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带扩展卡尔曼滤波的柔性关节机器人虚拟分解控制
被引量：
4
1
作者
刘华山
李生
王保相
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期850-858,共9页
针对柔性关节机器人在非完全状态反馈条件下的轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于虚拟分解控制(virtual decomposition control,VDC)理论和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)观测的控制方法.首先,考虑模型参数的不确定性...
针对柔性关节机器人在非完全状态反馈条件下的轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于虚拟分解控制(virtual decomposition control,VDC)理论和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)观测的控制方法.首先,考虑模型参数的不确定性和外界扰动因素,分别设计刚性连杆子系统和柔性关节子系统的虚拟分解控制律.然后,为突破现有VDC方法依赖于全状态反馈测量的局限,设计一种基于EKF的间接状态观测器,实现了仅需电机侧位置和速度测量而不需连杆侧任何状态信息测量的闭环控制.此外,结合虚拟稳定和李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,实例对比仿真验证了所提出控制算法的有效性,且相比于基于传统拉格朗日整体动力学的典型算法,具有更优的轨迹跟踪性能.
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关键词
机器人
柔性关节
虚拟分解控制
扩展卡尔曼滤波
轨迹跟踪
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职称材料
闭链级混联式液压机械臂运动控制方法
被引量：
2
2
作者
何嘉懿
张道德
王君明
《机电工程》
CAS
北大核心
2024年第9期1540-1553,共14页
针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点,采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差,以提高其控制精度。首先,根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构,针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统,...
针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点,采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差,以提高其控制精度。首先,根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构,针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统,对每个子系统分别建立了刚体动力学模型、液压执行器流体动力学模型;然后,基于刚体动力学模型和流体动力学模型分别设计了刚性连杆控制律和液压执行器控制律,其前馈控制量和误差反馈量是高精度控制的基础;最后,使用Simulink的Simscape模块建立了该机械臂的多物理域混合模型,进行了轨迹跟踪效果验证,同时引入了控制性能指标,在不同机械臂的液压执行器空间进行了计算。研究结果表明:相比于比例-积分-微分控制器,基于虚拟分解控制理论搭建的控制器控制精度提升较大,单关节平均绝对误差最大降低了88.9%,且控制效果与其他较先进液压控制器的性能指标相近。针对含复杂闭链结构的混联式液压机械臂,采用虚拟分解控制理论能有效提升控制精度。
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关键词
凿岩机器人
混联式机械臂
虚拟分解控制
动力学模型
控制
方法
比例-积分-微分
控制
器
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职称材料
题名
带扩展卡尔曼滤波的柔性关节机器人虚拟分解控制
被引量：
4
1
作者
刘华山
李生
王保相
机构
东华大学信息科学与技术学院
出处
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期850-858,共9页
基金
国家自然科学基金项目(61203337)
上海市自然科学基金项目(17ZR1400100)
上海市晨光计划(13CG29)资助~~
文摘
针对柔性关节机器人在非完全状态反馈条件下的轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于虚拟分解控制(virtual decomposition control,VDC)理论和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)观测的控制方法.首先,考虑模型参数的不确定性和外界扰动因素,分别设计刚性连杆子系统和柔性关节子系统的虚拟分解控制律.然后,为突破现有VDC方法依赖于全状态反馈测量的局限,设计一种基于EKF的间接状态观测器,实现了仅需电机侧位置和速度测量而不需连杆侧任何状态信息测量的闭环控制.此外,结合虚拟稳定和李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,实例对比仿真验证了所提出控制算法的有效性,且相比于基于传统拉格朗日整体动力学的典型算法,具有更优的轨迹跟踪性能.
关键词
机器人
柔性关节
虚拟分解控制
扩展卡尔曼滤波
轨迹跟踪
Keywords
robot manipulator
flexible joint
virtual decomposition control
extended Kalman filter
trajectory tracking
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
闭链级混联式液压机械臂运动控制方法
被引量：
2
2
作者
何嘉懿
张道德
王君明
机构
湖北工业大学机械工程学院
出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2024年第9期1540-1553,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(52075152)。
文摘
针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点,采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差,以提高其控制精度。首先,根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构,针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统,对每个子系统分别建立了刚体动力学模型、液压执行器流体动力学模型;然后,基于刚体动力学模型和流体动力学模型分别设计了刚性连杆控制律和液压执行器控制律,其前馈控制量和误差反馈量是高精度控制的基础;最后,使用Simulink的Simscape模块建立了该机械臂的多物理域混合模型,进行了轨迹跟踪效果验证,同时引入了控制性能指标,在不同机械臂的液压执行器空间进行了计算。研究结果表明:相比于比例-积分-微分控制器,基于虚拟分解控制理论搭建的控制器控制精度提升较大,单关节平均绝对误差最大降低了88.9%,且控制效果与其他较先进液压控制器的性能指标相近。针对含复杂闭链结构的混联式液压机械臂,采用虚拟分解控制理论能有效提升控制精度。
关键词
凿岩机器人
混联式机械臂
虚拟分解控制
动力学模型
控制
方法
比例-积分-微分
控制
器
Keywords
rock drilling robot
hybrid manipulator
virtual decomposition control(VDC)
dynamic model
control methods
proportion integration differentiation(PID)controller
分类号
TH137.5 [机械工程—机械制造及自动化]
TP241 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
带扩展卡尔曼滤波的柔性关节机器人虚拟分解控制
刘华山
李生
王保相
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
4
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
闭链级混联式液压机械臂运动控制方法
何嘉懿
张道德
王君明
《机电工程》
CAS
北大核心
2024
2
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职称材料
已选择
0
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