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论域自适应变化的不确定机械臂模糊补偿控制

组合机床与自动化加工技术 2023年第2期 86-89,94页

作者：王凯河北工程大学机械与装备工程学院邯郸056038

为了提高不确定机械臂系统在扰动工况下的轨迹跟踪精度,设计了论域自适应变化的模糊补偿控制器。以二自由度机械臂为研究对象,建立了机械臂系统的动力学模型,设计了模糊补偿控制器的整体方案。提出了模糊控制参数论域随跟踪误差自适应... 详细信息

为了提高不确定机械臂系统在扰动工况下的轨迹跟踪精度,设计了论域自适应变化的模糊补偿控制器。以二自由度机械臂为研究对象,建立了机械臂系统的动力学模型,设计了模糊补偿控制器的整体方案。提出了模糊控制参数论域随跟踪误差自适应变化的思想:当跟踪误差较小时,参数论域随之减小,有利于提高控制精度;当跟踪误差较大时,参数论域随之增大,有利于控制过程收敛;基于Lyapunov稳定性分析,给出了补偿力矩系数的自适应变化律。经仿真验证,论域自适应模糊补偿控制器对期望轨迹跟踪误差的最大值和方均根均远小于传统模糊补偿控制。仿真结果表明在扰动工况下,论域自适应模糊控制器对不确定机械臂的轨迹跟踪控制是有效的,且在控制精度和速度方面具有一定优越性。

关键词：轨迹跟踪不确定性机械臂自适应论域模糊补偿控制扰动工况

基于实时测量的两杆柔性操作臂的模糊补偿控制

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东南大学学报（自然科学版） 1999年第6期29卷 60-65页

作者：杨唐文徐卫良王兴松东南大学机械工程系南京210096

将计算力矩方法和模糊逻辑单元相结合，对带有柔性杆件的机器人操作臂的轨迹跟踪控制进行了研究．一套集成激光传感系统实时测量柔性杆臂的弹性变形，并用于机器人操作臂的补偿控制．控制参数由模糊逻辑单元根据机器人操作臂的状态变量... 详细信息

将计算力矩方法和模糊逻辑单元相结合，对带有柔性杆件的机器人操作臂的轨迹跟踪控制进行了研究．一套集成激光传感系统实时测量柔性杆臂的弹性变形，并用于机器人操作臂的补偿控制．控制参数由模糊逻辑单元根据机器人操作臂的状态变量实时调整，保证控制器的稳定性和精度．仿真实验结果证明了控制器的良好性能．

关键词：柔性机器人操作臂模糊补偿控制实时测量

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前馈控制加模糊补偿的机器人关节角度追踪

机械设计与制造 2022年第6期376卷 241-244页

作者：蒲明辉赵倩倩陈琳潘海鸿广西大学机械工程学院广西南宁530004 广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西南宁530004

为解决不确定性机器人的关节角度追踪问题,提出一种前馈控制加模糊补偿的控制方法。将机器人动力学方程引入前馈控制,减小关节角度初始误差。为提高关节角度追踪的稳定性,模糊控制不直接输出关节补偿力矩,而是输出关节力矩补偿系数,其... 详细信息

为解决不确定性机器人的关节角度追踪问题,提出一种前馈控制加模糊补偿的控制方法。将机器人动力学方程引入前馈控制,减小关节角度初始误差。为提高关节角度追踪的稳定性,模糊控制不直接输出关节补偿力矩,而是输出关节力矩补偿系数,其与前馈关节力矩相乘间接得到关节补偿力矩对机器人不确定性进行补偿。通过ADAMS和Matlab/Simulink对关节角度追踪控制效果进行验证。仿真结果表明,该方法对不确定性机器人的关节角度追踪控制是有效的,其关节角度追踪误差绝对值小于1.5×10^(-4)rad。

关键词：关节角度追踪前馈控制模糊补偿控制不确定性机器人关节控制力矩

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泵阀复合电液伺服系统位置/力控制策略研究

泵阀复合电液伺服系统位置/力控制策略研究

作者：郑翠琼太原科技大学

学位级别：硕士

对于液压机、矫直机等大型液压控制系统,为了满足成型工艺要求,需要同时控制工作机构的位置和压力。目前国内外大型液压控制系统采用阀控系统,存在能源浪费的问题。本文将阀控开式和泵控闭式并联驱动液压执行器的回路应用于位置/力复合... 详细信息

对于液压机、矫直机等大型液压控制系统,为了满足成型工艺要求,需要同时控制工作机构的位置和压力。目前国内外大型液压控制系统采用阀控系统,存在能源浪费的问题。本文将阀控开式和泵控闭式并联驱动液压执行器的回路应用于位置/力复合控制的应用场合中,从协调控制策略、位置和力复合控制策略以及回路控制算法三个方面展开了研究工作,并建立AMEsim-MATLAB联合仿真模型。针对位置/力复合控制,设计了泵控和阀控回路的协调控制策略。在分析泵阀复合驱动液压回路原理基础上,提出了位置/力复合控制方案;设计了泵控和阀控回路协调策略,依据系统运行状态切换工作回路,动态运行过程泵控回路工作,位置和力控制阶段阀控回路工作;仿真表明,与单独的阀控系统相比系统效能得到提高。针对位置/力切换时存在冲击问题以及电液系统的参数摄动,提出一种基于力内模的阻抗控制策略。设计了以力控制为内环、阻抗控制为外环的双环控制方案;在推导阀控缸力数学模型的基础上,设计了力内模控制器。仿真表明,实现了位置和力的同时控制以及平滑切换,且动态响应性能好,鲁棒性强。针对泵控回路动态响应慢,以及非对称缸伸出和缩回时特性的不同,设计了带补偿因子的模糊PID控制器。模糊PID控制为主控制器,通过补偿因子双向运行特性进行补偿;设计了模糊PID控制器,以及补偿因子的模糊推理器。仿真表明,泵控位置控制系统响应速度提高,且实现了非对称缸双向运行特性相同。

关键词：泵阀复合驱动液压回路协调控制阻抗控制内模控制模糊补偿控制

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基于模糊补偿的液压机械臂轨迹跟踪控制

信息与控制 2021年第2期50卷 184-194页

作者：沙毅刚王强何晓晖朱晓基杨菲杜毛强陆军工程大学野战工程学院机电教研中心江苏南京210007

针对具有摩擦和负载等不确定性的液压机械臂轨迹跟踪控制问题,建立机械臂机械系统、液压系统的数学模型,基于李亚普洛夫函数,提出一种模糊补偿策略进行控制,构造模糊系统逼近摩擦力和负载,应用流量补偿器消除负载压力变化对伺服阀性能... 详细信息

针对具有摩擦和负载等不确定性的液压机械臂轨迹跟踪控制问题,建立机械臂机械系统、液压系统的数学模型,基于李亚普洛夫函数,提出一种模糊补偿策略进行控制,构造模糊系统逼近摩擦力和负载,应用流量补偿器消除负载压力变化对伺服阀性能的影响,应用重力补偿器消除负载质量变化时对系统性能的影响.仿真结果表明,设计的控制器可以使机械臂关节较好追踪期望轨迹,优于传统模糊控制和PD(proportional-differential)控制,最后模拟了3种负载工况,分析了控制器的补偿极限,为后续研究奠定了基础.

关键词：液压机械臂动力学建模模糊补偿控制轨迹跟踪李亚普洛夫稳定性

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转盘式自动生产线同步控制方法研究及实现

实验室研究与探索 2016年第7期35卷 131-134页

作者：闫娟杨慧斌程武山上海工程技术大学机械工程学院上海201620

由于受外部扰动的影响,采用三相异步电动机和凸轮分割器驱动的转盘式自动生产线中,各转盘容易出现失同步问题。针对该问题,结合模糊控制和同步补偿控制原理,提出了一种针对该类型转盘式生产线的同步方法,设计了针对实际生产线的控制架构... 详细信息

由于受外部扰动的影响,采用三相异步电动机和凸轮分割器驱动的转盘式自动生产线中,各转盘容易出现失同步问题。针对该问题,结合模糊控制和同步补偿控制原理,提出了一种针对该类型转盘式生产线的同步方法,设计了针对实际生产线的控制架构,并在PLC中实现具体控制算法。从实际运行结果来看,在主电机转速突然下降和突然上升时,从电机对其进行快速跟踪,表明该方法可以有效解决转盘间由于累积误差造成的失同步现象,使得生产连续,生产效率提高。

关键词：凸轮分割器转盘式自动生产线同步控制模糊补偿控制 Modbus 变频器

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下肢辅助运动装置控制系统研究

下肢辅助运动装置控制系统研究

作者：耿直北方工业大学

学位级别：硕士

下肢辅助运动装置是一种便携式可穿戴智能设备,它将人的下肢与机器结构巧妙的结合起来,能够为人体提供支持保护,同时也能够辅助人体完成步行等行为。按照功能的不同,可以分为:致力于解决下肢运动能力丧失或者严重损伤患者的运动问题的... 详细信息

下肢辅助运动装置是一种便携式可穿戴智能设备,它将人的下肢与机器结构巧妙的结合起来,能够为人体提供支持保护,同时也能够辅助人体完成步行等行为。按照功能的不同,可以分为:致力于解决下肢运动能力丧失或者严重损伤患者的运动问题的康复类型的辅助运动装置和增强人体负载能力的辅助运动设备。本课题围绕下肢辅助运动装置控制系统进行研究,主要做了以下工作:（1）通过研究有关人体下肢辅助机器人文献资料,总结了下肢辅助运动装置研究背景,目的和研究意义,总结了国内外现有下肢辅助运动装置的结构以及控制方法,展望下肢辅助运动装置发展趋势。（2）结合人体解剖学的知识,分析人体下肢关节生理结构,研究下肢各个关节的运动机理。分析人体运动步态规律,并划分步态周期。通过Open Sim软件绘制下肢关节的运动状态曲线,导出关节运动角度,拟合关节运动函数,为关节跟踪提供理论基础。按照下肢辅助运动装置舒适性、安全性以及适应性的原则,对下肢辅助运动装置进行结构设计。（3）结合坐标变换,建立下肢辅助运动装置的D-H模型,利用机器人运动学和动力学理论建立下肢辅助运动装置的运动学和动力学模型,运用拉格朗日方法求解人体下肢各关节的动力学参数,为研究关节控制算法提供参考模型。（4）分析人体辅助运动装置的不同控制算法,对传统PID控制,鲁棒控制、自适应控制以及模糊控制的优劣进行比较。通过模糊控制的逼近特性对人体辅助运动装置运动过程中的摩擦进行自适应逼近补偿。在设计控制器时,考虑模糊系统逼近会造成系统误差,加入鲁棒控制来消除逼近误差,提高系统的稳定性。（5）因为辅助运动装置系统模型存在不确定性与时变性等问题导致建立准确地数学模型模困难。提出无模型自适应迭代学习控制算法,该算法实现过程是根据无模型自适应方法对下肢辅助运动装置系统的动态性能方程进行转换线性化,设计控制器结合最优方法并引入参数的估计值,能够根据输出的误差信息迭代地调节系统参数,实现对关节轨迹的跟踪。

关键词：下肢辅助运动装置动力学模型模糊补偿控制迭代学习控制

基于模糊补偿的交流与直流电机同步控制系统研究

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基于模糊补偿的交流与直流电机同步控制系统研究

作者：李光中南大学

学位级别：硕士

在现在许多工业生产现场我们可以经常看到多台电机同步运行的情形,最常见的有交、直流电机同步控制、多直流电机同步控制和多交流电机同步控制系统。本文研究的是交流电机和直流电机的同步控制问题。交流电机和直流电机的同步协调控制... 详细信息

在现在许多工业生产现场我们可以经常看到多台电机同步运行的情形,最常见的有交、直流电机同步控制、多直流电机同步控制和多交流电机同步控制系统。本文研究的是交流电机和直流电机的同步控制问题。交流电机和直流电机的同步协调控制问题也是实际生产中经常遇到的问题,如某些轧钢厂双边剪机组控制系统中就有交流电机拖动的前后传送辊与剪切机组中的直流电机拖动的夹送辊的同步控制问题。本文分析了几种常用的同步控制方案和常用的同步控制算法,通过对比分析,最终选择了基于模糊补偿器的主从同步控制策略,并介绍了模糊补偿器的设计过程。通过中南大学网络监控实验室建设项目,利用广泛应用于钢铁企业的PROFIBUS-DP现场总线来搭建控制系统实验平台。重点介绍了此实验平台硬件和软件的设计,包括通过PROFIBUS-DP协议建立主、从站之间和计算机与主站之间的数据通讯、硬件连接以及调速装置的参数设计等。模糊补偿算法是利用西门子S7-300PLC的编程软件STEP7来实现的,采用WINCC组态实现系统监控。此外,本文还对系统中应用的交流电机矢量控制理论及在系统中的实现方法,以及直流电机的相关调速理论进行了研究。实验系统同步运行结果表明系统方案可行可取,运行可靠,取得了较理想的直流电机与交流电机的同步运行效果。

关键词：多电机同步控制 PROFIBUS-DP 模糊补偿控制

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模块化可重构机器人动力学及自适应控制研究

模块化可重构机器人动力学及自适应控制研究

作者：陈思安天津理工大学

学位级别：硕士

模块化可重构机器人(modular reconfigurable robot)由一些不同尺寸和性能的连杆和关节的基本模块组成。模块自身具有连接性和互换性,可以通过模块间的连接或分离改变机器人的整体构型,丰富其运动形式。根据不同工作环境下的任务需求重... 详细信息

模块化可重构机器人(modular reconfigurable robot)由一些不同尺寸和性能的连杆和关节的基本模块组成。模块自身具有连接性和互换性,可以通过模块间的连接或分离改变机器人的整体构型,丰富其运动形式。根据不同工作环境下的任务需求重构为构型各异的机器人系统,极大地丰富了可重构机器人的适用范围。此外,采用模块化设计方法,降低了生产制造的成本,突发故障时可以通过更换故障模块迅速恢复工作,使机器人的维护和保养极为方便。因此,可重构机器人在工业机器人应用领域具有良好的应用前景,成为机器人研究的一个热门领域。可重构机器人在重构前后运动学和动力学参数发生了改变,造成被控对象的数学模型需要根据构型的不同而重新生成。对于依赖动力学模型的控制器,模型的变化意味着对控制率的参数自适应能力提出了要求。本文初步讨论了模块化可重构机器人的运动学及动力学模型生成与自适应控制器设计的问题。基于指数积公式和牛顿-欧拉方法推导了单链情况下模块化机器人系统的正运动学和动力学方程。该方法具有一定的普适性,可应用于链式可重构机器人。考虑到得出的动力学方程中存在建模误差,并且含有摩擦力及外部扰动等模型不确定项,提出一种模糊算法对其补偿控制。基于李亚普诺夫稳定性理论设计模糊网络权值参数的自适应调节律,保证不同动力学模型下闭环系统的稳定性。并引入鲁棒项整体对建模误差进行补偿以提高系统抗干扰能力。针对不同任务中拓扑构型的变化,在误差跟踪方程的基础上,设计了一种神经网络自适应控制器逼近构型的动力学模型。基于李亚普诺夫稳定性理论设计自适应率,保证闭环系统的稳定性。仿真环境下对模块化机器人的不同构型进行试验,结果证明了两种自适应方法的有效性和可靠性。

关键词：可重构机器人动力学构型自适应模糊补偿控制神经网络自适应控制