基于BP神经网络的机械臂轨迹控制研究

针对六自由度机械臂耦合性强、时变、非线性等性能,基于拉格朗日动力学建模方法,文章采用BP神经网络逼近模型,实现高精度轨迹跟踪。该方法根据六自由度机械臂本体采集的数据进行黑箱辨识建模解耦,建模过程采用BP神经网络逼近,提升建模精度、简化建模过程。针对解耦后的系统,还需建立PID闭环控制器进一步实现轨迹跟踪控制。仿真及实验结果表明,基于BP神经网络的PID控制器能够改善系统的鲁棒性和稳定性,并有效抑制抖动。     

两连杆机械臂系统的跟踪控制

机械臂系统是近十几年来出现的一种工业技术设备,由于多连杆机械臂系统的非线性特性以及强耦合性,使得多连杆机械臂系统的稳定控制一直是一个难点;现有的机械臂控制系统大多跟踪误差较大,而且易受外界扰动的干扰,所以用传统的PID或者简单反馈控制实际效果很难让人满意.文章选取两连杆机械臂系统作为对象,通过反馈线性化处理以及状态反馈的参数选取,并通过Matlab对系统的跟踪控制效果进行仿真.文章所采取的控制器设计方法的创新点在于不仅保证闭环系统稳定,所有状态有界,跟踪误差最终有界,并且当系统具有不确定性和外界干扰时具有比较强的鲁棒性,同时对实践也具有较强的指导意义.     

基于机械臂路径规划的内场轨迹实现技术研究

为了解决传统光电跟踪设备的跟踪性能测试系统参数调试繁琐、设备安装困难、靶标适用性差等问题,研究了基于机械臂路径规划的内场轨迹实现技术。通过规划六自由度机械臂的末端运动轨迹,设计了更加灵活、高效的跟踪性能测试系统。首先,对传统测试靶标系统进行分析,明确实现跟踪性能测试的数学模型;然后提出基于六自由度机械臂的新型技术方案,并分析了两种方案的差异性;接着通过靶标轨迹的坐标变换,根据传统动态靶标轨迹得到适用于六自由度机械臂的末端位姿参数,从而实现轨迹规划;最后,通过数值仿真验证了本文方法与传统方法的跟踪性能测试效果的一致性。仿真结果表明,两者具有相同的跟踪性能测试效果。相较于传统方法,采用机械臂的测试系统在参数调节、工具安装和靶标适用性上更具优势,完全能够满足光电跟踪设备内场跟踪性能测试的要求。     

机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制

针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,...     

基于拉盖尔函数的AUV自适应预测轨迹跟踪

针对复杂水文环境下无人自治水下机器人(AUV)轨迹跟踪实时性较慢、精度较低的问题,设计了一种基于拉盖尔函数的自适应预测轨迹跟踪控制方法。首先,基于预测控制将轨迹跟踪问题转化为二次规划设计;其次,为解决AUV轨迹变化以及外部干扰所造成的控制量突变,融合递推最小二乘法设计了自适应预测控制器;接着,采用拉盖尔函数重构控制器,以解决运算量过大导致的系统响应速度变慢的问题;最后,仿真证明了该方法能够提升系统的响应速度、抗干扰性和鲁棒性。     

基于虚拟现实交互的机械臂协同控制

虚拟现实(Virtual Reality)是一种利用计算机硬件和软件集成的技术,对计算机图形学、人机交互、多媒体、网络通信等多种技术进行综合应用,从而为用户提供虚拟三维世界体验的一种技术。传统机械臂远程控制普遍采用的是手柄和键盘控制方式,而且今后方式普遍是摄像头图像显示在监控器上,和现场操作差别很大。协同控制机械臂将人的主观能动性与机械臂精确作业结合起来,可以实现在人类不能到达的特定环境下,利用远端机器人进行作业,同时通过VR系统模拟真实环境为用户提供身临其境的体验。本文主要以Unity3d引擎为支撑,头戴式显示设备HTC VIVE作为虚拟现实硬件设备,通过Steam VR设计与实现一个具备通用交互行为功能的VR交互场景,利用Socket通信将VR系统与机械臂进行连接,从而实现与机械臂的交互协同控制。     

基于PSO算法优化的机械臂轨迹规划研究

目前机械臂轨迹规划的优化目标大多在最短路径、最优时间等方面且存在由于多项式差值轨迹规划具有阶次高、没有凸包性,难以应用传统优化方法进行优化等缺点。现提出了对最小能耗、最小加加速度等指标的优化。该优化是在传统时间最优的基础上,利用粒子群优化的4-3-4多项式插值轨迹规划算法,针对综合时间、能耗、加加速度等指标进行优化。实验以三关节机械臂为例进行仿真,结果证明了PSO优化过程和能耗函数的有效性。     

机器人辅助作业轨迹跟踪控制方法研究

机器人辅助作业过程中具有不确定外部力干扰情况下的交互控制问题,为此,文中提出一种基于误差的PD协同滑模阻抗控制模型的上肢康复机器人交互控制策略,以实现人机系统较好的轨迹跟踪精度与柔顺性。首先,对欠自由度上肢康复训练机器人完成运动学与动力学建模,以保证机器人可以跟踪预设轨迹;其次,针对滑模阻抗控制模型人机系统阻尼特性较好,但轨迹跟踪精度较差的问题,设计基于误差的PD协同阻抗控制模型。将交互过程中人施加的外部力视为干扰,在外力迫使机器人运动误差较小的情况下,采用PD控制模型减小康复训练过程中误差;而在外力迫使机器人产生较大误差时,采用滑模阻抗控制模型,保持系统良好的柔顺性。最后,通过仿真分析较大的外部干扰对系统的影响,并验证所提策略的有效性。结果表明,所提策略可以实现人机系统较高的轨迹跟踪精度与良好的柔顺性,与滑模阻抗控制策略相比,在外界力突变情况下,轨迹跟踪精度提升15.5%,关节力误差降低4.1%。     

基于T-S模糊模型的机器人轨迹跟踪控制

为了解决机器人跟踪控制的建模误差和扰动所引起的不稳定问题,设计一种基于T-S模糊模型的滑模控制器。首先对机器人动力学方程进行扇区非线性处理,建立T-S模糊模型,然后设计出保证机器人系统渐近稳定的滑模控制器。对二连杆机器人进行给定轨迹实验时,系统具有良好的轨迹跟踪性能,系统误差很快收敛到零。实验结果表明该方法对非线性系统具有较强的鲁棒稳定性,验证了该方法的有效性。     

六轴机械臂在冰箱能耗检测线中的轨迹分析

针对在冰箱能耗检测中,人工开关冰箱门所带来的能耗误差等问题,提出了一种使用六轴机械臂控制冰箱开关门的方法,该方法对能耗检测中的机械臂开关门运动轨迹进行了分析,并通过对机械臂建模,分析其各关节的运动位姿,然后由位姿得到机械臂的各关节角度,并对其进行仿真分析,验证了机械臂开关冰箱门动作的正确性     

基于FDO非线性预测方法的翼伞航迹跟踪控制

在翼伞系统的状态空间模型的基础上,分析了翼伞的归航轨迹,给出翼伞轨迹跟踪控制问题的数学描述.针对翼伞归航飞行过程中,受到较大的外干扰及不确定性影响,提出基于模糊干扰观测器(FDO)的非线性预测控制策略,设计了翼伞归航系统航迹跟踪控制器.通过仿真试验,表明该飞控系统具有良好鲁棒特性和抗干扰特性.     

车式移动机器人轨迹跟踪控制方法

针对车式移动机器人轨迹跟踪这一典型控制任务,本文提出一种滑模轨迹跟踪控制方法.该方法采用PI型滑模面设计等效控制律,利用变速函数代替符号函数获得切换控制率,并运用Lyapunov理论证明系统的稳定性.仿真结果表明该方法不但能使机器人有效跟踪任意参考轨迹,而且能减小在控制中的抖振现象,即使在外界干扰影响的情况下,也具有良好的控制品质.     

一种上肢康复机器人的力矩控制系统设计

针对目前上肢康复机器人的输出力矩控制不便的问题,设计了一种基于磁粉离合器的力矩控制系统,并给出了相应的驱动电路。磁粉离合器能根据驱动电路的驱动电流输出相应的传递力矩,进而可以控制上肢康复机器人的输出力矩。经应用表明,该系统控制简便、安全性高,符合不同康复训练模式下对输出力矩的要求,为实时控制康复机器人的输出力矩提供了可行性验证。     

移动机器人轨迹跟踪的模糊PID-P型迭代学习控制

本文针对移动机器人轨迹跟踪控制问题的研究,提出了一种基于移动机器人运动模型的模糊开闭环PID-P型非线性离散迭代学习控制方法,给出了PID-P型迭代学习的收敛条件及其证明过程,并采用模糊控制的原理整定PID三个学习增益矩阵的参数.该控制方法提高了移动机器人对特定轨迹的重复跟踪能力,具有算法实现简单的特点.实验仿真结果表明,采用模糊开闭环PID-P型迭代学习控制算法对轨迹跟踪是可行有效的.     

参数不确定移动机器人全局轨迹跟踪的自适应滑模控制

通过对一类质心和几何中心不重合情况下移动机器人轨迹跟踪问题的研究,得到了两独立驱动轮角速度为控制输入的机器人运动学模型.对于车轮半径和两驱动轮之间距离参数已知的情况,基于反演控制的思想设计了变结构控制的切换函数,构造了具有全局渐近稳定的滑模轨迹跟踪控制律,并针对这两个参数未知时,通过自适应方法对其进行参数估计,给出了自适应滑模轨迹跟踪控制律的设计方法.该方法设计过程简单且具有直观的稳定性分析,适用于移动机器人的全局轨迹跟踪控制.仿真算例验证了所提控制律的有效性和正确性.     

Adaptive Trajectory Tracking Control of Wheeled Mobile Robots with Nonholonomic Constraint

Wheeled mobile robots (WMR) have been widely applied in a lot of areas that range from the teleoperated Sojourner on the Mars Path finder mission to cleaning robots in the Paris Metro. As a result, the interest of the Robotics Community for the wheeled mobile robots’ tracking control problem has grown rapidly[1-13]. WMR is one of the well-known system with nonholonomic constrains and it contains a class of mechanical systems characterized by kinematic constrains that are not integrable an…     

基于自适应按需辅助的上肢镜像控制策略

为了提高偏瘫患者在镜像康复训练过程中的主动性与系统抗干扰性,该文提出一种基于自适应按需辅助的上肢镜像控制策略。该策略主要包括镜像控制和自适应按需辅助控制两个模块,镜像模块采集健侧位置解算出患侧期望位置,与患侧实际位置比较得到位置偏差;按需辅助模块结合传统阻抗控制和一种患肢运动状态评估方法,自动实时调节对患肢的辅助力大小,以实现患肢主动力矩的最大化。该文设计了两项实验,分别验证本策略对患者主动性和系统抗干扰性的提升效果,实验结果表明,对于镜像康复训练系统使用所提方法有效减小了56.9%的平均辅助力,患肢跟随健肢的位置精度为5.6%,能有效补偿89%的干扰外力。因此所提方法有效提升了训练者的主动性,同时具有良好的抗干扰性,满足镜像康复训练的要求。     

移动机器人全局轨迹跟踪的自适应滑模控制

讨论了两驱动后轮角速度为控制输入的移动机器人轨迹跟踪问题，针对含有未知参数的非完整移动机器人运动学模型．基于反演（backstepping）控制算法的思想设计了变结构控制的切换函数，并由此构造了具有全局渐近稳定的白适应滑模轨迹跟踪控制器。该方法设计过程简单并具有直观的稳定性分析，适用于移动机器人的全局轨迹跟踪控制。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。     

低开关频率中压传动的定子磁链轨迹跟踪控制综述

为加大中压变频器出力,要求降低开关频率,带来PWM波形谐波大问题。解决上述问题的办法是采用同步且对称的优化PWM策略,它不能直接用于高性能系统,因为它在动态会造成PWM紊乱,系统过流。本文介绍了一种既能减小谐波又能快速响应的定子磁链轨迹跟踪控制方法,它基于优化PWM,又有在动态修正开关角的功能。为解决低开关频率对解耦的影响,出现了一种既不同于常规矢量控制又不同于直接转矩控制的基于磁链跟踪之新闭环调速系统,其性能优于上述两种传统系统。     

基于包容式结构的智能循迹小车设计

设计出一个基于包容式结构的智能循迹小车,该小车采用单片机AT89S51作为控制器。该系统主要有避障行为模块、轨线跟踪行为模块、远程控制行为以及紧急停车模块。采用红外传感器设计检测轨线模块,超声波传感器设计避障模块。对于避障行为模块,提出采用模糊控制算法进行避障。经大量实验验证该小车不仅能稳定跟踪轨线,而且能绕障碍物行走。