基于新时达SD500机器人控制器与计算机的通信研究

本文以新时达SD500机器人为研究对象,对机器人控制器与计算机的通信进行了研究。首先对计算机网络进行了配置与连接,然后计算机与机器人控制器采用了EtherCAT网口进行通信,将机器人控制器作为服务器,计算机作为客户端。最后在CoDeSys软件中编写相应的通信程序,实现了机器人控制器与计算机的通信,为后续研究机器人的自动跟踪控制打下了基础。     

农业机械远程电子监测技术研究——基于分簇无线传感器网络路由算法

在进行农机的远程电子监测时,为了实现监测的实时性需要引入时间同步技术。为此,针对无线传感器网络中时间同步技术应具有高效率且节省资源的要求,给出了一种基于分簇的改进路由算法,使用时间同步有效性检查阶段的时间戳,在只发送一个小数据包的基础上实现同步功能,从而有效降低了能源消耗,提高了同步通信的效率。为了验证方案的可行性,采用NS2仿真软件和实验的方式对同步通信能力进行了验证,结果表明:采用改进后的路由算法可以有效提高同步通信的效率,且实验结果和仿真结果基本吻合,从而验证了方案的可行性和可靠性。     

基于力反馈的机械臂关节导纳控制研究

文章提出了一种应用于机械臂关节控制的简化的导纳控制器,它由一对弹簧阻尼系统建模,依靠力反馈产生相应的柔顺行为,通过在机械臂末端安装力传感器,经过相应的求解算法,得到机械臂末端的位置偏差,进而实现相应的柔性运动目标,从而减小接触力并防止在施加静态或动态扰动时对机械臂造成能量损失。     

柔性并联机器人非线性摩擦动力学建模与速度规划

为了实现柔性并联机器人的高速、高精度控制,基于HensensKostic理论,计入关节非线性摩擦力建立了Lagrange动力学误差模型,测试了补偿前后机器人的单点定位误差。基于机构最大速度和加速度约束条件,分析了S型和常用T型2种速度规划算法下机器人的位置误差和速度性能。仿真结果表明:T型速度规划位置和速度跟踪最大误差为78.1μm和11.4 mm/s,而S型速度规划分别是37.8μm和3.72 mm/s,且2个终止点定位误差仅为8.1μm和8.9μm;速度性能方面,S型速度峰值误差变化最大仅为1.74 mm/s,远小于T型速度规划的6.88 mm/s。可见,在高速下S型速度规划算法保证了较高的位置跟踪精度尤其是定位精度,速度尖峰突变小且整体曲线相对平缓,大幅提高了速度跟踪精度和运动平稳性,更易于实现机器人高速、高精度平稳控制。实验测试了机器人连续运动下定点位置误差,仿真所得位置误差小于实测数据,存在100μm左右的误差,但所得结论一致,验证了仿真分析的有效性。     

基于RFID和WSN的采摘机器人自主定位与导航设计

为了提高采摘机器人自主导航能力和定位精度及对复杂采摘作业环境的自适应能力,提出了一种基于FRID和WSN的自主导航与避障采摘机器人,通过ID识别技术和聚类算法的应用,实现了采摘机器人的高精度导航与路径规划。该机器人在自主导航和避障过程中首先对RFID标签进行阅读,将阅读结果采用WSN进行节点通信,然后调用距离,并对距离进行聚类分析,最后得到规划后的路径。对机器人的导航定位性能进行了测试,测试发现:机器人实际标定位置和定位导航位置曲线吻合程度较高,验证了采摘机器人具有较高的定位精度;进一步测试发现:机器人在各个节点位置的信号通信均正常,没有出现较大的偏差,其定位的最大均方差仅为0.082m,满足高精度采摘作业的需求。     

基于STM32的水质检测与传输存储系统的设计

水质传感器与同步采集方法对海水养殖网箱水质能进行检测、数据采集和处理,及远程传输,并支持本地离线存储。在以往研究基础上,选取STM32L071为核心控制器,结合同步采集技术与4G通信技术,通过微控制器对传感器采集数据处理,离线存储并定时远程传输,同时远端服务器根据接收的数据进行机制决策。     

精准网络通信理念在智能作物收获机中的应用

为进一步提高作物收获机的智能通信水平,从精准网络理念角度出发对其通信系统展开研究。全面理解智能收获机一站式的集中收获作业机理,考虑车辆运动的非线性特点及收获执行部件(摘辊系统及相连接组件等)运动参数与作物收获破损关系,搭建该类型智能化作物收获机的精准网络通信控制模型,运用数据传感融合核心算法,针对通信系统硬件配置及软件控制驱动进行设计,并进行通信系统应用试验。试验结果表明:收获机速度、高度设定数值与通信装置监测传输误差分别为5.33%、2.12%,执行部件转速、位置设定与通信系统监测传输误差分别为2.57%、7.27%,均控制在7.5%之内,满足收获机的控制与通信精度要求。     

基于机器视觉的甘蔗多刀切种装备设计与试验

针对目前甘蔗切种机伤芽率高、切种效率低的难题，设计了一台基于机器视觉的甘蔗多刀切种装备。装备采用传送链横向输送甘蔗，由相机采集整张甘蔗图像并识别茎节位置，根据农艺的要求确定双芽段蔗种切割点位置；上位机通过TCP通信将切割点位置发送给PLC,进而由PLC控制5把切刀横向定位及同步切割。由于装备的核心是采用机器视觉技术对甘蔗茎节进行识别，因而提出了一种基于机器视觉的甘蔗茎节实时识别新算法。试验结果表明：装备的茎节识别率为95.3%,切刀平均定位精度为0.07%,可满足优质双芽段蔗种的农艺需求。     

ABB机器人异步串口通信中继系统设计

通过对ABB公司的工业机器人控制器IRC5和机器人编程语言RAPID进行分析,设计了一种提高机器人控制器串口通信效率的中继通信系统.本系统以STM32F103单片机为核心,利用其产生数字I/O信号触发机器人控制器中断来读取数据,并且实现了数据的暂存,提高了机器人控制器串口通信的实时性和可靠性.     

连续平压机热压板升降系统控制算法

针对人造板连续平压机的热压板整体升降过程中多组液压油缸同步运动控制问题,提出一种斜率式渐次逼近算法,能够根据各液压油缸的实际位置状态,动态地确定主、从系统,按照一定的斜率分步逐次逼近目标值,从而使各升降系统在任意时刻的位置误差都在理想的范围内,达到同步升降的目的。对该算法进行Matlab仿真,并将其应用到国产第一条连续平压机生产线上。生产实践表明,该算法能够实现连续平压机的同步上升与下降,同时很好地解决各液压油缸在运动过程中的相互影响,使其相互之间的位置差值较小,上升、下降过程的同步误差分别为0.5 mm、0.6 mm,液压元器件产生的冲击较小,过程平稳,控制精度能够达到工艺要求。     

智能移动设备的数控系统研究

将智能移动设备引入到车间数字化制造环境.研究了一种能够支持协同制造和系统集成的数控系统.建立了数控系统模型,定义了功能模块,按其运行模式建立了原型系统,解决了数控系统的人机接口、程序编译、程序处理、参数设置和修改等关键问题.这种具有移动获取信息功能的数控系统,能够实现车间系统集成,具有良好的开放性,支持系统跨平台无缝集成,支持人机协同制造,支持基于互联网的协同制造和全球制造.     

非理想网络环境下永磁同步电机转速鲁棒控制

针对网络化控制中通信时滞条件下永磁同步电机转速控制问题,首先在网络环境下建立永磁同步电机时滞动力学模型;然后基于模型展开系统调速鲁棒控制器设计,并通过构造Lyapunov-Krasovskii函数得到系统转速控制稳定性条件,进一步利用LMI工具箱计算出相应的鲁棒控制器增益;最后为验证控制器性能,基于SimEvents搭建控制器局域网络(CAN)通信模块,引入干扰信号,以真实反映网络通信诱发的不确定性延迟,并通过MATLAB/Simulink建立基于控制器局域网络的永磁同步电机调速控制系统模型,监测电机转速、相电流及转矩,展开仿真对比分析.结果表明:在非理想网络环境下,采用所设计的调速鲁棒控制器的系统稳定性较传统PI控制器矢量控制方法有显著提高,可以满足永磁同步电机转速控制稳定性要求.     

基于网论的数控系统动态性能仿

为校验数控系统运行时的逻辑与性能可达性,引入了基于网论原理的系统动态建模与分析技术.提出了带抑制弧TTPN的有条件等价转换策略,可有效降低分析模型的维度与复杂度.建立了系统运动控制相关过程的分析模型,经等效转换处理后进行了仿真分析,并给出了系统调整的量化依据.仿真表明经调整后的系统能达到预期指标.     

基于PLC的温度PID-模糊控制系统设计与仿真

温度控制在工业控制中占有非常重要的地位,是工业控制四大参数之一。在PLC(可编程控制器)基础上,采用了传统的PID控制和现今比较流行的智能控制中的模糊控制相结合的控制方案,来实现控制算法的整体设计,并实现了在大范围内采用模糊控制,以提高系统的阻尼性能,减少超调;在小范围内,采用PID控制,以提高系统的响应速度,加快响应过程,并且给出参考模型,在Matlab中实现了系统的仿真。     

基于组件技术的开放式数控系统体系结构

为实现开放式数控系统的可移植性、可扩展性及可互换性等特性,引进软件工程学思想,提出了基于组件技术的开放式数控系统体系结构。阐述了组件技术的原理及实现技术。软件设计采用双层面设计方式,利用CORBA组件模型并使用星式通讯机制,建立各组件之间的组成及通讯方式。以自主研发的混联式虚拟轴研抛机床为平台,进行了三维曲线加工轨迹仿真实验,表明基于该体系结构的数控系统具有良好的开放性及动态性能。     

基于图形识别的数控机床误差溯因方法

针对数控机床误差溯因方法复杂且适应性差的问题,提出了基于数控系统圆检测图形的特征角点分布规律,并与神经网络相结合实现对机床运动误差的快速溯因方法。首先,提取所生成圆图形的特征角点,构造反向间隙、周期误差等特征矩阵;然后结合神经网络将低维特征矩阵映射至高维特征空间,实现对数控机床误差的快速溯因。实验表明,该方法简单有效,误差识别准确率较高,且具有较强的通用性。     

丘陵果园除草机器人底盘系统设计与试验

针对丘陵果园环境非结构化且复杂多变,常规的除草方式效率低等问题,设计了一种果园除草机器人底盘系统。根据果园丘陵地形地貌环境,确定车体控制方式和除草机器人底盘的总体结构方案,主要包括液压传动系统、电气控制系统等。设计配套的除草车电气控制系统和遥控接收、车载主控和导航功能的CAN通信协议。以运动控制为核心,采用角度传感器、电机驱动、车载主控、导航模块,构成闭环控制。使用自抗扰控制算法,以油阀控制电机为对象应用Simulink仿真,仿真结果显示自抗扰控制相比PID控制调节时间减少0.42s,超调幅度减小11.5%,稳定时间缩短0.14s。田间试验表明,运用自抗扰控制、结合导航功能的除草机器人行走速度均值为6.2km/h,均方差0.037km/h,作业效率0.51hm2/h,有效除草率均值97.46%,可在25°斜面上正常行走,对导航路径的跟踪误差标准差为4.732cm,运动控制响应及时,能够提高除草作业安全性和准确性。     

自适应模糊控制技术在半主动悬架控制中的应用

设计了一种基于神经网络的半主动悬架自适应模糊控制系统，分析了系统模型及自适应模糊控制的设计和实现，采用快速的变斜率梯度下降算法学习，具有自适应学习功能。仿真研究表明，神经网络自适应模糊半主动悬架性能明显优于一般的模糊控制，试验与计算结果基本吻合。     

卧式镗铣床数控系统的再设计

数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用。但是从目前企业面临的情况来看，一方面，企业原有的数控机床由于种种原因不能发挥其应有效用而闲置，造成国有资产的浪费；另一方面，数控机床价格较贵。一次性投资较大，使企业心有余而力不足。而对原有数控机床进行现代化改造不失为一种良策。为此，针对TK6380A卧式镗铣床，提出了采用工控机为控制平台，利用运动控制卡、PLC、变频器做下层控制的再设计思路及方法；重点阐述了数控系统的选择和模块构成。     

电液伺服系统的模糊控制研究

研究了电液位置控制伺服系统的动态特性，在分析传统模糊控制器优缺点的基础上，提出应用PI＋模糊规则自校正的控制策略可改善其系统性能。仿真结果表明，PI＋模糊规则自校正控制的电液位置控制伺服系统控制效果较好。