输出反馈式神经网络的机械臂轨迹跟踪控制

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作者 倪元相 刘芳 《南京师大学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期93-101,共9页

为提高干扰场景下机械臂运动轨迹的跟踪控制精度,提出了基于输出反馈和人工神经网络(ANN)的自适应机械臂控制方案.通过3-DOF机械臂的运动学和动力学建模,推导出基于角位置信息的控制策略,其中考虑到了参数不确定性和动力模型误差,提高... 为提高干扰场景下机械臂运动轨迹的跟踪控制精度,提出了基于输出反馈和人工神经网络(ANN)的自适应机械臂控制方案.通过3-DOF机械臂的运动学和动力学建模,推导出基于角位置信息的控制策略,其中考虑到了参数不确定性和动力模型误差,提高机械臂对未知干扰的鲁棒性.使用以B样条函数(B-spline)为基函数的ANN,通过基于粒子群优化(PSO)算法的离线训练确定初始控制增益,并通过控制增益的在线更新提供自适应能力,实现跟踪误差和控制成本最小化.仿真结果表明,所提方法在关节空间和笛卡尔空间中均能实现机械臂的准确控制和平滑移动,在有干扰场景下的控制性能显著优于比较方法,适用于激光切割、激光打印等高精度应用. 展开更多

关键词 机械臂 自适应跟踪控制 人工神经网络 角位置 粒子群优化

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对称结构Stewart机构位置正解的改进粒子群算法 被引量：23

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作者 车林仙 何兵 +2 位作者 易建 陈长忆 罗佑新 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期158-163,共6页

根据杆长约束条件,建立了求6-DOF对称结构Stewart并联机器人机构位置正解的无约束优化模型。针对标准粒子群算法容易陷入局部极值、进化后期收敛速度慢等缺点,提出了一种基于差异度评价指标的改进粒子群算法——自适应变异粒子群算法。... 根据杆长约束条件,建立了求6-DOF对称结构Stewart并联机器人机构位置正解的无约束优化模型。针对标准粒子群算法容易陷入局部极值、进化后期收敛速度慢等缺点,提出了一种基于差异度评价指标的改进粒子群算法——自适应变异粒子群算法。为克服随机算法不易求出并联机构全部位置正解的缺点,采用分层搜索自适应变异粒子群算法求并联机构位置正解中的优化问题。数值实例表明,对于对称结构Stewart并联机器人机构位置正解问题,改进粒子群算法能求出全部装配构型,且收敛速度较快、精度较高。 展开更多

关键词 STEWART并联机构 位置正解 粒子群算法 自适应变异 分层搜索

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2-PUR-PSR并联机构尺度综合多目标优化 被引量：13

3

作者 张伟中 李金平 +1 位作者 叶敏 杨超 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期403-410,共8页

针对由外副驱动的三自由度两转一移并联机构运动学性能优化问题,提出一种尺度综合多目标优化设计方法。首先,运用螺旋理论分析机构的运动学性能;其次,将可达工作空间离散为n层,采用极坐标方法计算每层高度的最大内切圆,通过数值方法计... 针对由外副驱动的三自由度两转一移并联机构运动学性能优化问题,提出一种尺度综合多目标优化设计方法。首先,运用螺旋理论分析机构的运动学性能;其次,将可达工作空间离散为n层,采用极坐标方法计算每层高度的最大内切圆,通过数值方法计算由每层最大内切圆构成的规则圆台工作空间体积;然后,以规则工作空间体积和全局运动/力传递指标为目标函数,以驱动限制和关节转角限制为约束条件,以机构参数为设计变量;最后,采用多目标粒子群优化算法得到目标函数的Pareto最优解集。结果显示,两个目标函数之间存在相互冲突,Pareto前沿的全局运动/力传递性能(GTI)最优值比优化前提高了57.57%,规则工作空间体积(Vr)最优值比优化前提高了37.59%,证明了优化方法的有效性。 展开更多

关键词 并联机构 工作空间 多目标优化 粒子群算法

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应用粒子群算法的3-RPS并联机器人机构位置正解 被引量：11

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作者 陈长忆 车林仙 《现代制造工程》 CSCD 2006年第5期77-79,共3页

根据杆长约束条件,给出求解3-RPS并联机器人机构位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法求解此优化问题。该算法具有控制参数少,全局优化能力较强等优点。数字实例表明,对于并联机构位置正解问题,粒子群算法收敛速度较快,精度较高。

关键词 并联机器人机构 位置正解 粒子群算法(PSO)

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新型2T2R并联机构及其位置求解 被引量：2

5

作者 季晔 刘宏昭 +1 位作者 范彩霞 乔战宏 《应用科学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期546-550,共5页

基于五自由度4-UPU并联机构演绎出一种新型四自由度4-UPU/PPS并联机构.通过螺旋理论分析可得,该机构具有两个移动和两个转动(two-translational and two-rotational,2T2R)自由度,在此基础上建立了该模型的位置关系方程.由于位置正解复杂... 基于五自由度4-UPU并联机构演绎出一种新型四自由度4-UPU/PPS并联机构.通过螺旋理论分析可得,该机构具有两个移动和两个转动(two-translational and two-rotational,2T2R)自由度,在此基础上建立了该模型的位置关系方程.由于位置正解复杂,以机构各驱动支链长度为约束对象,建立了无约束非线性优化适应度函数.提出一种动态变权重的多目标粒子群优化算法来搜索此函数的全局极小点,从而将位置正解问题转化为一个多目标优化问题.随机选取20组并联机构实际输入进行位置正解计算,计算结果与动平台实际位置和姿态吻合,解决了该机构位置正解的求解问题. 展开更多

关键词 并联机构 粒子群优化 位置正解 四自由度

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6-SPS并联机构位置正解的改进粒子群算法 被引量：10

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作者 李明磊 贾育秦 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2009年第5期106-110,共5页

对6-SPS并联机构的运动学正解进行研究,得出6-SPS并联机构运动学正解的数学模型为一个非线性方程组。将所得的非线性方程组转化为无约束优化问题,并使用粒子群算法对其求解。针对并联机构运动学正解问题的多解性,提出改进的共享适应度... 对6-SPS并联机构的运动学正解进行研究,得出6-SPS并联机构运动学正解的数学模型为一个非线性方程组。将所得的非线性方程组转化为无约束优化问题,并使用粒子群算法对其求解。针对并联机构运动学正解问题的多解性,提出改进的共享适应度粒子群算法。最后,用一个实例证明该方法是行之有效的。 展开更多

关键词 并联机构 位置正解 粒子群算法 适应度共享

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并行定向扰动的混合粒子群优化算法 被引量：5

7

作者 聂立新 张天侠 郭立新 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第6期1633-1635,共3页

针对全向变异易使粒子失去已有的有利搜索信息的问题,提出了一种并行定向变异的混合粒子群优化算法。该算法以当前群体最优位置为基准,用变异信息矩阵和混沌位置变异矩阵对群体进行并行定向扰动,有效利用了现有的有利搜索信息。该算法... 针对全向变异易使粒子失去已有的有利搜索信息的问题,提出了一种并行定向变异的混合粒子群优化算法。该算法以当前群体最优位置为基准,用变异信息矩阵和混沌位置变异矩阵对群体进行并行定向扰动,有效利用了现有的有利搜索信息。该算法将并行定向变异与序列二次规划法融为一体,实现了全局搜索和局部寻优的统一。仿真实验和比较分析结果表明并行定向变异混合粒子群优化算法具有良好的、稳定的优化效果。 展开更多

关键词 粒子群优化 并行定向扰动 变异信息矩阵 混沌位置变异矩阵 序列二次规划

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基于改进双系统协同进化算法的无线传感器网络节点定位 被引量：3

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作者 尚俊娜 刘春菊 +1 位作者 岳克强 李林 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第6期1514-1518,共5页

为进一步提高无线传感器网络(WSN)中节点的定位精度,提出了一种双系统协同进化(BCO)算法。改进算法利用粒子群优化(PSO)算法快速收敛的特性和混合蛙跳算法(SFLA)较高的寻优精度的特性,在较少的迭代次数内快速收敛且实现深度搜索达到较... 为进一步提高无线传感器网络(WSN)中节点的定位精度,提出了一种双系统协同进化(BCO)算法。改进算法利用粒子群优化(PSO)算法快速收敛的特性和混合蛙跳算法(SFLA)较高的寻优精度的特性,在较少的迭代次数内快速收敛且实现深度搜索达到较高的精度。仿真实验结果表明:在应用双系统协同进化算法对测试目标函数进行求解时,能非常接近最优解;同时将该算法应用到基于接收信号强度值(RSSI)测距的节点定位中,预测位置与实际位置的绝对误差在0.05 m范围内;相比基于RSSI的分步粒子群算法(IPSO-RSSI),其定位精度至少提高了10倍。 展开更多

关键词 节点定位 粒子群算法 蛙跳算法 并行系统 协同进化 定位精度

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粒子群算法在六自由度并联机器人位置正解中的应用 被引量：11

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作者 陈莉 张宏立 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2010年第8期86-90,共5页

对并联机器人运动学正解问题建立模型,利用粒子群算法的全局搜索能力,以一台并联机器人为对象进行研究,获得了其运动学正解,并利用Matlab软件进行仿真。根据仿真分析结果,总结出粒子群算法的优点:不仅体现了个体的经验,而且运用了群体... 对并联机器人运动学正解问题建立模型,利用粒子群算法的全局搜索能力,以一台并联机器人为对象进行研究,获得了其运动学正解,并利用Matlab软件进行仿真。根据仿真分析结果,总结出粒子群算法的优点:不仅体现了个体的经验,而且运用了群体的协作能力,是一种并行算法,收敛速度快,精度高,实用性强。 展开更多

关键词 粒子群算法 6-SPS并联机器人 运动学正解

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改进粒子群算法在并联机构位置正解中的应用 被引量：10

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作者 刘伟锐 赵恒华 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第2期181-183,共3页

由于并联机构位置正解的求解较为复杂,利用了粒子群算法PSO优化此问题,并通过一种基于解空间划分的方法改善了粒子群算法,该算法具有控制参数少、全局优化能力强等特点,解决了传统粒子群算法中早期容易陷入局部极值、后期收敛速度慢等... 由于并联机构位置正解的求解较为复杂,利用了粒子群算法PSO优化此问题,并通过一种基于解空间划分的方法改善了粒子群算法,该算法具有控制参数少、全局优化能力强等特点,解决了传统粒子群算法中早期容易陷入局部极值、后期收敛速度慢等问题。对3-TPT并联机构的运动学正解进行研究,推导出并联机构位置正解的无约束优化模型,利用优化的粒子群算法进行模拟。实验表明,该方法提高了粒子群的整体搜索能力,在自适应的状态下,粒子群算法的收敛较快,精度较高。该研究为并联结构最优化设计及性能分析提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 粒子群优化算法 3-TPT并联机构 位置正解

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基于粒子群算法的并联机器人运动学正解研究 被引量：2

11

作者 赵辉 张春凤 李为民 《机械设计与制造》 北大核心 2006年第11期116-118,共3页

并联机器人运动学正解问题由于涉及到求解非线性方程组问题而不易解决。在对粒子群算法研究的基础上,对其进行改进,以提高全局搜索能力。同时结合外点罚函数法,对并联机器人运动学正解问题重新进行建模,以便于使用粒子群算法进行求解。... 并联机器人运动学正解问题由于涉及到求解非线性方程组问题而不易解决。在对粒子群算法研究的基础上,对其进行改进,以提高全局搜索能力。同时结合外点罚函数法,对并联机器人运动学正解问题重新进行建模,以便于使用粒子群算法进行求解。结合二者形成新的正解求解方法。最后使用该方法,以一台并联机器人为对象进行研究,获得了其运动学正解。 展开更多

关键词 粒子群算法 运动学正解 并联机器人 罚函数

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基于执行器能量消耗的并联机器人优化 被引量：1

12

作者 陈珂 柯文德 +1 位作者 刘美 张良均 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第6期449-454,共6页

并联机器人在执行任务过程中的能量消耗特别严重,为此本文以其3个主动执行器的电能消耗最小化为目标对3-RRR平面并联机器人进行尺度优化。在3-RRR机构运动学分析的基础上推导出机构的逆运动学方程,分析了3-RRR机构常见的4种工作模式。... 并联机器人在执行任务过程中的能量消耗特别严重,为此本文以其3个主动执行器的电能消耗最小化为目标对3-RRR平面并联机器人进行尺度优化。在3-RRR机构运动学分析的基础上推导出机构的逆运动学方程,分析了3-RRR机构常见的4种工作模式。采用粒子群算法确定3-RRR机构的连杆和平台质量的最优值。根据优化结果进行仿真和对比分析,结果表明,在4种工作模式下,优化后执行器的力矩值均较小,消耗的电能得以降低,其中工作模式2的性能最佳,在执行相同的轨迹跟踪任务时,其执行器跟踪误差收敛较快,消耗的能量最少。 展开更多

关键词 机器人 并联机器人 3-RRR机构 逆运动学 执行器 能耗 粒子群优化算法 仿真

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并行机调度问题粒子群优化研究 被引量：5

13

作者 刘志雄 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第10期68-70,共3页

采用粒子群算法优化并行机调度问题,提出了基于机器和粒子位置取整的粒子编码方法和基于工件和粒子位置次序的粒子编码方法,并给出了两种不同粒子编码方法所对应的粒子群算法的步骤。通过对两个并行机算例的计算说明,基于两种不同编码... 采用粒子群算法优化并行机调度问题,提出了基于机器和粒子位置取整的粒子编码方法和基于工件和粒子位置次序的粒子编码方法,并给出了两种不同粒子编码方法所对应的粒子群算法的步骤。通过对两个并行机算例的计算说明,基于两种不同编码方法的粒子群算法都能有效地对并行机调度问题进行优化,其中,基于工件和粒子位置次序的粒子编码所对应粒子群算法的优化性能要好些。 展开更多

关键词 粒子群算法 并行机调度 粒子位置 编码

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五自由度摇摆台位置正解方法研究及MATLAB实现 被引量：2

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作者 李辉 宋诗 《机床与液压》 北大核心 2013年第7期36-39,共4页

研究一种实用非对称五自由度摇摆台的位置正解算法。把描述五自由度摇摆台的一组非线性方程组的求解问题转化成对函数的优化问题,采用粒子群优化算法和Newton迭代法相结合的方法求解问题,并采用粒子群算法工具箱实现了五自由度摇摆台的... 研究一种实用非对称五自由度摇摆台的位置正解算法。把描述五自由度摇摆台的一组非线性方程组的求解问题转化成对函数的优化问题,采用粒子群优化算法和Newton迭代法相结合的方法求解问题,并采用粒子群算法工具箱实现了五自由度摇摆台的位置正解。通过比较试验结果,发现采用PSO算法和Newton迭代法相结合的方法在精度方面比单纯采用PSO算法高,并且兼顾了实时性的要求。 展开更多

关键词 五自由度摇摆台 位置正解 PSO算法 NEWTON迭代法 MATLAB实现

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2-RPaRSS并联操作手运动副间隙误差分析及补偿 被引量：4

15

作者 孔骏成 李菊 沈惠平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期706-713,共8页

针对新型3T1R并联操作手2-RPaRSS存在运动副间隙引起的定位偏差,造成操作手的实际轨迹与理论轨迹不吻合的问题,提出了一种基于自适应混合粒子群优化(AHPSO)算法的轨迹修正方法。建立操作手包含的各类运动副误差模型,在模型中将间隙误差... 针对新型3T1R并联操作手2-RPaRSS存在运动副间隙引起的定位偏差,造成操作手的实际轨迹与理论轨迹不吻合的问题,提出了一种基于自适应混合粒子群优化(AHPSO)算法的轨迹修正方法。建立操作手包含的各类运动副误差模型,在模型中将间隙误差完全等效成杆长误差;根据逆运动学方程建立并联操作手2-RPaRSS的位姿误差模型,得到关于输入、输出的微分关系式,并引入驱动杆输入角补偿量;利用粒子群优化(PSO)算法对补偿量寻优,将间隙误差补偿问题转化为求适应度极小值问题;通过混合权值自适应调整、学习因子自适应调节、混沌扰动范围自适应调节策略改进了PSO算法,得到AHPSO算法。仿真结果表明,AHPSO算法性能优良,具有更好的收敛性和稳定性,对并联操作手运动副间隙误差的补偿是一种有效方法,补偿后定位精度得到了明显改善。 展开更多

关键词 并联操作手 运动副间隙 自适应混合粒子群优化算法 误差补偿

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交通锥回收机械手液压缸铰接点位置优化 被引量：1

16

作者 李玉善 刘阳 +1 位作者 朱鲁栋 吕安涛 《机床与液压》 北大核心 2017年第21期52-55,共4页

基于一种交通锥回收机械手液压缸铰接点位置对交通锥回收稳定性的影响,研究了其液压缸铰接点位置与交通锥运动、受力之间的关系,建立了以最小化交通锥水平加速度峰值为目标的液压缸铰接点位置优化模型,通过罚函数将有约束优化问题转化... 基于一种交通锥回收机械手液压缸铰接点位置对交通锥回收稳定性的影响,研究了其液压缸铰接点位置与交通锥运动、受力之间的关系,建立了以最小化交通锥水平加速度峰值为目标的液压缸铰接点位置优化模型,通过罚函数将有约束优化问题转化为无约束优化问题,形成了新的目标函数,利用粒子群优化算法,求得液压缸铰接点位置的最优解。对优化前后的模型进行仿真,仿真结果表明,在满足液压缸最大工作压力限值的前提下,液压缸铰接点位置的优化大幅度降低了交通锥水平加速度的峰值,提高了交通锥回收的稳定性。 展开更多

关键词 交通锥回收机械手 铰接点位置优化 水平加速度 粒子群优化算法

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三自由度并联机构性能分析与优化

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作者 张晓菊 张春友 +1 位作者 吴晓强 于立波 《机床与液压》 北大核心 2015年第21期98-102,共5页

以含中间恰约束PU支链、能够实现三自由度的3UPS-PU、4UPS-PU并联机构为研究对象,对机构进行运动学分析,建立机构模型和位置数学模型,求解完整的雅可比矩阵。建立全域灵巧指标和全域刚度性能指标,基于粒子群优化算法对两种并联机构进行... 以含中间恰约束PU支链、能够实现三自由度的3UPS-PU、4UPS-PU并联机构为研究对象,对机构进行运动学分析,建立机构模型和位置数学模型,求解完整的雅可比矩阵。建立全域灵巧指标和全域刚度性能指标,基于粒子群优化算法对两种并联机构进行多目标优化,并进行比较分析。结果表明,4UPS-PU冗余并联机构比3UPS-PU并联机构具有更好的全域灵巧数和全域刚度数。 展开更多

关键词 并联机构 性能指标 粒子群优化 多目标优化

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UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能研究

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作者 杜晓强 于福杰 陈原 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2276-2289,共14页

为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能,本文提出了UPR-UPU-UR矢量推进机构。首先,运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度,基于解析法构建了矢量推进机构的位置模型。其次,推导出了矢量推进机构的输出... 为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能,本文提出了UPR-UPU-UR矢量推进机构。首先,运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度,基于解析法构建了矢量推进机构的位置模型。其次,推导出了矢量推进机构的输出矢量和输入矢量之间的关系,并采用粒子群优化算法对矢量推进机构进行了位置正解计算。然后,基于矩阵分析法从速度雅克比矩阵和机构特征性角度研究了机构奇异性,计算了矢量推进机构动平台的工作空间。最后,搭建了UPR-UPU-UR矢量推进机构的实验平台,并进行了试验研究。数值仿真和实验结果表明粒子群优化算例在绝对误差小于0.001°下可获得机构动平台的精确位姿,机构的矢量推进性能实验值与理论值存在的最大误差为5%,这证实了该机构具有良好的运动特性和推进性能。矢量推进机构是通过改变两条支链长度来调整螺旋桨的推力方向,使机器人可以具备偏航、俯仰、横滚等多种运动模式,有助于其实现复杂的水下运动。 展开更多

关键词 矢量推进机构 并联机构 推进性能 螺旋理论 粒子群优化算法

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基于VEPPSO-EXTRA混合算法的分布式直接定位技术

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作者 陈志坤 翁一鸣 +1 位作者 彭冬亮 吴美婵 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期664-671,共8页

相对于集中式直接定位技术,分布式直接定位算法具有计算复杂度小和通信代价小等优点,但存在定位精度损失的问题。针对于此,该文提出一种基于VEPPSO-EXTRA混合算法的分布式直接定位技术。首先,基于子空间融合的直接定位算法,推导其分布... 相对于集中式直接定位技术,分布式直接定位算法具有计算复杂度小和通信代价小等优点,但存在定位精度损失的问题。针对于此,该文提出一种基于VEPPSO-EXTRA混合算法的分布式直接定位技术。首先,基于子空间融合的直接定位算法,推导其分布式优化的数学模型;其次,基于多种群联合进化的思想,提出一种基于向量评估的并行粒子群算法(VEPPSO)实现全局寻优,由此得到辐射源迭代初始值;最后,引入分布式精确一阶算法(EXTRA)求解最终位置以降低分布式计算带来的精度损失。实验结果表明,相较于现有的分布式直接定位算法,该技术能解决定位精度损失的问题,且其计算复杂度与通信代价低于对应的集中式直接定位算法。 展开更多

关键词 分布式直接定位 传感器网络 基于向量评估的并行粒子群算法 精确1阶算法

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