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闭链双臂空间机器人动力学建模及载荷基于滑模补偿的力/位置混合控制

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工程力学 2011年第5期28卷 226-232页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350002

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的动力学建模与控制问题。利用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法分别建立了双臂空间机器人及抓持负载的动力学模型,并结合漂浮基空间机器人固有的动力学特性及闭合链... 详细信息

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的动力学建模与控制问题。利用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法分别建立了双臂空间机器人及抓持负载的动力学模型,并结合漂浮基空间机器人固有的动力学特性及闭合链约束几何关系,获得了抓持系统合成动力学方程。以此为基础,考虑到闭链双臂空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了系统参数不确定情况下该抓持系统基于滑模补偿的力/位置混合控制方案;从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。系统数值仿真,证明了上述控制方案的有效性与精确性。

关键词：漂浮基闭链双臂空间机器人滑模补偿力/位置混合控制动力学

漂浮基闭链空间机械臂抓持载荷基于神经网络的反演自适应控制

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工程力学 2012年第3期29卷 205-211页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350108

讨论漂浮基闭链空间机械臂抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。结合系统动量、动量矩守恒关系及闭合运动链几何约束关系,利用多刚体动力学建模方法建立了漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的合成动力学方程。针对参数不确定... 详细信息

讨论漂浮基闭链空间机械臂抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。结合系统动量、动量矩守恒关系及闭合运动链几何约束关系,利用多刚体动力学建模方法建立了漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的合成动力学方程。针对参数不确定和外部干扰的情况,提出一种基于反演神经网络的位置、力自适应协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。此控制方案无需要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系;同时,它可保证系统渐近稳定性。数值仿真结果证实了该控制方案可有效地消除参数不确定对系统的影响。

关键词：漂浮基闭合运动链反演神经网络力/位置混合控制

闭链双臂空间机器人抓持载荷基于径向基函数神经网络的补偿控制

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机械工程学报 2011年第7期47卷 38-44页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350108

讨论具有闭合运动链的漂浮基双臂空间机器人抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。采用多刚体动力学建模方法并结合漂浮基闭链抓持系统固有的运动学及动力学特性,获得抓持系统合成动力学方程。闭链双臂空间机器人系统参数极其... 详细信息

讨论具有闭合运动链的漂浮基双臂空间机器人抓持系统目标载荷的位置、力混合协调控制问题。采用多刚体动力学建模方法并结合漂浮基闭链抓持系统固有的运动学及动力学特性,获得抓持系统合成动力学方程。闭链双臂空间机器人系统参数极其复杂经常出现变动,针对抓持系统参数不确定的情况,根据神经网络控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计该抓持系统基于径向基函数神经网络补偿的力/位置协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。系统数值仿真证明了上述控制方案的准确性,仿真结果也证实了所提出的控制方案可有效地消除参数不确定对控制系统的影响。

关键词：漂浮基闭链双臂空间机器人径向基函数神经网络力/位置自适应补偿控制

闭链空间机械臂抓持载荷基于积分滑模的模糊自适应控制

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航空学报 2010年第12期31卷 2442-2449页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福建福州350108

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的动力学建模与控制问题。利用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法,分别建立了双臂空间机器人及抓持负载的动力学模型,并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒... 详细信息

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的动力学建模与控制问题。利用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法,分别建立了双臂空间机器人及抓持负载的动力学模型,并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒动力学特性及闭合链约束几何关系,获得了抓持系统合成动力学方程。以此为基础,考虑到闭链双臂空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据模糊控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了系统参数不确定情况下该抓持系统基于积分滑模面的力/位置模糊自适应协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果。系统数值仿真证明了控制方案的有效性与精确性。

关键词：漂浮基闭合运动链积分滑模模糊控制自适应控制

基于动态贝叶斯网络的水下井口连接器在位状态下可靠性研究

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基于动态贝叶斯网络的水下井口连接器在位状态下可靠性研究

作者：陈志煌中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

水下井口连接器作为水下采油树上的关键连接零部件,主要用于连接水下井口和水下采油树本体,实现结构密封防止油气通道泄漏,承载内外载荷及保证水下井口及采油树安全可靠运行的作用。本文针对3000m锁块式水下井口连接器在位状态,研究水... 详细信息

水下井口连接器作为水下采油树上的关键连接零部件,主要用于连接水下井口和水下采油树本体,实现结构密封防止油气通道泄漏,承载内外载荷及保证水下井口及采油树安全可靠运行的作用。本文针对3000m锁块式水下井口连接器在位状态,研究水下井口连接器长期服役过程中的可靠性问题。本文在研究国内外水下连接器常见故障部件和结构可靠性分析方法的基础上,结合锁块式水下井口连接器的结构特点和失效模式,提出了一种基于蒙特卡洛的水下井口连接器结构可靠性分析的动态贝叶斯网络方法。首先考虑水下井口连接器部件失效的情况,通过力学分析进行了理论模型建立,计算出水下井口连接器的关键零部件载荷。其次利用ANSYSAPDL软件进行了参数化建模,利用蒙特卡洛方法对零部件应力进行了计算,根据计算数据进行了零部件的敏感性分析,考虑材料强度随工作时间老化,依据应力强度干涉理论建立起零部件产生结构失效的动态贝叶斯网络模型,分析了不同输入变量状态对于零部件失效概率的影响。同时考虑内部裂纹扩展条件下的可靠性,并根据裂纹尺寸扩展理论建立起了裂纹扩展的动态贝叶斯网络,通过MATLAB进行了条件概率表算法的计算。最后得到了有无裂纹扩展两种情况的水下井口连接器的可靠性。研究结果能够为长期服役过程中水下井口连接器零部件材料老化和裂纹扩展条件下的结构可靠性的评估提供一定的理论支持和方法。

关键词：水下井口连接器动态贝叶斯网络蒙特卡洛可靠性在位状态

中药熏蒸治疗类风湿关节炎疗效及对滑膜HSP70影响的研究

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中药熏蒸治疗类风湿关节炎疗效及对滑膜HSP70影响的研究

作者：陈志煌广州中医药大学

学位级别：硕士

目的：观察中药熏蒸疗法治疗类风湿关节炎(RA)患者、AA大鼠的疗效,检测大鼠关节滑膜中热休克蛋白70(HSP70)表达及人关节滑膜中HSP70mRNA表达的变化,对传统的中药熏蒸疗法治疗RA作出客观评价,进一步阐明中药熏蒸对RA的治疗机理。方法：1... 详细信息

目的：观察中药熏蒸疗法治疗类风湿关节炎(RA)患者、AA大鼠的疗效,检测大鼠关节滑膜中热休克蛋白70(HSP70)表达及人关节滑膜中HSP70mRNA表达的变化,对传统的中药熏蒸疗法治疗RA作出客观评价,进一步阐明中药熏蒸对RA的治疗机理。方法：1.临床研究：收集2009年2月至2011年3月在广州军区广州总医院中医科住院的RA患者60例,按照随机开放性原则将60例RA患者分为中药熏蒸组(熏蒸组)与非中药熏蒸组(非熏组),非熏组采用常规治疗,即复方丹参注射液20m1静滴1/日、美洛昔康7.5mg口服1/日、甲氨喋呤10mg口服1/周、中医辨证治疗(风湿热痹为痹证1号方,风寒湿痹为痹证2号方,1剂/日水煎服),熏蒸组在常规治疗的基础上加中药熏蒸治疗。治疗1个疗程(20天)之后,比较两组患者治疗前后和两组之间关节症状、体征、中医症状、炎症指标(血沉、C-反应蛋白)、健康评估问卷(HAQ)的变化情况,以及安全指标(血常规、肝肾功能、心电图等)变化。2.实验研究：选用SPF级雄性Wister大鼠42只,建立大鼠AA模型,将大鼠随机分为正常组、模型组、蒸馏水熏蒸组、低浓度中药熏蒸组、高浓度中药熏蒸组、西药组,每组7只。正常组与模型组大鼠不治疗,蒸馏水熏蒸组、低浓度中药熏蒸组、高浓度中药熏蒸组大鼠分别给予蒸馏水熏蒸、低浓度中药熏蒸、高浓度中药熏蒸,西药组采用双氯芬酸钠喷雾剂治疗,隔天测一次各组大鼠体重及双后肢足肿。一疗程(10天)后,比较各组大鼠体重以及双后肢足肿变化,同时观察各组大鼠关节滑膜组织HSP70的表达量。3.临床实验研究：收集2010年3月1日至2010年10月1日在广州军区广州总医院中医科及骨科经电子针镜、关节镜手术获取的关节滑膜组织标本15例,其中RA患者10例,分为RA熏蒸组及RA非熏组,每组各5例,非关节炎外伤患者5例。RA非熏组采用常规治疗,即复方丹参注射液20m1静滴1/日、美洛昔康7.5mg口服1/日、甲氨喋呤10mg口服1/周、中医辨证治疗(风湿热痹为痹证1号方,风寒湿痹为痹证2号方,1剂/日水煎服),RA熏蒸组在常规治疗的基础上加中药熏蒸治疗,非关节炎组不给予药物治疗,治疗10天之后,运用FQ-PCR方法检测各组关节滑膜中HSP70mRNA表达量,治疗20天之后,比较熏蒸组和非熏蒸组患者治疗前后和两组之间关节症状、体征、炎症指标(血沉、C-反应蛋白)、健康评估问卷(HAQ)的变化情况。结果：1.临床研究：治疗20天后两组疼痛VAS评分、关节肿胀度、压痛程度、关节疼痛数目、晨僵持续时间、关节屈伸度、局部温度、中医症候、HAQ、ESR、CRP均较治疗前有显著性差异(P0.05)。在疼痛VAS评分、中医症候、HAQ、ESR、CRP变化上两组有显著性差异(P0.05)。2.实验研究：中药熏蒸能显著改善AA大鼠足跖和关节肿胀状况,增加大鼠体重,改善大鼠一般情况。中药熏蒸可明显诱导关节滑膜中HSP70的产生。而且,高浓度中药熏蒸组在增加AA大鼠体重、缓解足肿度、诱导HSP70表达均优于低浓度中药熏蒸组及水熏组(P<0.05),提示中药熏蒸疗法的药物浓度与治疗效果之间可能有一定的量效关系。3.临床实验研究：RA患者关节滑膜中HSP70mRNA的表达量较正常关节滑膜明显增高,差异有显著性意义(P<0.01),提示HSP70mRNA在RA滑膜中有较高表达量。RA中药熏蒸组相对RA非中药熏蒸组及正常组关节滑膜HSP70有较高表达量(P<0.01);中药熏蒸治疗后,RA患者临床ACR20、50、70、疼痛VAS评分、关节症状变化、HAQ变化等疗效指标及血清炎症指标明显改善,关节滑膜中HSP70mRNA的表达量明显增加。结论：中药熏蒸疗法治疗类风湿关节炎临床疗效显著、安全,具有明显的抗炎消肿及镇痛作用;HSP70mRNA在中药熏蒸治疗后RA关节滑膜中表达量明显高于非中药熏蒸RA患者和外伤患者关节滑膜中表达量,推测中药熏蒸疗法的抗炎机理可能与诱导HSP70的表达有关;中药熏蒸疗法治疗类风湿关节炎的作用机理可能与诱导HSP70的产生,纠正Th1和Th2细胞因子之间的的失衡,促进由Thl细胞向Th2细胞转移,升高抗炎细胞因子IL-4、IL-10,降低促炎细胞因子TNF-α、IFN-γ有关;蒸

关键词：中药熏蒸疗法类风湿关节炎疗效观察抗炎机理热休克蛋白70

漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统动力学及载荷力/位置混合控制的模糊变结构控制器设计

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空间科学学报 2011年第2期31卷 260-268页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程与自动化学院福州350108

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合... 详细信息

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合成动力学方程.以此为基础,考虑到空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论,针对该抓持系统惯性空间轨迹跟踪设计了全局滑模控制方案及相应的PI内力控制方案,从而达到位置、力的混合控制.为克服滑模控制器抖振的缺点,附加设计了模糊控制器.根据系统的输出来动态调节滑模控制器的参数,从而既可确保系统的快速响应又可降底原有的抖振.系统数值仿真征明了上述控制方案的有效性与准确性.

关键词：漂浮基闭链双臂空间机器人模糊变结构控制力/位置混合控制

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闭链双臂空间机器人动力学建模及变结构控制

力学季刊 2012年第4期33卷 565-570页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程及自动化学院福州350108

讨论了载体位置、姿态均不受控制的双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题。利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合成动力... 详细信息

讨论了载体位置、姿态均不受控制的双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题。利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型,结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系,得到抓持系统合成动力学方程。以此为基础,考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论,设计了该抓持系统惯性空间轨迹跟踪的滑模变结构控制方案及相应的内力控制方案,从而达到位置、力的混合控制。系统数值仿真证明了上述控制方案的有效性。

关键词：漂浮基双臂空间机器人闭合运动链变结构控制内力

漂浮基双臂空间机器人姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的模糊滑模控制

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力学季刊 2008年第3期29卷 399-404页

作者：陈志煌陈力福州大学机械工程学院福州350002

本文讨论了载体姿态受控、位置不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性系统动力学模型。以此为基础,考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动... 详细信息

本文讨论了载体姿态受控、位置不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题。利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性系统动力学模型。以此为基础,考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论,设计了双臂空间机器人载体姿态与两机械臂末端抓手惯性空间轨迹协调运动的滑模变结构控制方案。为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振。系统数值仿真,证明了上述控制方案良好的控制效果。

关键词：漂浮基双臂空间机器人惯性空间轨迹协调运动模糊滑模控制