国家自然科学基金(50875027)
- 作品数：7 被引量：73H指数：6
- 相关作者：廖启征魏世民郭磊黄用华倪振松更多>>
- 相关机构：北京邮电大学清华大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金北京市自然科学基金国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程电气工程更多>>
- 独轮车机器人的动力学建模与非线性控制被引量：24
- 2009年
- 为了实现对于独轮车机器人非线性系统的姿态控制。以独轮车机器人车体的俯仰角度、横滚角度和航向角度作为广义坐标,基于拉格朗日定理提出了一种独轮车机器人的非线性动力学模型。并使用MIMO仿射非线性系统描述了该动力学模型。基于MIMO仿射非线性系统的精确线性化理论设计了独轮车机器人的控制算法,实现了对于输入的解耦。基于该动力学模型和控制算法搭建了仿真系统,仿真结果验证了动力学模型的正确性和反馈线性化控制算法的有效性。
- 郭磊廖启征魏世民崔建伟
- 关键词：动力学模型精确线性化
- 基于四元数矩阵与Groebner基的6R机器人运动学逆解算法被引量：13
- 2013年
- 为促进一般6R机器人运动学逆解的应用,提出了一种四元数矩阵和对偶四元数矩阵算法,该算法把四元数应用于平面旋转的特殊情况,把旋转角度的正弦、余弦改写为矩阵形式,可以导出平面四元数的2个矩阵形式的基,建立了四元数矩阵形式的串联6R机械手运动学方程,再通过线性消元和2次应用分次字典序Groebner基消去5个变元,最后采用Dixon结式进行消元,得到没有增根的一元16次方程。这种算法得出的结果通过与过去得出的6R机器人逆解算法进行对比,表明所提出的算法可行性和正确性。
- 倪振松廖启征吴莘馨
- 关键词：四元数矩阵GROEBNER基位置逆解
- 一般6-4台体型并联机构位置正解分析被引量：10
- 2012年
- 提出一种求解一般6-4台体型并联机构(6-4 in-parallel platform,6-4SPS)位置正解的代数消元法。将6-4SPS型机构进行构型变换,转换成2RPS-2SPS型等效机构,使用由重心坐标推导出的含有一些Cayley-Menger行列式的三边测量法公式对等效机构建模。通过矢量回路关系和变量替换将8个约束方程转换为含有5个变量的5个基本约束方程;用矢量消元法对其中4个(含有3个相同变量)约束方程进行消元,推导出一个含有其余两个变量的方程;将消元后得到的方程与余下的一个约束方程联立,构造一个10×10的Sylvester结式,获得一般6-4台体型并联机构位置正解的一元高次方程,通过分析符号形式方程组变量的次数,得出该一元高次方程的次数为32次。给出了数字实例,经反解验证所有解满足原始方程,且无增根。
- 张英廖启征魏世民
- 关键词：并联机构位置正解
- 前轮驱动自行车机器人定车运动的鲁棒控制实现被引量：2
- 2012年
- 针对一种前轮驱动的自行车机器人,研究其在具有内部结构参数和外部环境不确定性因素下实现原地定车的控制方法;给出基于Lagrange方法的定车运动简化力学模型;提出以欠驱动的车架横滚角为输出,将有驱动的前轮转角作为系统内部动态考虑的鲁棒控制器;仿真结果表明,控制器可以实现快速稳定的定车,并且对系统50%的结构参数误差、幅值为1N.m正弦干扰力矩和幅值为10N.m的脉冲干扰力矩体现了较强的鲁棒性;物理样机实验进一步证明,控制器可以在凹凸不平的地面环境、传感器数据不精确及脉冲干扰力矩下实现±3°车架倾角范围的定车运动。
- 黄用华廖启征魏世民郭磊
- 关键词：自行车机器人前轮驱动鲁棒控制
- 径向驱动式啮合电机建模与仿真研究被引量：6
- 2010年
- 针对一种改进的径向驱动式啮合电机结构,采用有限元方法分析了磁场特性,依据有限元计算结果建立电机的非线性分析模型,将模型与控制协同对径向驱动式啮合电机的动态特性进行仿真分析。研制与仿真模型结构参数完全相同的物理样机,采用不同的控制方式和负载转矩对样机进行加载实验。结果显示:实测负载转矩与仿真分析得到的负载转矩较为接近,从而验证了有限元仿真模型的准确性和有效性;在开环控制时,细分磁极换相控制节拍,并且调整绕组电压能够有效增大输出转矩和减小脉动。
- 李瑞华魏世民廖启征倪振松
- 关键词：非线性分析模型有限元方法磁场特性
- 一种液压驱动的机器人腿部滑模变结构控制
- 为足式机器人设计一种5自由度的腿部结构,1个自由度无驱动用于吸收地面冲击,其余4个自由度采用液压驱动。基于拉格朗日方程和液压伺服控制理论,分别建立足式机器人单条腿部的机械动力学模型和液压系统模型,进而得到机器人腿部系统的...
- 郭磊张鹏翔廖启征魏世民
- 关键词：液压驱动运动控制滑模变结构控制
- 文献传递
- 前轮驱动自行车机器人定车运动的建模与实现被引量：8
- 2012年
- 针对前轮驱动自行车机器人原地难以实现定车问题,提出一种简化的力学模型,并研究其部分反馈线性化控制策略.首先,考虑车轮纯滚动条件及定车时车把和车架垂直的特点,推导出前轮驱动角速度和车架航向角速率间的约束关系,并利用拉格朗日方程建立系统的动力学模型.然后,将系统欠驱动的车架横滚角线性化,并选择全部自由度为输出,根据部分反馈线性化原理设计定车运动控制器.仿真控制结果表明,适当地选取控制参数,系统可以在输入驱动力矩不大的情况下快速实现±10°范围内定车.物理样机实验进一步证明,利用所设计的控制器,前轮驱动自行车机器人可仅依靠前轮驱动实现小角度范围的原地定车运动.
- 黄用华廖启征魏世民郭磊
- 关键词：自行车机器人前轮驱动动力学建模
- 自平衡自行车机器人的运动学分析被引量：13
- 2011年
- 针对一种自行车机器人进行了运动学分析,得到了机器人横滚角度与车把转角和驱动速度之间的函数关系.从理论上给出了能调整机器人平衡所需要的驱动速度下界,只要驱动速度高于此临界值,就能通过调整车把保持车体平衡.仿真结果表明,当机器人具有不同横滚角度和车把转角的姿态时,要将其调整回平衡态所需的驱动速度处于以该临界值为下限的一个区间.基于这种运动学关系,进行了运动控制实验.通过将横滚角度理论计算值与实验数据进行对比,发现这两者基本一致,从而通过实验验证了所提出运动学分析的正确性.
- 郭磊黄用华廖启征魏世民
- 关键词：自行车机器人运动学
- 一种前轮驱动自行车机器人的非完整约束
- 提出递推计算1种前轮驱动自行车机器人系统非完整速度约束的方法,并进行物理样机实验验证。引入随动和半随动坐标系描述系统运动,并利用刚体间的相对运动关系推导出该自行车机器人各刚体运动参数,结合车轮纯滚动条件建立了其递推形式非...
- 黄用华廖启征魏世民郭磊
- 关键词：自行车机器人非完整约束前轮驱动惯性测量单元编码器
- 文献传递
