存在的主要问题是评价因子的权值确定带有很大的人为性,过分强调权值作用,水质分级过于绝对化,可比性差。而模糊数学方法虽然优于上述两种方... 详细信息

1 问题的提出水质污染状况综合评价的方法很多,主要有指数法、浓度法、模糊数学法。前两种方法存在的主要问题是评价因子的权值确定带有很大的人为性,过分强调权值作用,水质分级过于绝对化,可比性差。而模糊数学方法虽然优于上述两种方法,但也存在“信息量”丢失问题。

关键词：水质评价模糊聚类分析

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浅议水质模糊数学评价法的FUZZY算子选择问题

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环保科技 1989年第4期11卷 38-,28页

作者：杨德财贵州省六盘水市规划设计研究院

目前,国内已广泛应用模糊数学方法综合评价水质污染状况。但是,该方法若在模糊复合运算中采用的算子不同,有时其评价结果会出现严重的“失真”,本文仅就其Fuzzy算子选择问题作初步分析。水质模糊数学评价法是建立因素集(μ)、评语集(v)... 详细信息

目前,国内已广泛应用模糊数学方法综合评价水质污染状况。但是,该方法若在模糊复合运算中采用的算子不同,有时其评价结果会出现严重的“失真”,本文仅就其Fuzzy算子选择问题作初步分析。水质模糊数学评价法是建立因素集(μ)、评语集(v)之后,参照升半、投半梯形、分布,通过直积μ×v,构造模糊关系矩阵(R),得到单因素的评价,然后用下式的构造因素集上的权重向量(A),即:

关键词：模糊数学评价选择问题 FUZZY 综合评价因素集权重向量评语集线性加权归一模糊子集

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