北京市自然科学基金(3092015)
- 作品数：9 被引量：72H指数：6
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- 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
- 独轮车机器人的动力学建模与非线性控制被引量：25
- 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
- 基于共形几何代数的一种平面并联机构位置正解被引量：9
- 2010年
- 以平面并联机构为题,应用5维几何代数(共形几何代数)方法对该平面并联机构进行了分析,建立了运动学正解模型,并编制了Maple的计算程序,求出了6组位姿结果,最后将分析结果与采用吴方法得到的分析结果进行对照,证明了该方法的有效性.这对用统一的数学工具分析机构学,降低非线性度,增强几何直观性方面做了初步尝试.
- 倪振松廖启征魏世民李瑞华
- 关键词：几何代数共形几何代数平面并联机构位置正解分析
- 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
- 新型内平动齿轮减速器的设计被引量：4
- 2012年
- 在内平动齿轮传动原理的基础上利用平行四边形放缩机构作为外齿轮平动的发生机构,设计了一种新的内平动齿轮减速器。采用周向均布的4套放缩机构驱动两片啮合点相位差为180°的外齿轮,有效地平衡了传动过程中的惯性力。分析了平行四边形放缩机构的最佳传动角。通过分析渐开线少齿差啮合齿轮的干涉,得到了啮合参数的选择依据和计算步骤。最后设计了该减速器的三维实体模型,进行了运动仿真。该减速器具有传动比大、体积小、输入输出同轴线等优点。
- 周利锋廖启征魏世民宋原
- 关键词：传动比最佳传动角
- 空间一般6R机械手位置反解的新方法被引量：8
- 2009年
- 将共形几何代数(CGA)和迪克逊(Dixon)结式引入串联机构逆运动分析中,对一般6R机器人的位置进行了反解.先把齐次变换矩阵转以共形几何代数形式表示,在此基础上建立了共形几何代数形式的串联6R机械手运动学方程,再通过线性消元和Dixon结式消元消去5个变元,然后对Dixon结式进一步处理,最后得到1个一元16次方程.这种算法也适用于其他具有16解的7R、1P5R和4R1C等串联机械手位置反解问题,具有一定的通用性.
- 倪振松廖启征魏世民乔曙光李瑞华
- 关键词：共形几何代数逆运动学分析
- 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
- 一种前轮驱动自行车机器人的原地回转运动控制与实现
- 2012年
- 建立了一种前轮驱动自行车机器人在车把和车架成正交构型时的动力学模型,重点研究其原地回转运动的稳定平衡控制方案。根据车把和车架成正交的特点并结合前轮纯滚动条件推导出车架航向角速率,基于Lagrange方程建立系统的动力学模型;采用部分反馈线性化技术,将欠驱动的车架横滚角线性化,并选择系统全部自由度为输出,通过给定一个角度的横滚角为系统的原地回转运动设计非线性控制器。数值仿真控制与实物样机实验表明,控制器可以稳定地实现自行车机器人的原地回转运动,并且改变车架横滚角的给定值可以得到不同的回转运动频率,两者的关系可以近似地描述为一个简单的线性函数。
- 黄用华廖启征魏世民郭磊
- 关键词：自行车机器人前轮驱动部分反馈线性化
- 自平衡自行车机器人的运动学分析被引量：14
- 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
