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主从机械手遥操作双边自适应阻抗控制策略 被引量：6
1
作者 张建军 吴中华 +2 位作者 刘群坡 王红旗 刘卫东 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期615-623,共9页
在主从机械手遥操作实现力、位移协同一致跟踪控制过程中,存在着机械手关节摩擦以及外部不确定干扰引起的模型不确定的问题,针对此问题提出了双边自适应阻抗控制策略.通过设计两种非线性模型参考自适应控制器,设计基于滑模函数的鲁棒自... 在主从机械手遥操作实现力、位移协同一致跟踪控制过程中,存在着机械手关节摩擦以及外部不确定干扰引起的模型不确定的问题,针对此问题提出了双边自适应阻抗控制策略.通过设计两种非线性模型参考自适应控制器,设计基于滑模函数的鲁棒自适应控制律补偿机械手模型不确定误差;利用自适应律估计外界干扰的上界,保证了主从机械手闭环动态方程与参考阻抗模型动态方程相一致,实现了主从机械手末端对参考阻抗模型输出的期望位置误差渐进收敛于零.通过李雅普诺夫函数证明了跟踪性能与全局稳定性,在MATLAB/Simulink平台上实现了二自由度机械手遥操作仿真实验.结果表明:整体控制在模型不确定及外部干扰条件下具有很好的力-位置跟踪渐进收敛能力,整体系统具有稳定性和较高的透明性,并且具有鲁棒性及较小的稳态误差,具有自适应控制能力. 展开更多
关键词 遥操作 阻抗控制 力-位置跟踪 鲁棒性 自适应律
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基于辅助变量的终端阻抗滑模六足机器人足端控制
2
作者 文俊 马瑞梓 《现代电子技术》 北大核心 2024年第11期93-98,共6页
针对复杂环境下六足机器人足端力/位跟踪控制问题,提出一种基于辅助变量的终端阻抗滑模六足机器人足端控制方法来实现复杂环境下六足机器人的稳定运动。首先,该方法引入广义阻抗模型实现复杂环境下六足机器人足端位置和力的动态调节;其... 针对复杂环境下六足机器人足端力/位跟踪控制问题,提出一种基于辅助变量的终端阻抗滑模六足机器人足端控制方法来实现复杂环境下六足机器人的稳定运动。首先,该方法引入广义阻抗模型实现复杂环境下六足机器人足端位置和力的动态调节;其次,引入终端滑模控制方法提高系统的鲁棒性以及足端力/位跟踪误差收敛性能;然后,设计动态补偿器以及新型的辅助变量,构建桥梁,从而建立了结合终端滑模控制以及广义阻抗控制的复合控制框架;之后,通过Lyapunov理论证明了控制器的稳定性;最后,在六足机器人三自由度机械腿模型上与滑膜阻抗控制方法(SMIC)进行了对比仿真验证,仿真结果证明了与结合线性滑模面的滑模阻抗控制方法相比,所提控制方法具有更好的足端力/位跟踪精度以及更快的跟踪误差收敛速度。 展开更多
关键词 六足机器人 力控制 位置控制 鲁棒性 不确定性 跟踪控制 柔顺性 阻抗控制
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机械臂力/位跟踪的无源自抗扰控制器设计
3
作者 杨崇英 王金锋 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第5期146-150,共5页
为了提高全方位移动机械臂的力/位跟踪控制精度,设计了无源自抗扰控制器。介绍了全方位移动机械臂工作原理,基于拉格朗日方程建立了移动机械臂系统的动力学方程。根据严格无源系统定义,证明了全方位移动机械臂系统的无源特性。以自抗扰... 为了提高全方位移动机械臂的力/位跟踪控制精度,设计了无源自抗扰控制器。介绍了全方位移动机械臂工作原理,基于拉格朗日方程建立了移动机械臂系统的动力学方程。根据严格无源系统定义,证明了全方位移动机械臂系统的无源特性。以自抗扰控制为基础,通过定义新变量对扩展状态观测器进行改进;针对机械臂系统的无源特性,设计了无源自抗扰控制器。在扰动工况下进行仿真验证,改进扩展状态观测器的扰动估计误差远小于传统扩展状态观测器,且估计速度快于传统扩展状态观测器;无源自抗扰控制器的跟踪累计绝对误差远小于传统自抗扰控制,说明无源自抗扰控制的控制精度高于传统自抗扰控制。仿真结果证明了无源自抗扰控制在全方位移动机械臂控制中的高精度和优越性。 展开更多
关键词 全方位移动机械臂 力/位跟踪 无源控制 自抗扰控制 扩展状态观测器
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基于STM32的力觉反馈装置及用于主从遥操作实现 被引量：4
4
作者 张建军 李沙沙 +4 位作者 米兆文 邵世龙 常贺 陈龙正 高毓媛 《计算机测量与控制》 2021年第12期93-97,共5页
在遥操作系统中为了增强现实及实现本地力觉信号再现功能以提高精细化操作的目的,设计了用于人机交互功能的力反馈装置;该装置为单自由度结构,基于步进电机驱动;利用STM32微控制器采集触觉力信号以及关节位移信号,通过设计基于力误差的... 在遥操作系统中为了增强现实及实现本地力觉信号再现功能以提高精细化操作的目的,设计了用于人机交互功能的力反馈装置;该装置为单自由度结构,基于步进电机驱动;利用STM32微控制器采集触觉力信号以及关节位移信号,通过设计基于力误差的控制律调整位置变量实现输出力信号与标准力信号的匹配;为了验证该力反馈装置进行了标准力信号再现实验;并且利用该力反馈装置作为主机械手与单自由度从机械手搭建遥操作装置,进行了力、位置双边跟踪实验验证,实现了主、从机械手力、位置协同一致的目的。 展开更多
关键词 力反馈装置 PID控制 力、位跟踪 STM32 遥操作
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被动式电液力系统反步控制算法的简化研究 被引量：3
5
作者 张绍峰 金晓宏 +1 位作者 周园 黄浩 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第7期927-934,共8页
被动式电液力加载系统在精度、多余力和大质量负载等方面存在一定的问题,为此,提出了一种针对反步控制器的简化方法。首先,利用反步控制算法抑制了多余力,分析了控制信号的结构组成和阶数;然后,阐述了负载质量对控制信号的影响,计算了... 被动式电液力加载系统在精度、多余力和大质量负载等方面存在一定的问题,为此,提出了一种针对反步控制器的简化方法。首先,利用反步控制算法抑制了多余力,分析了控制信号的结构组成和阶数;然后,阐述了负载质量对控制信号的影响,计算了组成控制信号各项的数量级,并分析了其占比权重;最后,忽略了控制信号结构中数量级很小的部分,以此来简化反步控制器,采用李雅普诺夫稳定性理论对简化后的反步控制器的有效性及系统的稳定性进行了验证,并用MATLAB/Simulink检验了控制策略的有效性及控制性能。研究结果表明:被动式电液力系统存在位置干扰的情况下,在加入简化后的反步控制器后,对其输入不同的指令信号,系统能表现出良好的跟踪性能(在10 Hz时,输出力在31 ms内可快速跟踪指令信号,且稳态误差仅0.94%);简化后的反步控制器结构简单,在工程上更易于实现,且在含有一定质量负载的场合下能有效抑制多余力;相比于传统控制器,其效果更佳、跟踪指令信号速度更快。 展开更多
关键词 被动式电液力系统 李雅普诺夫 反步控制器 多余力 大质量负载 位置干扰 跟踪性能
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水下机械手不确定遥操作自适应双边控制 被引量：3
6
作者 张建军 刘卫东 +2 位作者 高立娥 李乐 李泽宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1918-1925,共8页
针对水下机械手遥操作过程中数学模型及外部干扰引起不确定问题提出了自适应双边控制策略。对主机械手模型参数与外部干扰引起的不确定,设计了基于名义模型的参考自适应阻抗控制律,根据主手力与从手力误差来调节期望模型的参考位置,利... 针对水下机械手遥操作过程中数学模型及外部干扰引起不确定问题提出了自适应双边控制策略。对主机械手模型参数与外部干扰引起的不确定,设计了基于名义模型的参考自适应阻抗控制律,根据主手力与从手力误差来调节期望模型的参考位置,利用自适应控制律补偿模型不确定性。针对从机械手的不确定性采用径向基函数(RBF)神经网络进行自适应补偿,通过设计滑模变结构控制器与鲁棒自适应控制器消除逼近误差,满足了从机械手对主机械手位置跟踪。设计了李雅普诺夫函数证明跟踪性能与全局稳定性,保证力-位置跟踪的渐进收敛性能。结果表明:整体控制在模型不确定及外部干扰条件下具有很好的力-位置跟踪能力,整体系统具有稳定性和可靠性,并且具有鲁棒性及自适应控制能力。 展开更多
关键词 遥操作 阻抗控制 神经滑模控制 力-位置跟踪 鲁棒性 自适应
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基于神经网络的7-DOF机械臂力位跟踪算法 被引量：1
7
作者 查文斌 徐向荣 +1 位作者 朱永飞 周攀 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第11期2273-2279,共7页
为解决7-DOF机械臂在运动过程中受到外界扰动及接触力所产生的抖振问题,给出了机械臂带有约束力的动力学方程,利用7-DOF机械臂的冗余解特性建立了约束方程以简化约束参数,提出了具有时变约束状态的神经网络自适应力位控制方法,由神经网... 为解决7-DOF机械臂在运动过程中受到外界扰动及接触力所产生的抖振问题,给出了机械臂带有约束力的动力学方程,利用7-DOF机械臂的冗余解特性建立了约束方程以简化约束参数,提出了具有时变约束状态的神经网络自适应力位控制方法,由神经网络训练求出最优权重;设计控制律,建立李雅普诺夫函数方程和不对称项推导其收敛性;利用Simulink仿真并与无约束项的RBF神经网络控制相比较,根据机械臂的力位跟踪结果分析了角位移、角速度、约束力、控制力矩以及扰动拟合。系统仿真结果表明在有扰动和接触力的情况下,该方法可以更有效地抑制抖振现象并完成力位跟踪。 展开更多
关键词 7-DOF机械臂 动力学方程 神经网络 约束方程 力位跟踪
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基于力觉伺服轨迹规划的磨抛工业机器人曲面跟踪控制研究
8
作者 胡建玥 《机械制造与自动化》 2024年第1期196-201,共6页
为进一步提升工业机器人磨抛自由曲面时的轨迹跟踪控制技术,设计一种自由曲面磨抛轨迹自动生成方法。生成工件的STL模型,利用Bezier三角曲面拟合方法得到工件的拟合曲面,基于螺旋式磨抛轨迹实现自由曲面轨迹规划;利用等参数法和轨迹偏... 为进一步提升工业机器人磨抛自由曲面时的轨迹跟踪控制技术,设计一种自由曲面磨抛轨迹自动生成方法。生成工件的STL模型,利用Bezier三角曲面拟合方法得到工件的拟合曲面,基于螺旋式磨抛轨迹实现自由曲面轨迹规划;利用等参数法和轨迹偏置的方法生成全部的轨迹,根据曲线路径曲率的变化,自适应调节控制点的间距,避免了曲线偏置时的干涉问题;在工业机器人腕处安装6D力传感器,利用力/位置混合控制方法对工业机器人进行运动轨迹跟踪控制。通过实验平台测试,验证该方法能够有效地进行曲面跟踪控制。 展开更多
关键词 三角曲面拟合 轨迹规划 力/位置混合控制 曲面跟踪
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机器人搅拌摩擦焊接力-位混合控制的应用研究
9
作者 辛杨桂 高世一 +3 位作者 赵运强 李苏 徐望辉 余陈 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期91-98,共8页
阐述了机器人搅拌摩擦焊接力-位混合控制系统的组成、上位机系统和数据总线控制系统,并分别详细地介绍了下压力控制、位置控制和力-位混合控制的原理和方法。利用机器人提供的RSI接口,基于C++语言开发了一套适用于机器人搅拌摩擦焊接的... 阐述了机器人搅拌摩擦焊接力-位混合控制系统的组成、上位机系统和数据总线控制系统,并分别详细地介绍了下压力控制、位置控制和力-位混合控制的原理和方法。利用机器人提供的RSI接口,基于C++语言开发了一套适用于机器人搅拌摩擦焊接的上位机系统,实现了上位机系统、机器人系统、PLC控制系统和焊缝跟踪系统的数据通信,并对机器人系统和焊缝跟踪系统进行二次开发。开发的力-位混合控制系统,力控精度达到±10%以内,位置控制精度大于0.5mm/m,实现了焊接过程恒力的控制和焊接位置的自动纠正,较好地解决了由于抖动和机器人刚度差引起的焊缝质量差的问题。应用结果表明,开发的上位机系统使得编程更简单,设备监控和数据管理更全面,应用力-位混合控制的焊接过程具有下轧平稳、下压力控制精度高和焊缝跟随性好等优点。 展开更多
关键词 机器人搅拌摩擦焊 二次开发 力-位混合控制 焊缝跟踪 控制系统
原文传递
机器人手臂力控制系统GRAFC
10
作者 黄亚楼 童卫兵 +1 位作者 刘景泰 卢桂章 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1993年第6期30-34,47,共6页
本文介绍了一机器人手臂力控制系统及在其上实现的部分力控制作业.此系统以 PUMA 760机器人为本体,以 NKRC-4机器人控制器为基础,采用两级控制结构:上层负责规划、监控,完成力传感信息、视觉信息的采集和处理,接收来自底层的位置反馈信... 本文介绍了一机器人手臂力控制系统及在其上实现的部分力控制作业.此系统以 PUMA 760机器人为本体,以 NKRC-4机器人控制器为基础,采用两级控制结构:上层负责规划、监控,完成力传感信息、视觉信息的采集和处理,接收来自底层的位置反馈信息,并根据一定的控制算法产生控制命令下送给底层;底层完成伺服控制.该系统具有通用性和较强的可靠性。适于各种控制方案和算法的实现.在此系统上我们成功地进行了定力控制、未知表面的跟踪与恢复、精密轴孔装配等作业,验证了系统的性能. 展开更多
关键词 力控制 力/位置混合控制 分层递阶 表面跟踪 轴孔装配
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