针对机械臂系统存在时变、非线性和强耦合的特点,提出了基于人工神经网络的机械臂控制方法。该方法可以在机械臂运行过程中通过训练不断提升对环境和任务的适应能力,从而提升控制精度,使机械臂具备很强的容错性和信息综合能力。相关工作改进了神经网络方法的效率、稳定性和适用性。对机械臂轨迹跟踪问题的运动学和动力学模型进行分析,总结了基于神经网络控制方法的研究现状,并对基于强化学习和柔性臂模型的研究方向进行了展望。

抓取机械臂的运行轨迹较为复杂,受环境干扰因素影响较大,在轨迹跟踪时存在跟踪误差大、跟踪效果差的问题。为提升机械臂的轨迹跟踪性能,提出应用群智感知算法的抓取机械臂轨迹跟踪方法。该方法首先对机械臂展开动力学分析,结合环境拟合方法建立机械臂避障模型,生成机械臂最佳期望移动轨迹;再通过智能感知算法完成机械臂轨迹规划,并修正机械臂运动学逆解,从而降低机械臂的末端轨迹误差;最后通过建立的机械臂轨迹跟踪算法完成机械臂的轨迹跟踪。实验结果表明,运用该方法开展机械臂轨迹跟踪时,跟踪效果好,跟踪误差小。

运动助力机械臂的轨迹跟踪控制是实现高精度工作的关键。由于运动助力机械臂参数存在的不确定性等因素,导致运动助力机械臂轨迹跟踪误差较高,为此,提出了运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正方法。分析运动助力机械臂空间位置和变换关系,根据运动助力机械臂关节与连杆之间的空间坐标矩阵变换过程,构建齐次坐标变换矩阵,获取机械臂末端执行器的空间位姿矩阵。通过定义机械臂轨迹的相关性特征集,得到机械臂轨迹跟踪误差的校正指标。基于置信概率计算,确定机械臂轨迹跟踪误差校正的约束范围,构建约束参量分析模型。采用遗传算法的原理,求解运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正参数,实现运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正。实验结果表明,所提方法的运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正效果较好,能够有效提高运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正精...

四旋翼飞行器可以在特殊复杂的环境下运行而备受关注,由于自身具有强耦合、欠驱动及非线性等特点,保障其突发环境变化时飞行轨迹和姿态的快速调整至稳定就变得很重要。首先对四旋翼飞行的中低空范围内风场进行研究,将风扰因素模型化并引入四旋翼系统模型中。其次四旋翼自身采用内外双闭环的控制架构,在位置外环和姿态内环框架内分别设计了全新的位置滑模控制器和姿态双闭环滑模控制器。在位置滑模控制器设计中提出一种带有鲁棒项的指数趋近律以实现外界环境干扰下飞行器对目标轨迹的准确跟踪。在设计姿态滑模面时加入了对姿态角跟踪误差值的积分项以提高四旋翼系统的鲁棒性。最终通过Matlab/Simulink数值仿真手段进行与传统滑模控制的对比仿真实验,检验了这里的控制方法具有更好的轨迹跟踪性能和鲁棒性。

针对采用滑移转向方式的轮式机器人,分析了其运动学模型与动力学模型,提出了用于轨迹跟踪控制的分层控制器。基于滑移转向机器人的运动学模型,设计了用于上层轨迹跟踪的模型预测控制器,实现轨迹的快速跟随;基于滑移转向机器人的动力学模型,设计了用于底层速度与横摆角速度跟随的滑膜控制器,实现运动速度的快速跟踪;通过跟踪微分器对轮速微分信号进行滤波,避免噪声的影响。最后通过Simulink与Trucksim联合仿真,验证了所提出的分层控制器的有效性。

传统的工控机控制系统具有成本高、功耗高、体积大、操作复杂等特点,针对这些问题,提出了一种基于嵌入式技术的比例方向阀控气缸位置伺服控制方法。首先,分析了气动位置伺服控制器的实际需求,设计了控制器的最小系统、主控板、模数扩展板和数模扩展板的硬件电路;然后,在集成开发环境Keil MDK下,使用C语言进行了嵌入式软件编写,在跨平台嵌入式软件编程环境Qt下,使用Visual C++语言进行了上位机软件编写;最后,为了验证气动位置伺服控制器的有效性,搭建了比例方向阀控气缸位置伺服控制实验平台,利用所开发的嵌入式气动位置伺服控制器,分别进行了气缸的定位控制和轨迹跟踪实验。实验结果表明:该伺服控制器能够简单、有效地实现气缸位置控制的目的,在跟踪频率为0.5 Hz的参考轨迹时,轨迹跟踪最大误差约为4.6 mm;在跟踪频率为0.25 Hz的参考轨迹时,...

以某一型号液压挖掘机的铲斗电液比例系统为研究对象,针对电液比例系统存在的非线性、时变性等问题,利用AMESim建立该系统的基本物理模型;利用MATLAB中的模糊工具箱设计适用于该系统的模糊PID控制器;结合MATLAB、AMESim软件各自的长处,完成联合仿真,比较PID与模糊PID两种算法的控制性能。仿真结果表明:与PID控制相比,铲斗电液比例系统在模糊PID控制下具有更好的轨迹跟踪性能。

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。

针对无人车的轨迹跟踪问题,基于车辆运动学模型和模型预测控制提出一种改进的轨迹跟踪控制器。该算法动态地根据参考轨迹曲率自适应调节目标函数中的权重矩阵,从而实时提高轨迹的跟踪精度。为验证所设计的控制器的有效性,利用MATLAB/CarSim联合仿真。仿真结果表明:基于权重矩阵自适应的MPC控制器相比于MPC控制,横向跟踪误差减小了0.08 m,最大横摆角速度减小了1.39°/s,能够有效地用于车辆轨迹跟踪。

为实现自动挖掘,在挖掘机器人的轨迹规划器给出铲斗期望的运动轨迹的情况下,需要挖掘机的控制系统能够控制其工作装置实现对给定轨迹的准确跟踪.电液比例阀兼有开关控制和伺服控制的优点,能实现对液压系统流量和方向的比例控制.该文提出了一种对常规挖掘机的液压回路进行简单的改造后,在挖掘机上既能实现常规手柄操作控制,又能实现电液比例遥控轨迹跟踪的液压回路.在建立系统数学模型的基础上,该文提出了一种PID参数自适应的控制策略,并利用仿真实验对其性能进行验证.