检索结果-南通市图书馆

基于阻抗模型的不确定环境下微纳操作力跟踪控制策略研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

仪器仪表学报 2023年第3期44卷 191-199页

作者：俞子牛刘跃跃巫亦浩樊启高江南大学物联网工程学院无锡214122

微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,以压电陶瓷为基础设计的压电驱动系统在微纳操作高精度控制领域发挥着重要作用。在各领域的实际应用中,微操系统与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下... 详细信息

微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,以压电陶瓷为基础设计的压电驱动系统在微纳操作高精度控制领域发挥着重要作用。在各领域的实际应用中,微操系统与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可忽略,因此微操作臂与环境接触力的精准控制是提高微操作准确度的关键。为此本文提出一种力跟踪阻抗控制策略,能够在操作过程中实现对接触力的精确跟踪。考虑到阻抗模型对环境参数要求较高,本文提出了扩展卡尔曼滤波器对外部环境参数进行在线估计的方法。实验结果表明,所提控制方法能够成功实现微操作臂-环境交互模型的力跟踪控制并且有良好的跟踪精度,力跟踪平均绝对误差为7.82 mN,均方根误差为10.16 mN,因此该方法对不确定性环境下接触力的精确跟踪具有可行性。

关键词：微纳操作力跟踪扩展卡尔曼滤波器阻抗控制

面向手术操作的微操作平台力跟踪控制策略研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

面向手术操作的微操作平台力跟踪控制策略研究

作者：俞子牛江南大学

学位级别：硕士

微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,其中面向手术操作的微操作臂系统在高精度控制领域发挥着重要作用。为解决实际应用中的问题,微操作臂末端与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可... 详细信息

微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,其中面向手术操作的微操作臂系统在高精度控制领域发挥着重要作用。为解决实际应用中的问题,微操作臂末端与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可忽略,因此微操作臂与环境接触力的精准控制是提高微操作准确度的关键。在微尺度下,难以获取操作者和操作对象之间相互作用力反馈。操作对象更多呈现不规则的形状。应用带有位置反馈和力反馈的控制策略不仅有助于降低操作对象的形变程度、额外损害,也能防止微操作器末端产生偏转,提供了更精确、柔顺、安全的控制。以力反馈为核心的主动型控制成为当下的研究热点之一。针对微机电系统受动力学模型不确定及时变输出和输入饱和影响的问题,设计了一种自适应神经力控制系统。该系统由用于产生精确运动的高精度线性电机和用于测量微尺度力的传感器组成。可测量微操做系统与外部未知环境之间的相互作用力,主要运用于手术等需要精确运动以及力跟踪的微纳操作中。使用仿真验证了该方法的可行性,并通过实验说明了控制策略可有效稳定输入脉冲数从而控制滑台运动速度防止交互中发生过冲。通过时变力实验有效证明了系统跟随时变输出的能力。通过多组实验反复对比证明了控制策略的可靠性。平均误差范围在-72-46.67 m N之间,平均绝对误差为29.31m N,均方根误差为33.61 m N,力跟踪误差相对于期望力的百分比为-7.2%-4.7%。然后本文研究了微操作平台与未知环境交互时的柔顺控制,常规混合力位控制中需要切换位置和力控制律,因此自由空间运动和受限空间运动频繁的转换会对系统造成影响。而阻抗控制为微操作臂与被操作对象之间提供了一种柔顺交互的方法,尤其是复杂环境下的交互模型以及力跟踪控制策略,并设计了验证实验。为实现微操作臂与复杂环境接触交互时力的灵活、柔顺、安全的控制,考虑复杂环境下测量的误差和其他扰动。设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的接触力阻抗控制方法。该方法将外部环境与微操作臂交互过程视为弹簧阻尼模型,并考虑了微操作臂与接触环境的动态耦合。通过该方法,能够实现对期望力的精准跟踪,降低轨迹跟踪误差。为验证设计的EKF滤波器对未知环境刚度估计的可行性,使用仿真进行了验证。结果证明,该方法能够实现对期望力的精准跟踪,并降低轨迹跟踪误差。最后,为了进一步验证方法的可靠性,本文在Sensapex微纳操作机械臂上进行了实验。实验结果表明,使用的控制方法能够对期望力进行精确跟踪,且能较好地维持位置与力之间的动态关系,实验中力跟踪平均误差范围在-44.49-13.20 m N之间,平均绝对误差为14.75 m N,均方根误差为19.76 m N,力跟踪误差相对于期望力的百分比为-4.94%-1.47%,平均轨迹跟踪误差范围在-0.14-1.65 um之间,平均绝对误差为0.14 um,均方根误差为0.26 um,实现了um级别的跟踪精度。证明了该方法的有效性。

关键词：力跟踪扩展卡尔曼滤波器阻抗控制自适应神经力控制

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

自传感磁流变阻尼器实时阻尼力跟踪控制

浙江大学学报（工学版） 2017年第8期51卷 1551-1558页

作者：陈昭晖倪一清福州大学土木工程学院福建福州350116 香港理工大学土木及环境工程学系

为了提高自传感磁流变阻尼器(SMRD)的控制性能,提出考虑SMRD逆向动力学的线性二次高斯(LQG)同位控制策略(i-LQG).采用贝叶斯非线性自回归(NARX)网络方法建立SMRD以控制导向的正向和逆向动力学模型,融入LQG控制回路补偿SMRD的滞回非线性... 详细信息

为了提高自传感磁流变阻尼器(SMRD)的控制性能,提出考虑SMRD逆向动力学的线性二次高斯(LQG)同位控制策略(i-LQG).采用贝叶斯非线性自回归(NARX)网络方法建立SMRD以控制导向的正向和逆向动力学模型,融入LQG控制回路补偿SMRD的滞回非线性,实现半主动阻尼力跟踪控制.开展试验比较i-LQG控制和基于Heaviside阶跃函数的LQG控制(H-LQG)下SMRD对控制力实时跟踪效果.结果表明,i-LQG控制下输出电压连续变化,改善了SMRD阻尼力实时跟踪性能,误差相比H-LQG控制减小50%;i-LQG控制下的结构系统阻尼比相比于H-LQG控制时提高11%,验证采用i-LQG控制策略可达到更高效的半主动结构控制性能.

关键词：自传感磁流变阻尼器动力学模型贝叶斯NARX网络力跟踪实时控制

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

主动悬架系统建模及力跟踪控制

北京理工大学学报 2014年第7期34卷 666-669页

作者：秦也辰管继富顾亮张旭东北京理工大学机械与车辆学院北京100081

以提高平顺性为目的,对主动悬架系统建模及力跟踪控制进行研究.主动悬架控制结构由外环及内环两部分组成:外环根据车辆模型状态量及路面扰动情况计算最优控制力,内环体现系统作动器动力学特性,并对外环产生的最优控制力进行跟踪.针对内... 详细信息

以提高平顺性为目的,对主动悬架系统建模及力跟踪控制进行研究.主动悬架控制结构由外环及内环两部分组成:外环根据车辆模型状态量及路面扰动情况计算最优控制力,内环体现系统作动器动力学特性,并对外环产生的最优控制力进行跟踪.针对内环系统特点,建立油气主动悬架作动器线性化模型并运用PI控制算法控制跟踪误差;外环系统采用LQG控制输出最优控制力.仿真结果表明,与被动悬架相比,采用力跟踪方式的主动悬架系统能够有效改善车辆平顺性,并能够较好跟踪外环控制产生的最优控制力.

关键词：主动悬架力跟踪作动器最优力

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

位置扰动型施力系统力跟踪性能的研究

机械科学与技术 2006年第12期25卷 1484-1486页

作者：王辉闫祥安王立文天津大学机械工程学院天津300072 中国民用航空学院天津300300

对位置扰动型电液伺服施力系统的特点进行了分析,为提高系统的力跟踪性能,找出了提高跟踪性能的关键因素。仿真结果表明,采用前馈校正策略,减少多余力,控制稳态误差可以实现力跟踪精度性能的要求,为构建实时系统提供了数据参数和控制策... 详细信息

对位置扰动型电液伺服施力系统的特点进行了分析,为提高系统的力跟踪性能,找出了提高跟踪性能的关键因素。仿真结果表明,采用前馈校正策略,减少多余力,控制稳态误差可以实现力跟踪精度性能的要求,为构建实时系统提供了数据参数和控制策略的依据。

关键词：力跟踪多余力稳态误差前馈校正

基于Adams Matlab半主动悬架系统力跟踪控制联合仿真

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

煤矿机械 2015年第11期36卷 279-282页

作者：张延平潘玉田郭佼瑞柴钢中北大学太原030051

应用Adams创建汽车1/4悬架模型,通过Matlab/Simulink搭建控制框图,实现车辆的半主动和被动控制。其中半主动控制策略由内环和外环2个部分实现,外环控制由模糊控制率实现,根据悬架模型反馈的状态变量输出目标控制力;内环体现MR阻尼器的... 详细信息

应用Adams创建汽车1/4悬架模型,通过Matlab/Simulink搭建控制框图,实现车辆的半主动和被动控制。其中半主动控制策略由内环和外环2个部分实现,外环控制由模糊控制率实现,根据悬架模型反馈的状态变量输出目标控制力;内环体现MR阻尼器的动力学特性,对外环产生的目标控制力进行跟踪,建立了MR阻尼的力简化模型,并用PID控制算法控制跟踪误差。

关键词：半主动悬架模糊控制力跟踪联合仿真

基于预测控制的微创血管手术导管机器人系统力跟踪

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

伺服控制 2015年第1期 50-52,39页

作者：朱国昕程浩中国人民解放军第463医院医学工程科沈阳工业大学电气工程学院

在微创血管介入手术中,采用三维超声跟踪导管末端力和位姿,来辅助医生完成插管动作。手术要求对导管末端力高精度跟踪,防止用力过度造成血管穿孔,大量流血。但力跟踪过程中数据采集、传输和计算固有的时间延迟易使仪器与血管碰撞,存在... 详细信息

在微创血管介入手术中,采用三维超声跟踪导管末端力和位姿,来辅助医生完成插管动作。手术要求对导管末端力高精度跟踪,防止用力过度造成血管穿孔,大量流血。但力跟踪过程中数据采集、传输和计算固有的时间延迟易使仪器与血管碰撞,存在血管损伤等潜在的危险。为了解决上述问题,本文采用预测控制对导管机器人系统进行力跟踪,利用心脏运动模型来预测心脏路径,从而弥补延迟时间,提高力跟踪精度。仿真结果表明,所提出方法在微创手术中具有可行性与实用性。

关键词：微创血管手术导管机器人力跟踪预测控制阻抗控制

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

面向穴位按摩机械臂的阻抗控制算法研究

浙江工业大学学报 2024年第3期52卷 248-255页

作者：刘相权蒙胤卢路北京信息科技大学机电工程学院北京100192

针对机械臂在穴位按摩使用场景中末端接触力的控制问题,提出了一种基于位置控制的自适应阻抗控制算法,并对该算法进行了相关的理论分析以及仿真平台实验验证。为解决机械臂在工作过程中环境刚度未知且干扰因素较多的问题,在自适应阻抗... 详细信息

针对机械臂在穴位按摩使用场景中末端接触力的控制问题,提出了一种基于位置控制的自适应阻抗控制算法,并对该算法进行了相关的理论分析以及仿真平台实验验证。为解决机械臂在工作过程中环境刚度未知且干扰因素较多的问题,在自适应阻抗控制算法的基础上引入模糊控制器以调节阻抗参数,使机械臂在精确跟踪轨迹和期望力的基础上,动态性能得到进一步提高。仿真实验结果表明:该算法优化了机械臂在阻抗控制模式下末端力的跟踪精度,提高了系统的鲁棒性和稳定性,进而提升了机械臂完成穴位按摩工作的效果。

关键词：自适应控制模糊控制末端柔顺穴位按摩力跟踪

维普期刊数据库博看期刊

基于模糊反演的机器人自适应阻抗控制方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

控制工程 2024年

作者：郭芝淼张鹏超王磊岳凯陕西理工大学机械工程学院陕西省工业自动化重点实验室

针对机器人力跟踪过程中由环境信息不确定引起的控制精度低的问题，设计一种基于模糊反演的自适应阻抗控制方法。该方法通过对刚度-阻尼环境模型进行估计，采用李雅普诺夫方法对参考轨迹进行修正，实现自适应阻抗控制。首先，建立机械... 详细信息

针对机器人力跟踪过程中由环境信息不确定引起的控制精度低的问题，设计一种基于模糊反演的自适应阻抗控制方法。该方法通过对刚度-阻尼环境模型进行估计，采用李雅普诺夫方法对参考轨迹进行修正，实现自适应阻抗控制。首先，建立机械臂模型及环境接触模型；然后，设计模糊反演控制方法；其次，对稳态误差进行分析，同时估计环境信息，设计自适应阻抗控制方法；最后，对所设计的自适应阻抗控制与经典阻抗控制进行仿真实验的对比，实验结果表明该方法相比于经典阻抗控制稳态力误差、力超调量、调节时间分别减少了99.5%、83.5%、44%，稳态位置误差、位置超调量、调节时间分别减少了95%、59.5%、34.2%，能够达到更好的力和位置跟踪效果。

关键词：自适应力跟踪阻抗控制模糊控制