为提高柔性机器人的运动性能,设计了一种基于弧形螺旋弹簧的旋转型串联弹性驱动器,采用多级回转轴承组合结构,将刚度不同的弹簧内外双层串联,实现关节的大范围柔性输出。建立弹性驱动器动力学模型,采用反演控制方法,设计了弹性驱动器柔性关节控制器;采用Matlab和Adams软件进行联合仿真,对外力干扰下柔性关节的动力学性能进行了仿真分析。结果表明,控制器能够克服干扰力使柔性关节在0.59 s内恢复平衡状态,验证了所设计弹性驱动器结构和控制规律的有效性。

由于自身结构上的特点,谐波传动系统存在柔性变形、摩擦和外界不确定干扰等非线性因素。传统控制器大多对系统进行了一定程度的简化,或未考虑非线性外界扰动,导致所设计的控制器性能达不到预期效果。为了提高系统精度,建立了考虑系统非线性刚度和非线性摩擦的谐波传动系统动力学模型;基于试验数据,采用最小二乘法对模型进行参数辨识;采用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络在线逼近系统非线性摩擦和外界不确定干扰力矩,并提出了一种基于RBF神经网络的自适应反演控制器;利用Lyapunov稳定性理论,证明了其闭环系统的收敛性。仿真结果表明,与普通Back-stepping控制相比,在受到外界未知干扰后,所提出的RBF神经网络自适应反演控制能有效地逼近系统非线性摩擦和外界未知干扰,其跟踪误差峰-峰值能迅速稳定到0.00082 rad;而Back-stepping控制对外界...

针对海上鱼场网衣清洗问题,文中提出了一种水下清洗机器人的反演跟踪控制方法。首先对机器人的运动进行分析,建立了运动学、动力学模型。为了保证机器人在扰动环境下具有良好路径跟踪能力以实现对网箱的有序清洗,将控制系统分为三个子系统,分别定义了位置误差、速度误差、扰动估计误差及各自的李雅普诺夫函数,对每个子系统设计中间虚拟控制量,并导出最终控制律,完成了反演控制器的设计。在MATLAB Simulink环境下建立水下机器人仿真模型,并实现了机器人对规划清洗路径的跟踪控制仿真。仿真结果表明,通过该方法设计的控制器在水下干扰环境下具有良好的鲁棒性,机器人能够较好地跟踪规划清洗路径。

针对机床永磁同步电机外部负载干扰和参数变化敏感,提出了自适应模糊反演控制用于永磁同步电机位置控制。模糊系统估计控制率中的未知非线性,模糊控制器采用自适应和反演构造。与传统反演控制进行了仿真对比,仿真结果表明:提出的控制结构比较简单,在参数不确定和负载力矩干扰的情况下,位置误差集中在一个较小的范围。

针对存在参数不确定性和非线性的弹丸协调器电液伺服系统模型,结合反演控制设计方法和自适应控制方法,提出一种参数自适应反演控制算法。采用反演控制设计方法推导非线性系统的控制律,结合Lyapunov定理保证闭环系统全局稳定。针对模型的不确定参数,通过构建不连续映射自适应律进行精确估计,解决系统模型不确定性问题,简化控制算法的设计。引入鲁棒项,提高系统稳定性。仿真结果表明:所设计算法是有效的,与PID算法相比有更好的控制效果。

变转速电机-泵直驱电液系统的发展与伺服技术的提升使得泵控系统在保留高能效特性的同时,具有更高的硬件集成度和更快的响应速度;但是在低转速泵控工况下,此类系统依旧存在泵的流量非线性、流量偏差大等控制难点,使得变转速泵控系统难以完成高精度的执行器运动轨迹跟踪。为实现泵控液压缸系统的精密运动控制,提出了一种新颖的非线性流映射方案,以此得到精确的泵输出流量;同时,利用非线性自适应鲁棒反演控制策略(Adaptive Robust Controller Backstepping,ARCB)实现液压系统在高阶动力学、参数不确定性下的精确控制。试验表明,提出的控制策略可有效解决变转速泵的流量偏差问题,实现理想的控制性能和轨迹跟踪精度。

本文研究了高性能电液位置伺服系统的鲁棒控制设计.这类系统除了液压伺服系统的非线性动力学特性外还包含大范围变化的不确定参数其中既有不确定常数也存在不确定的非线性干扰.为解决这一类非线性系统的控制问题提出了基于反演控制设计和非连续自适应修正算法的自适应鲁棒控制器(ARC)设计方法给出了基于Lyapunov 稳定性理论的系统稳定性证明.跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整.数字仿真结果表明控制系统对给定位置的跟踪具有良好的动态特性对系统的不确定性具有较强的鲁棒性.

将液压柔性机械臂系统分为相互耦合的两个部分，即柔性机械臂和液压伺服驱动系统，并通过一个驱动Jacobian矩阵构建其耦合关系。将作用于机械臂上的力视为一虚拟输入，运用奇异摄动法将柔性机械臂的模型分解为快慢两个子系统，其中慢变子系统控制器完成对期望轨迹的跟踪，而快变子系统控制器抑制柔性臂的振动。在此基础上，采用反演控制设计方法，得到液压伺服阀的位移控制律，使液压油缸的实际输出力完全满足柔性臂所需要的驱动力。数字仿真的结果验证了设计控制器的正确性和有效性。

将柔性机械臂视为Euler-Bernoulli梁模型其动力学特性以假设模态法描述并充分考虑柔性臂与液压驱动系统(液压回路、液压缸和液压伺服阀)的动力耦合作用推导出液压柔性机械臂的动力学方程.在此基础上提出同时控制刚体运动及弹性振动的鲁棒控制器设计方法.数字仿真结果表明了控制器的镇定性和鲁棒性.