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液压机器人关节力补偿控制研究

电机与控制学报 2018年第9期22卷 98-103页

作者：邵璇张永德孙桂涛许艳帅哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

针对液压四足机器人作动器驱动力伺服精度较差问题,依据腿部机构在摆动相和支撑相的作动器等效模型,分析作动器模型特点,提出流量补偿、速度补偿、比例控制器及最小控制综合组成的复合控制策略,给出复合控制策略工作原理,应用流量补偿... 详细信息

针对液压四足机器人作动器驱动力伺服精度较差问题,依据腿部机构在摆动相和支撑相的作动器等效模型,分析作动器模型特点,提出流量补偿、速度补偿、比例控制器及最小控制综合组成的复合控制策略,给出复合控制策略工作原理,应用流量补偿器消除干扰力和负载力变化对伺服阀性能影响,应用速度补偿器消除负载质量和弹簧刚度变化对系统性能影响,采用比例控制器获得一定的动态特性,通过最小控制综合控制器进一步提高系统的驱动力跟踪精度。通过机器人单腿测试平台进行控制策略验证,实验结果表明:引入流量补偿器、速度补偿器和比例控制器后,可使系统幅值偏差小于10%,相位滞后小于13°,而最小控制综合的引入可使系统幅值衰减小于5%,系统相位滞后小于7.2°,验证了此方法的有效性。

关键词：液压四足机器人电液力控制流量补偿速度补偿最小控制综合

基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

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华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第3期40卷 72-75,80页

作者：马天兵杜菲安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室江苏南京210016

为了解决最小控制综合(MCS)算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器(LQR)在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS(改进的最小控制综合)算法的新策略,并通过波波... 详细信息

为了解决最小控制综合(MCS)算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器(LQR)在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS(改进的最小控制综合)算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明:该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.

关键词：壁板振动最小控制综合压电片随机谐波线性二次调节器

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液压驱动冗余并联机构内力分析及抑制

中南大学学报（自然科学版） 2017年第11期48卷 2898-2906页

作者：高长虹杨志东丛大成韩俊伟杨炽夫哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对液压驱动冗余并联机构内力问题,分析内力空间及其基的构成,在自由度控制框架下研究不同因素对系统内力的影响。提出基于误差最小控制综合算法(Er-MCSI)的内力抑制策略,以克服液压系统中较强的时变非线性和干扰因素对内力抑制效果的... 详细信息

针对液压驱动冗余并联机构内力问题,分析内力空间及其基的构成,在自由度控制框架下研究不同因素对系统内力的影响。提出基于误差最小控制综合算法(Er-MCSI)的内力抑制策略,以克服液压系统中较强的时变非线性和干扰因素对内力抑制效果的影响。以1个具有2个冗余自由度的六自由度液压驱动冗余并联机构为例,仿真研究该机构分别在等位移、等速和等加速度段工况下不同因素对系统内力的影响,并对其进行内力抑制。研究结果表明:提出的内力抑制策略可实现内力抑制增益在线自适应调节,具有较好的内力抑制效果。

关键词：液压驱动冗余并联机构内力抑制最小控制综合

面向多终端同步控制的智能船舶主机遥控半实物仿真系统研究

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面向多终端同步控制的智能船舶主机遥控半实物仿真系统研究

作者：钟铭大连海事大学

学位级别：硕士

近年来,随着计算机、互联网以及通信技术的不断进步,智能船舶的发展前景越来越广阔,主机遥控系统作为船舶机舱智能化的重要组成部分,得到了高度重视和重点研究。由于实物受到成本、场地等客观因素的限制,智能船舶主机遥控系统的仿真成... 详细信息

近年来,随着计算机、互联网以及通信技术的不断进步,智能船舶的发展前景越来越广阔,主机遥控系统作为船舶机舱智能化的重要组成部分,得到了高度重视和重点研究。由于实物受到成本、场地等客观因素的限制,智能船舶主机遥控系统的仿真成为当前各海事院校的重点,仿真系统的灵活性以及功能的完整性也面临着更高的要求。因此,研究智能船舶主机遥控仿真系统并实现多终端的同步控制,对智能船舶的发展以及各大高校开展虚拟仿真实验平台具有深远的研究意义。本课题以AutoChief C20型主机遥控系统为研究对象,对智能船舶主机遥控半实物仿真系统的功能、多终端同步控制以及调速控制进行了研究,本文主要研究工作如下:(1)搭建一套带有船舶主机控制模拟台的智能船舶主机遥控半实物仿真系统。针对智能船舶主机遥控仿真系统进行功能需求分析,设计总体框架。针对仿真系统的界面构建问题,利用React前端框架开发操作仿真界面,引入虚拟DOM(Document Object Model)的概念,解决了原生JavaScript直接操作DOM所引发的大量重绘重排的效率问题。针对系统功能实现问题,使用TypeScript进行功能逻辑的开发,引入了接口概念,对变量和函数等进行类型约束,提高了可维护性,进而实现了主机起停以及柴油机转速控制等功能。同时,为模拟真实的智能船舶主机工作状态,搭建了船舶主机控制模拟台,为仿真系统提供了硬件载体,既提高了仿真的准确性和真实性,又保证了其灵活性和可控性。(2)在智能船舶主机遥控仿真系统的基础上提出了一种基于Websocket的多终端同步控制方法。针对单终端仿真系统因为网络或机器故障进而导致系统崩溃的问题,选用Websocket通信协议进行多终端同步控制,提高了仿真系统的可用性以及安全性。通过分析实际船舶主机遥控系统的使用场景,将驾驶台、集控室以及机旁操作部位使用电脑端、平板端以及手机端进行展示并操作,解决了单终端无法同时模拟出位于不同空间的三个操作部位的局限性问题。针对Websocket通信协议在B/S架构中的使用问题,采用***平台进行服务端的开发,同时解决高并发的问题。为解决仿真系统中复杂的数据管理问题,分析数据类型,设计数据库表结构,采用My SQL数据库对数据进行云端存储,并且根据仿真系统内部状态的重要性以及优先级顺序,将部分状态提升为全局状态进行集中式管理,解决了组件多层嵌套的数据传递问题。(3)在设计智能船舶主机遥控仿真系统的调速器时,针对传统主机遥控系统普遍采用的PID控制算法在面对不同海况时参数无法在线整定、具有局限性等问题,采用基于模型参考自适应扩展的离散时间最小控制综合算法对柴油机的转速进行控制。该算法基于被控对象的状态空间方程一般结构来选取参考模型,解决了模型参考自适应算法需要通过系统辨识获取较为精准的系统模型的问题。基于参考模型和柴油机模型的输出误差,对控制参数进行自适应调节,在不同工况下均可达到快速响应的效果,解决了传统PID算法面对不同海况时需要手动调整参数的问题。通过Popov超稳定性理论证明了系统的稳定性,经仿真验证,该控制算法响应速度快、鲁棒性强,可用于柴油机的转速控制。(4)针对智能船舶主机遥控半实物仿真系统进行了功能测试,包括模拟柴油机启停、操作部位的切换、三维机旁操作以及远程网络控制功能的测试。针对多终端同步控制功能设计了详细的测试用例,验证了多终端同步控制功能的可行性,满足了实际应用场景的需求。系统测试结果表明符合预期的设计要求,本文研究的智能船舶主机遥控半实物仿真系统具有可行性、有效性以及灵活性,能够完整实现主机遥控系统的基本功能,并实现多终端同步控制,符合实际,具有一定的理论价值和工程应用价值。

关键词：柴油主机主机遥控仿真系统多终端同步控制模型参考自适应控制最小控制综合