关键词： Stewart平台   空间对接   柔顺力控制  

摘要： 在地面进行空间对接动力学的模拟实验是实现空间对接不可或缺的过程。对Stewart平台进行柔顺力控制是模拟空间对接过程强制校正阶段的要求。提出Stewart平台的柔顺力控制策略,并进行稳定性分析和力稳态值分析,给出稳定条件和控制效果。仿真结果表明了其有效性。

关键词： PWM   建模   离线环境参数估计   滑模控制   阻抗控制  

摘要： 该文提出了基于PWM控制气液联控位置系统的建模方法。运用滑动模态变结构理论中的经典非线性设计方法,设计了二阶滑模面变结构控制器。针对机械手臂的阻抗控制中力控制的难点在于不能精确的知道环境的刚度和位置从而导致给定参考位置的误差,应用离线环境参数估计的方法进行了仿真研究,仿真结果说明该方法能够较好的进行气液联控机械手臂柔顺力控制。

关键词： 并联机器人   μ综合   μ分析   柔顺力控制   不确定性   鲁棒  

摘要： 研究μ理论在柔顺力控制系统中的应用。为模拟空间对接强制校正阶段的推出和拉近过程,提出基于6自由度并联机器人位置内环的柔顺力控制策略。描述基于位置内环的柔顺力控制系统串级控制结构,阐述用经典控制策略实现柔顺力控制的方法。综合考虑参数变化、模型变动和外来干扰等不确定性,利用μ综合控制理论设计鲁棒力控制器。给出鲁棒力控制系统回路中加权函数的详细选取方法和鲁棒力控制器的设计过程。通过μ分析比较鲁棒力控制器和经典力控制器的鲁棒稳定性和鲁棒性能。通过鲁棒力控制器和经典力控制器进行柔顺力控制试验,结果表明了所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。

关键词： 机器人   柔顺控制   阻抗控制   神经网络   自适应控制  

摘要： 本文对目前机器人柔顺性控制方法——阻抗控制方法、力/位混合控制方法、自适应方法、智能控制方法做了较全面的介绍;并着重论述了阻抗控制算法的研究进展情况。阐述了与一些先进的控制算法——自适应方法、智能控制方法相结合是目前阻抗控制算法研究的热点。

关键词： 研磨工具系统   柔顺控制   UG   ADAMS  

摘要： 针对当前自由曲面研磨手工精加工低效率、难以达到良好形状精度和表面质量的现状,受市场出现的高端机床产品——串-并混联机床原理的启发,本文设计一种具有柔顺控制功能的两自由度研磨工具系统,将其与串-并混联数控机床相结合,代替工人手工作业,提高自由曲面研磨精加工的效率和精度。通过分析研磨工具系统在预定轨迹上的运行情况,研究了其动态性能,对虚拟工件的加工模拟表明,所设计的机构实体是合理的。 本文根据研磨工具系统的加工特点,对模型参考自适应PID控制的稳定性条件和判据进行了研究。对机构系统控制采用了非线性PD控制策略,该方法基于波波夫稳定性判据设计。此方法实施简便,具有全局稳定性能,通过运用MATLAB中SIMULINK(Dynamic System Simulation)工具箱搭建非线性PD控制框图仿真发现该方法能起到很好的控制效果。

关键词： 机器人   自由曲面   研抛加工   轨迹规划   柔顺控制  

摘要： 针对机器人研抛加工系统,研究了机器人柔顺研抛中环形工具位姿计算、研抛轨迹规划和研抛力控制问题。由于机器人具有良好的柔性,针对研抛加工过程的特点,利用机器人抓持环形研抛工具协调作业,实现机器人作业过程要求的各种位姿和研抛压力控制。 本文对机器人柔顺研抛系统进行了描述,对环形弹性研抛工具各零部件组成、特点以及工作原理作了深入的阐述。通过对整个加工系统的分析,推导了弹性研抛工具在工件坐标系的位姿矩阵,确定了二者之间的变换矩阵,采用matlab最优解工具研究了研抛工具的加工位姿的计算方法,并通过仿真和实验验证了该位姿计算方法。针对机器人柔顺研抛系统的特点对研抛轨迹进行了规划,经过分析比较得出行切法更适合本系统。本文还研究了机器人研抛力的控制问题,使机器人在约束环境的运动中保持适当的接触力,利用力反馈来增加机器人在约束环境中的定位精度,建立了基于被动结构的研抛机器人主动力外环控制系统,形成主-被动结构机器人力外环主动柔顺控制新策略。根据控制系统优化的内模原理,设计了实现力控制的无静差跟踪控制器,最后通过仿真和实验证实力控制器能够实现机器人对自由曲面研抛加工过程的研抛力控制。

关键词： 柔顺手腕   开放式数控系统   运动控制器DMC   面向对象的程序设计  

摘要： 柔顺手腕是用于机器人轴孔装配作业的一种柔顺装置,本课题致力于研究开发柔顺手腕测试试验台的控制系统。 本文根据柔顺手腕的结构和性能要求,在详细分析测试试验台的机械结构的基础上,采用工业控制计算机(IPC)和多轴数字运动控制器(DMC)作为系统的控制中心,配以Panasonic MINAS A4系列交流伺服系统以及在此平台上自主开发的数控软件,构成了开放式数控系统。本系统硬件体系结构具有开放式、模块化特点,经济实用,具有良好的可靠性与控制精度。 在硬件结构上,主要在以下几个方面作了深入的研究:控制系统的硬件配置;控制系统的硬件接口技术;力觉信号采集系统的设计。 在软件结构上,系统以Windows2000作为操作系统平台,并采用面向对象的程序设计方法,综合利用了多媒体定时器和多线程技术,使用Visual C++6.0语言完成了对系统管理与调度,以及人机界面、程序编译及力觉信号采集与力控制等软件模块的开发。从实际应用情况来看,能够达到CNC系统软件对实时性、多任务处理与协调能力、开放性和模块化、界面友好等要求。 本系统经初步试验得到了较好的应用效果。

关键词： 机械臂   动力学模型   柔顺控制   神经网络   阻抗控制   自适应调整律  

摘要： 随着机器人技术的发展,在很多生产过程中,约束环境是未知的,其力学分析、未知环境轨迹辨识、控制等问题也都显的更加复杂。本文以受未知约束机械臂为研究对象,通过力学分析、模型建立、神经网络补偿等。采用理论和数值仿真研究的方法,对机械臂柔顺运动阻抗控制算法进行了研究。丰富了机械臂柔顺运动控制方法,拓展了机械臂的工业应用范围。 本文首先利用拉格朗日原理,建立了受未知约束机械臂柔顺运动系统动力学模型;其次,通过阻抗控制思想,设计阻抗力控制算法,来达到控制接触力的目的,使接触力保持在期望的范围之内。然后,针对未知约束环境参考轨迹难确定,在线设计一个自适应调整律。再针对机械臂阻抗控制系统中所存在的非线性不确定性,分别设计BP神经网络补偿控制和FBF(Fuzzy Basis Function)神经网络控制,来补偿控制系统中的一系列非线性不确定项。最后,给出仿真结果,验证了控制算法的有效性。

关键词： 被动柔顺性   机器人   位置/力控制   仿真  

摘要： 为了精确控制具有被动柔顺性末端执行器的平面多关节机器人,提出了一种被动关节与主动关节分离的外环位置/力串行控制策略。位置/力控制策略分析表明,基于被动柔顺性的机器人可以通过主动关节控制实现被动柔顺末端的弱控制。基于此,提出了先进行位置控制,然后保持位置不变进行力控制的串行控制策略,既实现了位置/力的独立控制,又解决了被控参数的冲突问题。基于几何法,进行了逆运动学求解。在MATLAB7.0平台上仿真研究了分度角分别为0、30°、60°与90°时的轨迹扫查情况,表明位置与力控制都能够快速收敛并满足一定的精度。在实际的系统上,进行了扫查试验,结果表明提出的控制策略是切实可行的。

关键词： parallel robot   μ synthesis   μ analysis   compliant force control   uncertainty   robust  

摘要： The application of μ theory in compliant force control system is studied. A compliant force control strategy is developed based on the inner loop position control of 6-DOF parallel robot in order to simulate the push and pull process of forcible alignment in space docking, Considering uncertainties such as parameter perturbations, model perturbations and external disturbances, etc., a robust force controller is designed using μ synthesis theory. The robust stability and robust performance are compared by analysis between the designed robust force controller and the classical force controller. The experiment results of the designed robust force controller and the classical force controller are shown. The results indicate that the designed robust force controller is of efficiency and superiority.