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水陆两栖仿生机器人构形、运动机理及建模控制综述

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机器人 2023年第3期45卷 367-384页

作者：张建周俊杰苑士华荆崇波北京理工大学机械与车辆学院特种车辆研究所北京100081

从水陆两栖机器人本体构形、推进动力学建模、多环境运动控制等方面对水陆两栖机器人近期的研究现状进行综述。首先,按照两栖机器人结构类型将两栖机器人分为腿式推进、轮腿/鳍复合式推进、蛇形推进、球形两栖机器人等;然后,介绍两栖机... 详细信息

从水陆两栖机器人本体构形、推进动力学建模、多环境运动控制等方面对水陆两栖机器人近期的研究现状进行综述。首先,按照两栖机器人结构类型将两栖机器人分为腿式推进、轮腿/鳍复合式推进、蛇形推进、球形两栖机器人等;然后,介绍两栖机器人在水、陆环境中推进的动力学建模方法,以及目前常用于水陆两栖机器人的多环境运动控制策略。最后归纳得到两栖机器人的关键技术及未来发展方向,包括新型推进机构设计、系统建模、推进机理研究和多模态自主控制技术等。

关键词：水陆两栖仿生机器人仿生学本体构形运动机理建模与控制

基于章鱼仿生的水下双足行走软体机器人建模与控制

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基于章鱼仿生的水下双足行走软体机器人建模与控制

作者：杨啸尘杭州电子科技大学

学位级别：硕士

椰子章鱼具有利用腕臂“行走”的能力,相较于其他与地面接触的移动方式,这种方式速度较快且对水下环境非常友好。运动过程中,“2足”和“6手”的分工,使其在趋利避害和捕食方面比其他头足类生物更灵活。因此,开发基于章鱼仿生的水下双... 详细信息

椰子章鱼具有利用腕臂“行走”的能力,相较于其他与地面接触的移动方式,这种方式速度较快且对水下环境非常友好。运动过程中,“2足”和“6手”的分工,使其在趋利避害和捕食方面比其他头足类生物更灵活。因此,开发基于章鱼仿生的水下双足行走软体机器人,有助于揭示章鱼的双足行走原理及进化机理,对了解章鱼进化、开发新型人工智能技术具有重要科学意义。受椰子章鱼水下双足行走的启发,本文分别设计开发了具备水下双足运动能力的双线和三线驱动仿生章鱼软体机器人,并对其执行机构以及整体结构的运动学建模以及控制策略展开分析,主要研究工作如下:(1)双线驱动仿生章鱼臂和机器人水下双足行走的二维运动学建模。基于分段常曲率假设,建立了仿生章鱼臂驱动线拉伸量与其末端位姿之间的复杂映射关系,并进行仿真和实际控制实验的对比分析。在水下弹簧负载倒立摆(Underwater Spring Loaded Inverted Pendulum,U-SLIP)模型中增加了机器人腿部刚度随腿长变化的机制,改进了U-SLIP模型,并对仿生章鱼机器人的双足行走进行运动学建模。(2)基于遗传算法的U-SLIP模型参数优化及机器人运动控制。为了有效改善仿生章鱼机器人水下行走距离短的问题,设计了基于遗传算法的U-SLIP模型参数优化算法。将优化前、后模型参数分别运用于机器人的水下双足行走实验,采用机器视觉算法提取机器人的质心运动轨迹。实验结果验证了该优化算法的有效性。(3)仿生章鱼机器人的三维运动控制。设计三线驱动仿生章鱼臂作为机器人的执行机构,将机器人的运动空间拓展到三维。在水下平地/沙地环境下,开展双足直线/转向行走实验,其最快平均速度为7.86cm/s,最大瞬时速度可达12.8cm/s,并能够实现灵活快速地转向行走;在水下沙地环境下,最快平均速度可达5.3cm/s。实验结果表明三线驱动仿生章鱼软体机器人在行走速度和运动空间方面性能更优。

关键词：仿生章鱼软体机器人双足行走建模与控制水下弹簧负载倒立摆遗传算法

微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行的建模与控制策略

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电工技术学报 2012年第1期27卷 63-68页

作者：杨秀郭贤臧海洋郭贺上海电力学院电力与自动化工程学院上海200090 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海发电设备成套设计研究院上海200240

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化... 详细信息

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化仿真模型,包括微型燃气轮机本体,永磁同步发电机、整流器和逆变器四个部分。并着重研究了MTGS系统孤岛及并网运行的相关控制策略,前者采用了输出电压控制以维持负荷输出电压,后者采用了PQ解耦的双闭环控制,并提出了输出电压解耦控制与电流滞环控制相结合的新型控制策略来调节MTGS的输出功率。仿真的结果表明该策略的可行性。

关键词：微型燃气轮机发电系统建模与控制孤岛运行并网运行 Matlab/Simulink仿真

软体机械臂仿生机理、驱动及建模控制研究发展综述

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机械工程学报 2018年第15期54卷 1-14页

作者：闫继宏石培沛张新彬赵杰哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨 150080 哈尔滨工业大学空间基础科学研究中心哈尔滨 150080

软体机械臂由柔性材料制作,具有高柔顺性、复杂环境适应性及安全人机交互性等特点,研究涉及材料学、仿生、机械设计和制造、传感器技术等多学科交叉融合,其发展为柔性材料应用、仿生机器人研究等提供参考和技术支持,在工业生产、医疗手... 详细信息

软体机械臂由柔性材料制作,具有高柔顺性、复杂环境适应性及安全人机交互性等特点,研究涉及材料学、仿生、机械设计和制造、传感器技术等多学科交叉融合,其发展为柔性材料应用、仿生机器人研究等提供参考和技术支持,在工业生产、医疗手术、救灾探测、生活护理等方面具有广阔应用前景,受到国内外学者及机构的广泛关注和研究.文章从仿生原理、驱动方式、变刚度方式、建模及控制等方面对软体机械臂研究进行综述,介绍章鱼臂及象鼻等生物结构仿生机理;按驱动类型将软体机械臂分为流体驱动、线驱动、气动人工肌肉、形状记忆合金、电活性聚合物、混合驱动等;介绍拮抗机构、阻塞、材料相变三种变刚度方式;以及目前常用于软体机械臂上的建模方法及控制策略.从中归纳和分析,得到软体机械臂的关键问题包括可重复性、精度、低输出力和建模控制等,其关键技术及未来发展方向包括新柔性材料制备和成型技术、刚柔结合/可变刚度机器人、柔性传感器技术等.

关键词：软体机械臂仿生学驱动方式变刚度建模与控制

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基于区间数度量的运动模式建模与控制

控制理论与应用 2012年第9期29卷 1115-1124页

作者：徐正光孙昌平吴金霞北京科技大学自动化学院北京100083 钢铁流程先进控制教育部重点实验室北京100083 天津理工大学自动化学院天津300384 天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384

针对一类复杂的生产过程,本文作者在前期研究成果中,提出了基于运动模式的建模方法与控制方法的思想.针对该方法中模式类别变量的度量问题,本文提出采用区间数来度量模式类别变量,进而提出了一种基于区间数度量的运动模式建模与控制方法... 详细信息

针对一类复杂的生产过程,本文作者在前期研究成果中,提出了基于运动模式的建模方法与控制方法的思想.针对该方法中模式类别变量的度量问题,本文提出采用区间数来度量模式类别变量,进而提出了一种基于区间数度量的运动模式建模与控制方法.首先,采用K均值聚类算法对收集的足够长时间内的工况数据进行聚类,得到C个模式类别,进而构成模式刻度"空间".为了描述模式的运动,本文提出了带输入的区间自回归模型(IARX).在此基础上,采用IARX模型建立模式类别变量的控制模型并给出了相应的控制算法.最后,以烧结生产过程为例验证了本文所提建模与控制方法的有效性.

关键词：运动模式模式运动“空间” 模式类别变量带输入的区间自回归模型区间时间序列模式识别建模与控制

双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制

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电力系统保护与控制 2012年第3期40卷 129-134页

作者：高明远开封大学河南开封475004

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导... 详细信息

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。

关键词：储能双向DC-DC变换器切换系统建模与控制

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软体机械手关键技术研究进展

科技导报 2024年第8期42卷 48-62页

作者：付敏王鹏王成梦曹众陈见坤东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

软体机械手具有良好的环境适应性、灵活性和人机交互性,可应用于作物采摘、水下探索、医疗康复、野外救援、物品分拣等众多领域。综述了软体机械手的驱动方式、制造技术、构型,以及建模与控制方法等关键技术进展,分析了其目前存在的问... 详细信息

软体机械手具有良好的环境适应性、灵活性和人机交互性,可应用于作物采摘、水下探索、医疗康复、野外救援、物品分拣等众多领域。综述了软体机械手的驱动方式、制造技术、构型,以及建模与控制方法等关键技术进展,分析了其目前存在的问题与难点,提出了未来软体机械手探索方向:制作材料智能化、提高控制精确度、探究新型驱动方式、仿生设计构型。

关键词：软体机械手驱动构型制造技术建模与控制

履带车辆电传动系统发动机的建模、控制与仿真

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兵工学报 2005年第1期26卷 10-14页

作者：张豫南葛蕴珊颜南明谢永海北京理工大学北京100081 装甲兵工程学院北京100072

履带车辆电传动系统是全电战斗车辆的基础 ,柴油机—发电机机组又是电传动中的重要部分。如何对柴油机进行建模与控制是很重要的问题。首先用RBF神经网络对发动机进行辨识、建模 ,其次以特定的“复合”功率—转速特性曲线为目标 ,对发... 详细信息

履带车辆电传动系统是全电战斗车辆的基础 ,柴油机—发电机机组又是电传动中的重要部分。如何对柴油机进行建模与控制是很重要的问题。首先用RBF神经网络对发动机进行辨识、建模 ,其次以特定的“复合”功率—转速特性曲线为目标 ,对发动机进行模糊控制 ,最后对仿真结果进行了分析。得到的控制方法和结论对电传动系统有重要意义。

关键词：履带车辆电传动系统发动机柴油机建模与控制仿真结果功率 RBF神经网络模糊控制辨识

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汽车制动舒适性建模与控制

汽车实用技术 2023年第4期48卷 80-85页

作者：赵明强吴宇轩李弘志长安大学汽车学院陕西西安710064

影响汽车制动舒适性的主要因素是制动工况下汽车的俯仰振动,而汽车制动俯仰受到悬架与制动力的影响。文章通过MATLAB软件建立汽车制动俯仰模型,模拟制动输入下的车辆输出,并对模型进行合理简化,找到俯仰角与制动力之间的数学关系,并在... 详细信息

影响汽车制动舒适性的主要因素是制动工况下汽车的俯仰振动,而汽车制动俯仰受到悬架与制动力的影响。文章通过MATLAB软件建立汽车制动俯仰模型,模拟制动输入下的车辆输出,并对模型进行合理简化,找到俯仰角与制动力之间的数学关系,并在保证制动性能的前提下减小制动力以减小俯仰振动。根据仿真结果分析,将制动俯仰分成三个时期,在制动前、中期,调节制动力分配系数,以减小俯仰角,在制动后期通过设计线性二次型调节器(LQR)无线时间状态调节器,找到一种制动力的调节方法,优化汽车俯仰角,消除制动回弹现象,提高汽车在制动工况下的舒适性,使本论文具有实际的工程意义。

关键词：制动舒适性俯仰角建模与控制