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变负载下机器人液压串联弹性执行器动态位置控制方法
被引量：
5
1
作者
曹学鹏
鲁航
+2 位作者
朱文锋
钱亚伟
田富元
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期91-100,共10页
针对变负载下接触环境刚度不确定时液压驱动机器人末端执行器动态性能差的问题,提出了基于时间-误差绝对值积分控制器(ITAE)的液压串联弹性执行器(SEA)动态位置控制方法。首先,根据液压缸的流量连续性方程和活塞与负载的动力学方程,以...
针对变负载下接触环境刚度不确定时液压驱动机器人末端执行器动态性能差的问题,提出了基于时间-误差绝对值积分控制器(ITAE)的液压串联弹性执行器(SEA)动态位置控制方法。首先,根据液压缸的流量连续性方程和活塞与负载的动力学方程,以负载与活塞的位移、速度及负载压力差作为状态变量,运用状态空间法建立液压SEA的五阶状态空间模型;然后,考虑系统带宽、阻抗和重载工况对串联弹簧刚度的不同要求,确定出串联弹簧刚度范围,兼顾系统的快速响应性和稳定性,对时间与误差的绝对值乘积积分,构建基于ITAE的控制器;最后,采用ITAE控制器实现变负载下液压SEA动态位置的精确控制。仿真实验结果表明:在纯惯性负载下,ITAE控制器相比基于灰狼优化的PD控制器(GWO-PD控制器),响应速度快12.5%,稳态误差减小93%;在纯惯性-复合负载切换工况下,当串联弹簧刚度变化时,ITAE控制器相比GWO-PD控制器,响应速度快80%,稳态误差减小18%,而GWO-PD控制器在弹簧刚度较小时产生高频振荡,最大振荡为13.83%;当接触环境刚度变化时,ITAE控制器相比GWO-PD控制器,响应速度快81%,稳态误差减小45%。采用ITAE控制,在内、外参数变化时SEA均具有良好控制性能,可满足非结构环境下的应用要求。
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关键词
机器人
弹性执行器
控制器设计
变负载
位置控制
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职称材料
深水环境下压力补偿泵柱塞副的润滑特性分析
被引量：
2
2
作者
曹学鹏
鞠健阳
+4 位作者
田富元
卫昌辰
丁凯
王德硕
贺占瑞
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期62-76,共15页
压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境会使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对黏度、密度等介质属性的影响,建...
压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境会使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对黏度、密度等介质属性的影响,建立深水环境下柱塞副油膜的数值模型,提出在柱塞偏心方向采用坐标轮换寻优和有限差分离散有机结合的方法求解柱塞副膜厚等表征润滑特性的参数。结果表明,在水深1000 m,主轴转角约90°时,柱塞副油膜出现小于1μm的极薄区域,且压力极差达80 MPa。改变主轴转速和斜盘倾角时,泄漏量和轴向摩擦力的变化较大气工况下更显著。不同水深下,轴向摩擦力与水深间呈正相关变化,泄漏量的变化则相反。相关研究可为深水环境下泵柱塞副的设计和开发提供有益参考。
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关键词
深水环境
压力补偿泵
柱塞泵
柱塞副
介质属性
润滑油膜
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职称材料
题名
变负载下机器人液压串联弹性执行器动态位置控制方法
被引量：
5
1
作者
曹学鹏
鲁航
朱文锋
钱亚伟
田富元
机构
长安大学
工程
机械学院机电液一体化
研究
所
先进节能驱动技术教育部工程研究中心
出处
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期91-100,共10页
基金
陕西省重点研发计划资助项目(2021ZDLGY09-02)
陕西省交通运输厅科研项目(18-16K)
先进节能教育部工程中心开放课题(SWEDT-KF201902)。
文摘
针对变负载下接触环境刚度不确定时液压驱动机器人末端执行器动态性能差的问题,提出了基于时间-误差绝对值积分控制器(ITAE)的液压串联弹性执行器(SEA)动态位置控制方法。首先,根据液压缸的流量连续性方程和活塞与负载的动力学方程,以负载与活塞的位移、速度及负载压力差作为状态变量,运用状态空间法建立液压SEA的五阶状态空间模型;然后,考虑系统带宽、阻抗和重载工况对串联弹簧刚度的不同要求,确定出串联弹簧刚度范围,兼顾系统的快速响应性和稳定性,对时间与误差的绝对值乘积积分,构建基于ITAE的控制器;最后,采用ITAE控制器实现变负载下液压SEA动态位置的精确控制。仿真实验结果表明:在纯惯性负载下,ITAE控制器相比基于灰狼优化的PD控制器(GWO-PD控制器),响应速度快12.5%,稳态误差减小93%;在纯惯性-复合负载切换工况下,当串联弹簧刚度变化时,ITAE控制器相比GWO-PD控制器,响应速度快80%,稳态误差减小18%,而GWO-PD控制器在弹簧刚度较小时产生高频振荡,最大振荡为13.83%;当接触环境刚度变化时,ITAE控制器相比GWO-PD控制器,响应速度快81%,稳态误差减小45%。采用ITAE控制,在内、外参数变化时SEA均具有良好控制性能,可满足非结构环境下的应用要求。
关键词
机器人
弹性执行器
控制器设计
变负载
位置控制
Keywords
robot
elastic actuator
controller design
variable load
position control
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
深水环境下压力补偿泵柱塞副的润滑特性分析
被引量：
2
2
作者
曹学鹏
鞠健阳
田富元
卫昌辰
丁凯
王德硕
贺占瑞
机构
长安大学
工程
机械学院机电液一体化
研究
所
先进节能驱动技术教育部工程研究中心
出处
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期62-76,共15页
基金
国家自然科学基金资助项目(51509006)
先进节能驱动技术教育部工程研究中心开放课题资助项目(SWEDT-KF201902)。
文摘
压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境会使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对黏度、密度等介质属性的影响,建立深水环境下柱塞副油膜的数值模型,提出在柱塞偏心方向采用坐标轮换寻优和有限差分离散有机结合的方法求解柱塞副膜厚等表征润滑特性的参数。结果表明,在水深1000 m,主轴转角约90°时,柱塞副油膜出现小于1μm的极薄区域,且压力极差达80 MPa。改变主轴转速和斜盘倾角时,泄漏量和轴向摩擦力的变化较大气工况下更显著。不同水深下,轴向摩擦力与水深间呈正相关变化,泄漏量的变化则相反。相关研究可为深水环境下泵柱塞副的设计和开发提供有益参考。
关键词
深水环境
压力补偿泵
柱塞泵
柱塞副
介质属性
润滑油膜
Keywords
deep water environment
pressure compensated pump
piston pumps
piston/cylinder pair
working medium attributes
lubricant films
分类号
TH137.51 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
变负载下机器人液压串联弹性执行器动态位置控制方法
曹学鹏
鲁航
朱文锋
钱亚伟
田富元
《西安交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
深水环境下压力补偿泵柱塞副的润滑特性分析
曹学鹏
鞠健阳
田富元
卫昌辰
丁凯
王德硕
贺占瑞
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
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职称材料
已选择
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