基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统的设计

为了使仿人机器人手臂抓取控制系统更加智能化,提高运行效率,设计并实现了一种基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统。系统采用PMAC运动控制器完成机器人运行数据的传递、处理以及对机器人手臂抓取工作台的控制,采用Accelus系列数字伺服驱动器,调控仿人机器人运动位置和速度,通过关节控制器对机器人抓取过程中手臂关节的位置、速度以及角度信息进行控制,通过以S3C2440为核心芯片的上位机,实现仿人机器人手臂控制的远程通信以及抓取任务的调度,完成仿人机器人手臂抓取的智能控制,软件设计过程中,对基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制算法进行了详细分析,并给出了机器人手臂抓取控制程序代码实例,通过仿真实例验证了本系统的可用性和实用性。     

机电一体化实验装置设计

通过对PMAC多轴运动控制器应用方案的论述，介绍了利用PMAC构建一个机电一体化实验装置所需要的软硬件结构，以及构建系统的方法、解决手段和需要注意的事项。     

高能X射线工业CT扫描运动控制系统设计

 分析了高能X射线工业CT扫描运动控制系统的作用,提出了扫描运动控制系统的组成方案。控制系统由工业控制计算机、计数卡、控制卡、伺服驱动器、伺服电机、工作平台、光栅和控制软件组成。研究了在Windows驱动程序模式（WDM）下,控制系统设备驱动程序的组成。以运动控制卡为例,研究了开发控制系统设备驱动程序的方法,并分析了设备驱动程序和用户程序交互的过程。通过编写WDM驱动程序,实现了对高能X射线工业CT扫描运动系统的实时控制。实验结果表明,开发的扫描运动控制系统,可靠性和实时性满足要求。     

某型光电跟踪系统伺服控制器建模与仿真

以某型地空导弹为背景,采用视觉伺服技术,设计了光电跟踪系统的伺服控制器;系统采用半闭环结构。通过控制对象的分析选择了永磁式直流电机作为执行机构,并建立数学模型;设计了电流环反馈,保证系统的快速响应,并可对电机进行过流保护;位置环采用串联超前校正和PA放大器;通过Bode图分析,本系统符合要求;仿真分析结果表明,本系统具有响应快、超调小等特点,并能够快速平稳的跟踪低频运动的目标。     

基于自抗扰技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器设计

基于自抗扰控制技术的四旋翼飞行器视觉伺服控制器克服了惯性传感器无法获取位置信息的缺点,提高了飞行器的灵活性,能够胜任更复杂的任务;文章主要针对基于四旋翼无人飞行器的视觉伺服控制技术问题展开相关研究;选用基于HSV颜色空间的颜色特征提取的方法实现目标跟踪,再通过三角形法则确定飞行器与目标在世界坐标下的相对位置,最后引入自抗扰控制技术设计了水平位置控制器与姿态控制器;通过实验结果分析,文章设计的飞行器视觉伺服控制器可以准确地跟踪目标并实施高精度定位,并且控制系统鲁棒性强,跟踪误差小,能够有效地完成视觉伺服控制任务。     

一种线性速度估计器在光电跟踪系统伺服控制中的应用

高性能的伺服控制除了需要高质量的控制器,还需要高质量的反馈信息。对于光电跟踪系统,通过位置和电流传感器可以提供位置和电流信息,而速度信息则需要通过处理测量信息得到。传统的差分方法会放大位置信息中的量化噪声,从而降低光电跟踪系统的精度。介绍了全维状态观测器及其基本原理,结合伺服控制系统电机模型架构,设计了一种线性速度估计器,并讨论了其参数选择问题。采用抗积分饱和PI控制器和积分分离PI控制器作为三环控制回路的控制器,在某型号光电跟踪系统对该算法进行了实验。实验结果证明,采用该算法的伺服控制系统基本无超调,上升时间0．43s,稳定时间0．65s,跟踪精度为1．78″,完全满足实际工程要求。     

月球六分之一微重力环境模拟装置的设计与实现

为了对在月球上工作的机械臂进行地面仿真实验,设计并实现了一套悬吊式的、以视觉伺服方式作为随动控制系统的月球六分之一微重力模拟装置。为了能够满足高精度、大视场、大景深、高频率的成像条件,设计了以LED光源主动发光为基础的目标标志器以及基于激光测距仪及双相机多传感器融合的视觉测量系统,提出了一套目标识别、检测和位置测量的方法。采用PMAC运动控制卡作为执行机构的控制器,实现对电机的数字PID控制;经过试验验证,所设计的系统操作简单、运行稳定、微重力模拟精度高。     

两自由度并联机器人控制系统设计

针对机电装配、医药包装等行业自动化抓取和放置实际应用的需求,设计了一种采用直线伺服驱动技术的两自由度高速并联机器人。首先进行了机器人的机械结构设计,并且通过运动学分析,结合运用蒙特卡洛法与几何法求解出并联机器人的工作空间;其次采用MCU+CPLD(STM32F103+MaxⅡ)的双控制架构,根据工作空间结构在MCU中设计出高效的运动轨迹生成算法,并在CPLD中运用DDS技术将伺服运动参数转换成脉冲经一级差分后输出到伺服驱动器。在双控制器的通信方面合理利用CPLD中的状态机提出了双级数据缓冲方式,使得MCU写与CPLD读交错进行,可以实现数据的无缝刷新。最后进行了并联机器人系统样机的制作与调试,分析结果表明所研制的机器人控制系统能够使机器人快速抓放金属小球,实现稳定可靠运行。     

光盘系统误差分析和伺服系统设计

讨论和分析光盘读出光斑的实际位置和理想位置之间产生误差的原因,阐述了光盘光学伺服系统的要求。通过研究从理论上导出伺服控制系统的数学模型,并给出了执行控制器的设计方法。     

盘旋管试验台伺服控制系统设计

根据不锈钢盘旋管寿命测试试验要求,设计了一种电机驱动式的伺服控制系统,交流伺服电机伺服控制系统采用位置、转速和电流闭环控制,借助于信号采集板卡和运动控制板卡,由工控机完成盘旋管寿命测试试验台的输出转角测试及驱动电机的控制,试验做完相应次数后即退出程序;最后的试验表明了盘旋管的各项动态试验指标均达到设计要求。     

Model Decoupled Synchronization Control Design with Fractional Order Filter for H-Type Air Floating Motion Platform

H-type motion platform with linear motors is widely used in two-degrees-of-freedom motion systems, and one-direction dual motors need to be precisely controlled with strict synchronization for high precision performance. In this paper, a synchronous control method based on model decoupling is proposed. The dynamic model of an H-type air floating motion platform is established and one direction control using two motors with position dependency coupling is decoupled and converted into independent position and rotation controls, separately. For the low damping second-order oscillation system of the rotation control loop, a new fractional order biquad filtering method is proposed to generate an antiresonance peak to improve the phase and control gain of the open loop system, which can ensure system stability and quick attenuation for external disturbances. In the multiple-degree-of-freedom decoupled control loops, a systematic feedback controller design methodology is proposed to satisfy the given frequency domain design specifications; a feed-forward control strategy is also applied to compensate the disturbance torque caused by the platform motion. The simulation and experimental results demonstrate that the proposed synchronization control method is effective, and achieves better disturbance rejection performance than the existing optimal cancellation filtering method and biquad filtering method.     

激光珩磨专用机床的运动控制研究

 以发动机气缸/活塞环摩擦副为具体研究对象,研制了一种新型激光珩磨设备。由于发动机汽缸套载重大,且形状不规则,故设备采用激光头既旋转又直线运动的运动方案。该设备在移动轴和转轴中分别安装有高精度光栅尺和高精度增量旋转编码器以提高运动控制系统的精度。为了使微凹腔沿圆周均匀分布,采用了小数分频原理,能够实现任意小数分频。通过对运动控制卡与自制的调Q控制卡的软件编程,实现了运动控制系统与激光系统的协同控制,用以在气缸表面加工出特定的微观形貌。加工方法采用的是“单脉冲同点间隔多次”的激光微加工新方法。利用该方法能够方便地加工出微观或宏观的形貌且能显著地减少激光加工所带来的负面热效应。     

永磁直线同步电机位置系统的模糊IP控制研究

针对具有电磁推力大、响应快、易于矢量解耦控制的永磁直线同步电机PMLSM,研究高精度位置伺服控制系统的设计,以满足高速加工与高精度微进给加工的需求。考虑被控对象的变化和外界扰动,控制器的参数难于在线修订,设计了一种模糊/积分-比例IP位置控制器。它将具有并联反馈环节的IP控制器与模糊控制器有效结合,根据位置偏差的变化率进行切换,即存在较大输入指令与系统输出偏差较大时采用模糊控制,而系统输出接近于输入指令时则采用IP控制器,从而发挥模糊控制器对变参数系统的自适应性和IP控制器的快速和准确性优势。仿真实验结果表明模糊/IP控制器在稳态精度和动态性能方面优于单纯的IP控制器和模糊控制器,能够满足变参数控制系统的性能指标。     

Study of laser carving three-dimensional structures on ceramics: Quality controlling and mechanisms

Three-dimensional (3D) laser carving is a new, very flexible process and is very useful for machining the hard and/or brittle materials such as ceramics, carbide and hardened steel with high precision, excellent productivity and surface quality. In this paper, the effects of laser processing parameters on single-layer carving depth and surface quality are analyzed by laser carving on an Al₂O₃ ceramic with different processing parameters. The mechanisms of laser carving are also studied. A mathematical model of the relationship between the laser processing parameters and the laser carving depth is established, which is useful in obtaining the best machining parameters with the shortest time. Finally, a 3D pattern is successfully carved using the optimum parameters.     

基于CMAC神经网络的能动磨盘智能控制实验研究

 针对能动磨盘面形控制系统的非线性和多变量特点，提出了基于CMAC神经网络的能动磨盘面形智能控制方法，以CMAC神经网络来映射磨盘面型和控制脉冲之间复杂的关系。为验证上述智能控制方法，搭建了由有效变形口径为420 mm能动磨盘和60路微位移阵列传感器组成的3单元能动磨盘面形检测实验平台，在该实验平台上进行了多组实验，利用微位移阵列传感器分别检测出能动磨盘在1单元、2单元和3单元驱动器作用下实验面形相对于理论面形的偏差，其中峰谷值分别为0.99，2.34和2.68 mm，均方根值分别为0.19，0.59和0.57 mm，实验结果验证了能动磨盘CMAC神经网络智能控制的可行性。     

基于有限状态机的光存储伺服系统设计

采用有限状态机描述光存储伺服系统的状态转换过程。有限状态机通过CPLD硬件实现,以控制光学头的运动状态。根据DVD伺服标准的要求,设计超前滞后补偿器对整个伺服环路进行补偿。利用标准光学头和标准盘片对整个伺服系统进行了测试。测试结果表明,该伺服系统精度较高,聚焦精度小于10%,循迹精度小于20%,对于标准盘片能得到较高的Jitter(<8%)。     

多路高精度机器人控制器软硬件设计及优化

为实现多路高精度伺服电机驱动控制,设计了由软件和硬件组成的机器人控制器系统。控制器包括ATMEGA8微处理器搭配74HC595的硬件结构和冒泡算法两部分,可以产生多达32路的PWM信号,但测试结果显示输出信号精度不高。为进一步提高PWM控制信号的输出精度,将软硬件进行了优化,设计了以STM32微处理器为核心采用定时器分时算法的控制器。该控制器利用4个定时器并行输出多达32路的高精度PWM信号,在机器人和自动控制领域有很好的应用前景。     

激光扫平自动控制系统

本文介绍了一种用于农田水利的激光扫平自动控制系统。该系统由激光发射头、万向传感器及控制箱三部分组成。激光发射头采用Ｈｅ－Ｎｅ激光器、功率２ｍＷ，准直光束直径小于１４ｍｍ，扫描转速０～５００ｒ／ｍｉｎ，万向传感器分６层，由５４个高灵敏激光探测器组成，工作半径１５０ｍ，粗平精度±４０ｍｍ，精平精度±１０ｍｍ；以激光扫描平面为参照面，控制箱控制液压系统，使推土机或拖拉机的平铲升高或降低，从而实现了自动化平整土地。