一种基于卡尔曼滤波器的单级倒立摆的LQR方法

倒立摆的控制因其系统动态模型是非最小相位系统而很难用经典控制算法得到较好的控制效果.提出利用最优控制LQR方法来完成控制.由于利用最优控制,系统状态必须全部已知.考虑到系统噪声和量测噪声,根据分离性原理,利用LQR方法设计控制律,利用卡尔曼状态估计来完成系统状态的重构.仿真结果显示该方法具有良好的控制效果.     

基于能量的欠驱动双臂机器人悬摆动态伺服控制

针对欠驱动双臂机器人悬摆运动时,摆臂末端对目标点或目标轨迹的跟踪问题,提出动态伺服控制策略．利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于李亚普诺夫稳定性理论,设计了基于能量和双臂空间构型的滑模变结构切换控制律,规划系统末端的动态空间轨迹．数值仿真实验验证了所述控制策略的有效性．     

直线二级摆的双闭环串级模糊控制研究

设计了一种基于直线二级倒立摆的双闭环串级模糊控制方法,该方法是将控制器的多变量输入分成两组,形成两个闭环,内环控制倒立摆的角度,外环控制倒立摆小车的位置,降低了系统设计的难度.最后,在SIMULINK环境下构造仿真程序,仿真结果表明了方法的可行性.     

基于Simulink的单级倒立摆仿真对比

为了实现对单级倒立摆非线性不稳定系统的稳定控制,采用极点配置和模糊控制理论中的T-S模糊模型两种方法建立倒立摆系统的状态方程模型,并进行了状态反馈控制器和模糊控制器的设计.通过Simulink对倒立摆系统进行了建模仿真和对系统控制效果的分析,结果表明:这两种模型均解决了非线性系统问题,实现了对单级倒立摆的稳定控制,并且结构简单,稳定性和快速性很好,对于其它非线性不稳定系统的控制提供了一种有效的途径.     

小波包-神经网络在摆式列车倾摆控制系统故障诊断中的应用

针对摆式列车倾摆控制系统故障的特点，研究了神经网络结合小波包分析进行故障诊断的方法，采用小波包分解和信号重构的方法，将在摆式列车试验台上采集到的振动信号分解到不同的频带以提取有关的故障信息，并将振动信号各频带内的能量特征作为训练样本输入前向神经网络，用优于改进梯度下降法的Levenberg—Marquardt优化方法对网络进行训练，对倾摆控制系统的常见故障进行识别和诊断。实践表明，该方法对摆式列车倾摆系统故障的诊断是可靠的。     

双曲柄环板式针摆行星传动中平行四杆机构运动性能分析

针对双曲柄环板式针摆行星传动中的平行四杆机构,运用动力学原理分析了杆长尺寸随机误差对机构中铰链支反力的影响,并建立了力分析模型,为在设计双曲柄环板式针摆行星传动时更好地计算各构件的强度、运动可靠性等提供了一定的理论基础.     

双电机驱动双曲柄四环板式针摆行星传动研究

为了大幅度提高针摆行星减速器的承载能力,我们在国际上创新提出了多种结构型式的双曲柄环板式针摆行星减速器.结合其中一种主要的结构型式--双电机驱动双曲柄针摆行星减速器,介绍这种新型传动的工作原理、优点、结构设计、齿形优化设计及整机参数优化设计的理论与方法,并通过所优化设计的样机性能试验,来检验上述理论和方法的科学性.     

平面一级倒立摆的双闭环模糊控制研究

针对多变量、非线性的平面倒立摆系统,设计了双闭环模糊控制.在该方法中,先将平面一级倒立摆系统进行近似分解成两个非耦合的独立运动,然后设计两个模糊控制器对两个独立运动分别进行控制,降低了系统设计的难度和复杂度.最后,用模糊逻辑推理和SIMULINK仿真程序,对所设计的方案进行了仿真,仿真结果表明了方案的正确性和有效性.     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架振动优化控制

针对磁流变(MR)阻尼器所固有的高度非线性特性,提出运用神经网络技术建立MR阻尼器的神经网络模型来模拟其逆向动特性,即给定MR阻尼器的位移、速度和期望输出力,预测所需的输入电压.同时将该逆模型与LQR主动控制方法结合形成闭环反馈控制,从而建立起基于MR阻尼器的车辆悬架半主动控制.仿真结果表明,这种半主动控制策略是可行的,较被动悬架系统其减振效果得到明显改善.     

仿生鱼型微机器人推进机理的研究

液体中运动微机器人一直是微机械电子技术的一个研究热点.基于鱼类肌肉水动力学的研究,利用鱼类尾鳍与微机器人摆翼运动相似性,对仿生鱼型微机器人摆翼所产生的推进力进行了分析.     

KS函数混合包络问题的研究及应用

基于KS函数拟合特性,提出了混合包络新概念及实现方法,并阐述了这种方法在光滑摆式列车倾摆机构推力曲线上的应用.     

基于模拟退火算法的汽车悬架最优控制研究

设计了一种基于模拟退火算法优化常规线性二次最优控制器权值矩阵的方法。利用该算法的随机搜索特点,以主动悬架性能指标为目标函数对权值矩阵进行优化设计,提高了LQR控制器的设计效率和控制性能,解决了常规线性二次最优控制器的权值矩阵确定问题。应用该方法进行了汽车悬架主动控制仿真。研究结果表明:基于模拟退火算法优化的LQR控制器的汽车主动悬架相对于应用常规LQR控制器的主动悬架和被动悬架,能够大大改善主动悬架的性能;同时在充分利用常规LQR控制器优势的基础上,改善了其权值矩阵确定存在的问题。     

三片摆线轮减速机针齿与摆线轮啮合实际作用力分析

研究了三片摆线轮针摆传动减速机在采用三片偏心方向相距120的摆线轮的新型传动结构,由于转臂轴承的尺寸增加,使减速机传递的功率比同种机型两片摆线减速机的增大,主要是利用解析法对三片摆线减速机的受力进行分析,并与同种机型两片轮摆线减速机进行比较.     

加速器磁铁电源PSO-LQR控制器设计与研究

磁铁电源是加速器的重要组成部分.该设计以磁铁电源为控制对象,并提出了基于PSO的磁铁电源LQR控制器的设计.首先,利用现代控制理论建立了磁铁电源的状态空间模型,而后采用粒子群算法对磁铁电源LQR控制器加权矩阵进行了优化,以保证能够为加速器快速地提供所需的磁场.仿真结果表明,该课题所采用的方法能够满足系统输出快速响应的要求,各项指标优于传统方法所得到的结果.     

倒立摆的双闭环解耦切换模糊控制设计与仿真

针对多变量、非线性的倒立摆系统,设计了双闭环解耦切换模糊控制.在该方法中,对双闭环参数耦合实现了解耦,使角度环控制倒立摆的角度,位置环控制倒立摆小车的位置,降低了系统设计的难度和复杂度.最后,用MATLAB语言编写数字仿真程序,对所设计的方案进行数字仿真,仿真结果表明了方案的正确性和有效性.     

三齿轮联动双曲柄环板式针摆行星传动中针摆传动误差分析的新思路

传统的分析减速器整机传动误差的方法通常是以误差独立作用原理为基础,采用微分法和原始误差等效作用法求解,它没有考虑误差的相关性,也不清楚各时刻误差的变化情况.使用不同于传统理论计算的方法,在建立存在各种误差时针摆啮合的坐标系基础上,将针摆啮合传动的过程从数学的角度来定义,并建立可以求出每一时刻输出转角的误差值的数学模型,同时对减速器中的针摆传动部分的传动误差进行了分析.这种方法吸取了实验法的一些优点,同时又克服了它的不足.     

一种箱式结构清扫臂的尺寸优化及轨迹规划

为克服工作空间受限的箱式结构不易清扫的问题,以实验室现有的气箱为清扫对象,设计了一种箱式结构清扫臂,并依据优化设计的思想,以箱式结构清扫臂的工作空间最小为优化目标,确定了基杆的最优长度和基杆与箱体壁的最优夹角;同理,在各臂转到同一条线上时,以清扫臂对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出各臂的最优臂长;最后,根据箱体的尺寸和结构规划了一条清扫路径,并基于路径各个部分的特点分别在关节空间和笛卡尔空间进行了轨迹规划,最终导出整条轨迹的运动学方程,以此进行运动学验证和仿真.     

三齿轮联动双曲柄环板式针摆行星传动中针摆传动误差分析的新思路

传统的分析减速器整机传动误差的方法通常是以误差独立作用原理为基础,采用微分法和原始误差等效作用法求解,它没有考虑误差的相关性,也不清楚各时刻误差的变化情况.使用不同于传统理论计算的方法,在建立存在各种误差时针摆啮合的坐标系基础上,将针摆啮合传动的过程从数学的角度来定义,并建立可以求出每一时刻输出转角的误差值的数学模型,同时对减速器中的针摆传动部分的传动误差进行了分析.这种方法吸取了实验法的一些优点,同时又克服了它的不足.     

重载组合列车机车车钩稳定控制试验

为控制重载组合机车车钩的动态稳定性,根据重载机车车钩稳定性的工作原理与车体和乍钩的儿何关系,推导了机车车钩最大自由摆角的计算方法.以某型机车装用DFC-E100型钩缓装置在大秦线牵引重载列车为例,通过改变列车的牵引重量、编组方式和制动方式,不断加大作用于机车的纵向力,实测被试机车的脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力等安全性参数,试验研究列车中部机车车钩横向摆动对机车运行安全性的影响.结果表明:在压钩力作用下,机车车钩摆角随车钩纵向力的增大而增大;车钩最大自由摆角增大,机车的安全性参数及机车脱轨的风险则随之增加,考虑工程误差,车钩最大自由摆角应为2.5°～3.5°.     

摆式车辆倾摆机构优化

介绍了摆式车辆倾摆机构的形式、建立了倾摆的运动学和动力学分析模型,根据倾摆机构对车体倾摆功能及安全性、倾摆作动器的选择、空间布置等的影响,确定了参数优化的条件的目标。对倾摆机构的特性参数进行了优化计算,得出了优化的倾摆机构参数,并结合实际提出了倾摆机构参数的选择值数表。