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船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
1
作者
赵世龙
王生海
+4 位作者
何云鹏
韩广冬
李建
陈海泉
孙玉清
《振动与冲击》
北大核心
2025年第14期207-219,236,共14页
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶...
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次,因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响,且现有控制器控制精度不高,所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器(second-order integral terminal adaptive sliding mode control,SOITASMC),并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步,在包含上述复杂工况的影响下,通过仿真验证了SOITASMC的有效性,并与现有控制器进行了对比。最后,搭建了CDPGR的缩比样机并进行了试验。试验条件下,SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05 m,稳态角度误差平均减小了1.09°,上升时间平均减小了0.8 s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理,结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。试验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。
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关键词
绳驱动并联机器人
打磨机器人
动力学分析
二阶积分终端自适应滑模控制
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职称材料
三自由度绳驱动波浪补偿装置的动力学建模与振动特性分析
2
作者
李建
王生海
+3 位作者
赵世龙
王建立
韩广冬
孙玉清
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第18期220-231,共12页
受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均...
受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均匀装载工况,基于Newton-Euler法建立了补偿装置的动力学模型,并通过Adams虚拟样机仿真验证了数学模型的正确性;其次,对不均匀装载工况下的绳索张力分布情况进行分析,得到了吊具重心位置的危险分布区域;再次,采用特征值法求解补偿装置的一阶固有频率,得到了载荷质量、绳索刚度以及吊具位姿对补偿装置一阶固有频率的影响规律;最后,在理论分析的基础上,通过试验验证了补偿方案的可行性,并证明了数学模型的正确性。
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关键词
波浪补偿
船用起重机
绳驱动
动力学分析
振动特性
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职称材料
题名
船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
1
作者
赵世龙
王生海
何云鹏
韩广冬
李建
陈海泉
孙玉清
机构
大连海事大学
轮机
工程
学院
大连海事大学科学技术部海底工程技术与装备国际联合研究中心
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第14期207-219,236,共14页
基金
国家自然科学基金项目(52101396)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(3132022207)。
文摘
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次,因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响,且现有控制器控制精度不高,所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器(second-order integral terminal adaptive sliding mode control,SOITASMC),并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步,在包含上述复杂工况的影响下,通过仿真验证了SOITASMC的有效性,并与现有控制器进行了对比。最后,搭建了CDPGR的缩比样机并进行了试验。试验条件下,SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05 m,稳态角度误差平均减小了1.09°,上升时间平均减小了0.8 s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理,结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。试验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。
关键词
绳驱动并联机器人
打磨机器人
动力学分析
二阶积分终端自适应滑模控制
Keywords
cable-driven parallel robot
grinding robot
dynamic modeling
second-order integral terminal adaptive sliding mode control
分类号
TH213.1 [机械工程—机械制造及自动化]
TP242.2 [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
三自由度绳驱动波浪补偿装置的动力学建模与振动特性分析
2
作者
李建
王生海
赵世龙
王建立
韩广冬
孙玉清
机构
大连海事大学
轮机
工程
学院
大连海事大学科学技术部海底工程技术与装备国际联合研究中心
渤海
大学
航运学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第18期220-231,共12页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFB4300802)
国家自然科学基金项目(52101396)
中央高校基本科研业务费专项基金项目(3132023630)。
文摘
受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均匀装载工况,基于Newton-Euler法建立了补偿装置的动力学模型,并通过Adams虚拟样机仿真验证了数学模型的正确性;其次,对不均匀装载工况下的绳索张力分布情况进行分析,得到了吊具重心位置的危险分布区域;再次,采用特征值法求解补偿装置的一阶固有频率,得到了载荷质量、绳索刚度以及吊具位姿对补偿装置一阶固有频率的影响规律;最后,在理论分析的基础上,通过试验验证了补偿方案的可行性,并证明了数学模型的正确性。
关键词
波浪补偿
船用起重机
绳驱动
动力学分析
振动特性
Keywords
wave compensation
ship-mounted crane
rope-driven
dynamic analysis
vibration characteristics
分类号
TH213.1 [机械工程—机械制造及自动化]
TP242.2 [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
船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
赵世龙
王生海
何云鹏
韩广冬
李建
陈海泉
孙玉清
《振动与冲击》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
三自由度绳驱动波浪补偿装置的动力学建模与振动特性分析
李建
王生海
赵世龙
王建立
韩广冬
孙玉清
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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