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单链双齿条平夹间接自适应机器人手设计

单链双齿条平夹间接自适应机器人手设计

作者：张俞安徽工业大学

学位级别：硕士

机器人手作为机器人的末端执行器,发挥着不可代替的作用,无论是工业搬运还是医疗服务,都对机器人手有着极大的需求。如何让机器人手可以像人手一样灵巧,完成复杂的高难度动作,一直是人们研究的热点。欠驱动机器人手具有成本低、无复杂... 详细信息

机器人手作为机器人的末端执行器,发挥着不可代替的作用,无论是工业搬运还是医疗服务,都对机器人手有着极大的需求。如何让机器人手可以像人手一样灵巧,完成复杂的高难度动作,一直是人们研究的热点。欠驱动机器人手具有成本低、无复杂传感系统以及抓取稳定的特点,因此,欠驱动机器人手也越来越受到关注。本文针对具有复合抓取功能的欠驱动机器人手指机构进行了设计与研究。本文对欠驱动机器人手的三种基础抓取模式进行了分析和比较,分别阐述了三种基础抓取模式的优缺点以及适用场合,在此基础上,分析了两种复合抓取模式的特点,提出了间接自适应抓取模式,并分析了连杆式平夹间接自适应欠驱动机器人手的抓取特性。针对连杆式抓取模式的不足,本文提出了单链双齿条机构,克服了运动死区。针对单链双齿条平夹间接自适应欠驱动机器人手,制作了一款手指样机,进行了抓取实验。通过对不同大小、形状不一的物体进行抓取,验证其实际的抓取性能,检验能否满足抓取需求。单链双齿条平夹间接自适应欠驱动机器人手相比传统平夹直接自适应手指的双链传动,依靠滑块和双齿条机构的被动运动实现第二指段的转动,在结构上减少了一套传动机构,动力的传递更加直接和迅速,传动效率提高,也减少了摩擦,传动元件数量以及传动累积误差,无运动死区,为新一代欠驱动智能型复合抓取机器人手优化设计提供了理论和原理样机基础。

关键词：机器人手欠驱动间接自适应平夹抓取单链传动

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卫星姿态的间接自适应模糊鲁棒控制

北京信息科技大学学报（自然科学版） 2011年第1期26卷 66-72页

作者：张伟管萍刘小河北京信息科技大学自动化学院北京100192

针对在太空强干扰环境下工作的三轴稳定卫星姿态控制问题,将间接自适应模糊鲁棒控制应用于卫星的姿态稳定控制中,给出了实现方法。用自适应模糊控制器逼近被控对象的数学模型,并在控制量中加入鲁棒控制项用于抑制扰动,使系统具有更强的... 详细信息

针对在太空强干扰环境下工作的三轴稳定卫星姿态控制问题,将间接自适应模糊鲁棒控制应用于卫星的姿态稳定控制中,给出了实现方法。用自适应模糊控制器逼近被控对象的数学模型,并在控制量中加入鲁棒控制项用于抑制扰动,使系统具有更强的鲁棒性。针对挠性卫星设计了间接自适应模糊鲁棒控制器,推导了参数自适应律。仿真结果表明,该方法能够有效抑制扰动,且具有较好的动态与静态品质。

关键词：间接自适应模糊控制鲁棒控制姿态控制卫星

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基于Niche的间接T-S模糊自适应控制

系统工程与电子技术 2011年第10期33卷 2282-2287页

作者：李医民郝云力江苏大学理学院江苏镇江212013

提出了新的基于生态系统的Niche间接T-S(Takagi-Sugeno)自适应模糊控制,将含有参数的生态位贴近度函数作为模糊规则的后件,从而构成零阶的T-S模糊控制模型。采用Lyapunov合成方法设计控制器,并使用梯度下降法优化后件参数,最后得到了后... 详细信息

提出了新的基于生态系统的Niche间接T-S(Takagi-Sugeno)自适应模糊控制,将含有参数的生态位贴近度函数作为模糊规则的后件,从而构成零阶的T-S模糊控制模型。采用Lyapunov合成方法设计控制器,并使用梯度下降法优化后件参数,最后得到了后件参数的自适应律,体现了生物个体的自适应能力,引入了生态位的模糊系统具有生物个体始终朝着有利于自身方向发展的特性。因此,所建立的模糊T-S系统具有更好的自适应性,可以获得更小的变动跟踪误差,并保证整个闭环系统全局稳定性。通过对生态系统的二维捕食系统的仿真验证了本方法的可行性。

关键词： T—S模糊系统间接自适应生态位贴近度

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采用逐维定位的多模型自适应解耦控制器

控制理论与应用 2006年第5期23卷 711-716,723页

作者：王昕王中杰杨辉李少远上海交通大学电工与电子技术中心上海200030 同济大学控制科学与工程系上海200092 华东交通大学电气与电子工程学院江西南昌330013 上海交通大学自动化研究所上海200030

针对多变量系统中多个参数同时变化导致模型数目巨大,计算时间长等问题,提出了采用逐维定位的多模型自适应解耦控制器．该方法将多维空间的并行寻优问题转化为多个一维空间的串行寻优问题,每一次固定其他参数、只针对一个参数寻找最优模... 详细信息

针对多变量系统中多个参数同时变化导致模型数目巨大,计算时间长等问题,提出了采用逐维定位的多模型自适应解耦控制器．该方法将多维空间的并行寻优问题转化为多个一维空间的串行寻优问题,每一次固定其他参数、只针对一个参数寻找最优模型,可大大减少系统模型集的数量．该控制器基于性能指标搜索最优模型,通过加权多项式矩阵的选择,不但消除了稳态误差,任意配置闭环系统的极点,而且实现了动态解耦控制．最后给出全局收敛性分析．仿真结果表明当采用相同的固定模型覆盖每个参数的变化区间时,其模型集的数目远远小于常规多模型控制器．而当采用相同数目的模型时,其控制效果明显优于常规多模型控制器．

关键词：多模型逐维定位间接自适应解耦极点配置

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多模型分层递阶自适应前馈解耦控制器

控制与决策 2005年第1期20卷 17-22,54页

作者：王昕李少远上海交通大学自动化研究所上海200030

针对参数跳变系统,提出一种基于分层递阶结构的多模型自适应前馈解耦控制器.该控制器采用多模型方法来提高系统的暂态性能;采用自适应方法消除系统的稳态误差,采用分层递阶结构减少系统模型集的数量和计算时间.为了在分布式计算机集散... 详细信息

针对参数跳变系统,提出一种基于分层递阶结构的多模型自适应前馈解耦控制器.该控制器采用多模型方法来提高系统的暂态性能;采用自适应方法消除系统的稳态误差,采用分层递阶结构减少系统模型集的数量和计算时间.为了在分布式计算机集散控制系统(DCS)中得到应用,该控制器根据耦合的形成机理和DCS的结构特点,将系统变量之间的耦合作用视为可测干扰,采用前馈结构予以消除.通过加权多项式的选取,不仅实现了极点配置,而且可以动态解耦.最后给出了全局收敛性分析.仿真结果表明,与常规多模型控制方法相比,大大减少了固定模型的数量;而当模型数目相同时,系统的暂态响应、解耦效果都大为改善.

关键词：多模型分层递阶间接自适应前馈解耦

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永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究

永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究

作者：张春燕天津大学

学位级别：硕士

随着电力电子、电机制造技术的飞速发展,交流调速理论以及新型控制理论研究的不断深入。永磁同步电动机控制系统在要求高控制精度和高可靠性的场合,如国防、机器人、汽车电子等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中也占有举足轻重的... 详细信息

随着电力电子、电机制造技术的飞速发展,交流调速理论以及新型控制理论研究的不断深入。永磁同步电动机控制系统在要求高控制精度和高可靠性的场合,如国防、机器人、汽车电子等方面获得了广泛的应用,在现代交流电机中也占有举足轻重的地位。本文的研究方向是基于矢量控制的永磁同步电动机的自适应模糊控制。文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,永磁同步电动机调速系统的各种控制策略,d - q坐标系下永磁同步电动机的数学模型,然后建立了永磁同步电机的矢量控制系统。当采用传统的PI控制器时,控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。但是当对象参数发生变化时,PI参数需要重新整定。模糊控制具有不依赖于对象的数学模型、鲁棒性强的优点,能够很好地克服系统中模型参数变化和非线性等不确定因素,从而实现系统的高品质控制。本文将模糊控制与传统PI控制器相结合应用于永磁同步电动机调速控制系统中,设计了基于模糊自适应PI控制器的永磁同步电机矢量控制系统,用MATLAB\SIMULINK进行了仿真,仿真结果表明,这种复合的模糊自适应PI控制器较单一的传统PI控制器能够获得较好的控制效果。针对永磁同步电动机调速系统中的不确定因素,本文采用一种间接型自适应模糊控制器。间接自适应模糊控制器利用模糊系统的万能逼近特性,通过在线调整自适应参数确保永磁同步电机的输出渐近收敛于给定的参考信号。通过理论研究和仿真研究证实,当永磁同步电动机的参数或负载发生突变时,系统响应仍可以很好的跟踪参考信号,具有良好的动态性能。

关键词：永磁同步电动机(PMSM) 矢量控制 PI控制模糊控制间接自适应

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多轴直驱运动平台的协同轮廓控制技术研究

多轴直驱运动平台的协同轮廓控制技术研究

作者：孟浩哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高速加工和高精度加工成为当前高端制造业的主要发展方向,近年来,多轴直驱运动平台由于具有较大的结构刚度和较高的控制频宽等优点,被广泛应用在多轴机械臂、光刻机和3D打印机等生产加工设备上,并逐渐成为国内外研究的重点。因此,本文... 详细信息

高速加工和高精度加工成为当前高端制造业的主要发展方向,近年来,多轴直驱运动平台由于具有较大的结构刚度和较高的控制频宽等优点,被广泛应用在多轴机械臂、光刻机和3D打印机等生产加工设备上,并逐渐成为国内外研究的重点。因此,本文以多轴直驱运动平台作为实验对象,研究了平台运行中的动力学问题,基于建立的平台动力学模型设计了具有较高控制性能的轮廓运动控制器,并结合实物实验验证控制效果。本文首先对多轴直驱运动平台在实际运行中会引入高频柔性动力学的问题进行了阐述和分析,并基于该问题建立了包含横梁旋转角度的三自由度耦合动力学模型。其次,为解决对轮廓误差的控制问题,研究了全局任务坐标系的相关方法,并将建立的模型由笛卡尔空间转换到任务空间中,达成系统的路径跟踪误差和轮廓误差的解耦,具有较高的估计精度。再次,基于系统的刚性动力学模型设计了自适应鲁棒轮廓控制器,并设计了驱动力分配算法来尽可能保证两侧电机的运动同步,进一步,设计了基于耦合动力学模型的期望补偿间接自适应鲁棒轮廓控制器,在引入系统高频柔性动力学问题的基础上考虑参数估计收敛问题和信号测量噪声问题,实现了较高的控制性能。最后,考虑到RBF神经网络优秀的非线性投影映射能力,采用RBF神经网络代替自适应控制项中对模型不确定性和干扰的补偿,提出了基于耦合动力学模型的RBF神经网络自适应鲁棒轮廓控制器,在保证原有的性能基础上进一步提高了轮廓控制性能和运动同步性能。本文通过严格的推导证明了设计的轮廓控制器的收敛性和稳定性,并在多轴直驱运动平台上对控制器的有效性进行了实验验证。实验结果表明,自适应鲁棒轮廓控制器具有出色的控制性能,基于耦合动力学模型的控制器实现了对平台运动同步性能的提升,利用RBF神经网络能够进一步提升轮廓控制性能和运动同步性能。

关键词：轮廓控制自适应鲁棒控制间接自适应期望补偿 RBF神经网络

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重载足式机器人关节驱动系统阻抗控制研究

重载足式机器人关节驱动系统阻抗控制研究

作者：程凌虹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着科技的不断发展,新世纪以来国际上对机器人技术的发展越来越重视。本文旨在用直驱式容积控制电液伺服系统来满足重载足式机器人承载能力大,灵活性好的要求,相比传统阀控更节能高效,用阻抗控制来使机器人能够顺利行走,用自适应来优... 详细信息

随着科技的不断发展,新世纪以来国际上对机器人技术的发展越来越重视。本文旨在用直驱式容积控制电液伺服系统来满足重载足式机器人承载能力大,灵活性好的要求,相比传统阀控更节能高效,用阻抗控制来使机器人能够顺利行走,用自适应来优化阻抗控制,而目前阻抗控制应用于直驱容积控制电液伺服系统的情况还并不多,在这方面还需要进一步研究探索。首先对于机器人单腿进行了三维模型建立,选取了一种几何解耦的四连杆机械腿模型,将关节位移通过简单的几何关系解算即可得到末端位移,建立了机器人的正逆运动学方程,搭建了动力学Sim Mechanics模型,并对机器人单腿进行了运动学分析验证,将计算足端位移和仿真模型位移进行了比较,验证了运动学方程的有效性,为关节阻抗控制的推广应用打下基础。然后对于新型直驱式容积控制系统动力机构进行了建模,对于一些环节进行了适当的简化,并对于整个模型系统进行了前馈校正,将仿真伯德图其调整至2Hz双十指标。接着又建立了基于位置的阻抗控制系统模型,在位置环的基础上引入了力闭环,对阻抗控制参数对于系统性能的影响进行了分析,在关节驱动系统模型的基础上,对单自由度的基于位置的阻抗控制的力跟踪效果进行了仿真分析,并对力信号的跟踪响应曲线进行了实验验证,得出了理论分析的正确性,阻抗控制能够满足在有期望力的同时减小接触力峰值的要求。在对阻抗进行优化设计时,根据相关文献选取了相对稳定适合减小接触力峰值的间接自适应控制器的设计方案,给出了间接自适应的推导过程,然后对这种设计的间接自适应控制器进行了环境位置和环境刚度发生变化时的情况和动态期望力响应,通过仿真对比,发现设计的自适应控制器性能良好。在实验过程中虽未达到最优状态,但是能达到减少接触力峰值的目的,其实验对比的情况比较理想。针对实验过程中存在的不足,提出了一些改进建议。

关键词：重载足式机器人直驱式容积控制系统阻抗控制间接自适应

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永磁同步电机自适应模糊控制方法的研究

永磁同步电机自适应模糊控制方法的研究

作者：李乾宇兰州交通大学

学位级别：硕士

做为调速系统的执行机构，永磁同步电机因其具有的体积小、效率高、噪声小、转矩电流比高、运行可靠等一系列的优点，在电动汽车、国防、航空设备、机器人等领域被广泛的应用。论文对永磁同步电机的调速方法进行了研究，研究的重点是... 详细信息

做为调速系统的执行机构，永磁同步电机因其具有的体积小、效率高、噪声小、转矩电流比高、运行可靠等一系列的优点，在电动汽车、国防、航空设备、机器人等领域被广泛的应用。论文对永磁同步电机的调速方法进行了研究，研究的重点是对系统速度环的控制器进行改进。论文首先建立了永磁同步电机dq轴数学模型，深入研究永磁同步电机矢量控制方法，在此基础上确定并建立了基于id=0的永磁同步电机矢量控制调速方法。其次采用电压空间矢量调制技术建立电流、速度双闭环调速系统。针对传统PI控制中当系统面对控制对象发生变化的情况时无法取得较好的控制效果这一问题，论文将不依赖被控对象的数学模型以及鲁棒性强的模糊控制与传统PI相结合，设计出模糊自适应PI控制器。在Matlab/Simulink环境下，对基于id=0矢量控制的永磁同步电机调速系统分别采用这两种不同的控制器进行仿真实验，实验结果可证，设计的复合控制器较传统PI控制器能够很好的克服系统模型参数的变化以及非线性等不确定因素的影响从而提高系统的动静态性能和鲁棒性。调速过程中，系统会受到各种因素影响，但这些影响因素是不确定的，很大程度上影响了高性能控制的实现。为解决这一问题，论文采用间接型自适应模糊控制器并用李雅谱诺夫综合法对其进行设计，确保了自适应参数可在线调节，以便系统输出可以很好的收敛于参考信号。最后运用Matlab/Simulink及编程对系统进行仿真建模，模拟系统运行过程。仿真结果验证了改进的控制方法克服了传统PI控制理论设计时系统对参数变化及负载扰动敏感等问题，增强了永磁同步电机调速系统的鲁棒性和动静态性能。

关键词：永磁同步电机矢量控制 PI控制模糊控制间接自适应