电梯导轨校准机器人关键技术研究
这是一篇关于电梯导轨,校准机器人,模糊PID,粒子群算法,力位控制的论文, 主要内容为在高层建筑的电梯安装领域,电梯导轨的安装精度是保证电梯安全可靠运行以及满足乘客舒适度的重要考核指标。目前,电梯公司在高层建筑内安装电梯时主要是依靠安装工人的经验来人工校准每列导轨工作面与基准导轨在厅门前后方向(Back to Front,BTF)和导轨间距方向(Distance between Guide,DBG)上的距离误差,使其安装精度符合标准规定。然而,人工校准方式存在劳动强度大、危险性高和校准效率低等问题。设计开发电梯导轨校准机器人来进行实现电梯导轨的自动化校准是电梯安装行业的未来发展趋势。本课题从电梯导轨校准机器人的结构设计与力学分析、控制系统设计和实验验证研究三个方面,对电梯导轨校准机器人的关键技术开展了一系列的研究。本课题的主要研究内容和结论如下:(1)创新设计了单梁双臂结构的电梯导轨校准机器人,可实现导轨的安装误差最小化。依据电梯导轨的校准流程和校准精度指标,设计了电梯导轨校准机器人的总体方案。开展机器人关键传动机构的选型工作,并对关键结构进行设计。同时对机器人关键机构的结构强度与机器人的动态特性进行了分析,确保满足项目使用要求。(2)提出了一种基于粒子群-模糊PID力位控制的导轨校准算法。首先设计了改进的粒子群-模糊PID控制器,作为力位控制算法中的位置控制器。其次开发了机器人的阻抗控制器和末端期望校准力自校正的方法,对期望校准力进行自校正以保证导轨的校准精度。最后将位置和阻抗控制器共同构建为力位控制算法,采用MATLAB/Simulink进行仿真模拟实验。结果表明,在干扰存在时,该算法具有较高的稳定性和鲁棒性。导轨校准力未超过最大限制1000 N,并且稳态误差都在-10～10 N之间,符合力控要求。(3)设计开发了电梯导轨校准机器人的控制系统。根据电梯导轨校准流程,提出了导轨校准机器人的控制策略,设计了机器人的控制系统架构,构建了符合控制要求的硬件平台。基于面向对象的方法开发了上层软件,以此实现人机交互的功能和运动规划功能。采用模块化编程思想,编写了机器人的底层运动控制软件。(4)开展电梯导轨校准机器人的校准精度验证实验研究。在真实电梯井道中,应用电梯导轨校准机器人的实验平台,进行了电梯导轨校准机器人的导轨校准实验。结果表明,校准后电梯导轨的DBG误差和BTF误差均控制在-0.5～0.5 mm之内,达到了国家标准要求,验证了本课题所设计机器人性能的可靠性和有效性。本课题设计了电梯导轨校准机器人及其控制系统,提出了一种基于粒子群-模糊PID力位控制算法的电梯导轨自动校准方法,实现了电梯导轨的自动化校准。通过结构设计,创新设计了国内第一套能够实际应用的电梯导轨校准机器人;通过模拟仿真,开展基于粒子群-模糊PID的力位控制算法的仿真实验研究;通过控制功能分析,开发电梯导轨校准机器人的控制系统;提出的软件滤波改进算法能够有效过滤现场环境中的干扰;并且进行了电梯导轨校准机器人的现场验证实验研究。本课题的成果实现了电梯导轨的自动化校准,提高了电梯导轨校准的工作效率,有望在电梯导轨安装领域得到推广应用。
机器人磨削作业系统柔性变刚度减振结构设计及控制研究
这是一篇关于磨削系统,被动柔顺控制,变刚度减振结构,ADAMS,模糊PID的论文, 主要内容为近年来,随着制造业的迅猛发展与转型升级,磨削机器人系统广泛应用于工业领域。由于磨削系统具有较大的刚度,当系统由空载运转状态到承载运转状态的过渡阶段存在冲击,较大的冲击可能会影响系统的稳定性,甚至对系统本体、加工工件表面质量等造成严重损伤。因此,需要采用柔顺控制方法用来保证接触过程平稳可控。目前,柔顺控制技术主要有主动和被动两种实现方式,主动柔顺控制需要同时实现柔顺控制与精确定位,因而实现较为复杂。而被动柔顺控制是通过引入柔性机构,当系统与外界环境发生接触时,对系统刚度进行调节,使系统具有柔顺性能,这种方式可以将柔顺控制独立出来,相比主动柔顺控制更加简单,具有更好的可行性和应用前景。本文将针对磨削系统振动耦合传递的关键环节,设计引入柔性变刚度减振结构,吸收并缓解末端冲击对系统动力源动态性能的影响,进而使输出端波动相对平稳,实现系统的被动柔顺控制。主要研究内容包括:(1)柔性变刚度减振结构方案设计。根据实际工况背景应用要求,提出一种柔性变刚度减振结构的设计原则和目标,归纳总结不同形式下的变刚度原理方案,得到各自对应的刚度特性;采用改变弹性元件有效长度的变刚度机理,负载作用于滑块的受力方式,转轴在弹性元件固定端的安装方式来调节刚度;基于原理分析进行柔性变刚度减振结构机械系统设计,并对所设计柔性变刚度结构的关键零部件进行有限元强度校核。(2)进行柔性变刚度结构动态特性研究、减振特性仿真分析、模态分析。建立结构的力学模型,分析结构相对偏转角、刚度和储能等参数的影响因素及动态特性;在动力学分析软件ADAMS中建立了变刚度结构的刚柔耦合模型,仿真模拟结构在高频周期负载、瞬时冲击负载和瞬时阶跃负载下输入端与输出端的角位移波动情况,验证结构的缓冲减振特性效果;在Workbench中对柔性变刚度结构进行模态分析,得到前六阶模态的固有频率及振型,避免结构与系统激励之间共振的产生。(3)对柔性磨削系统的转速和刚度控制策略进行研究。建立磨削系统简化模型,得到系统的转速传递函数,设计模糊PID控制器,利用Matlab软件进行系统Simulink仿真;通过运动分析得到刚度电机转角与结构刚度之间的关系,并在ADAMS中进行运动仿真验证,然后采用位置环和速度环的双闭环PID控制算法进行实验研究。(4)对柔性变刚度结构引入磨削系统后的缓冲减振效果进行实验验证。以永磁电主轴、扭矩转速传感器、磁粉制动器和所设计的柔性变刚度结构样机为基础搭建柔性磨削系统实验平台。通过外接数字电位器和张力控制器实现对系统施加负载的控制。在不同转速下进行冲击负载实验,验证了柔性变刚度结构对于磨削系统具有缓冲减振的效果。该论文有图83幅,表17个,参考文献88篇。
植保机喷药控制系统设计与开发
这是一篇关于植保机喷药系统,比例阀模型,模糊PID,嵌入式的论文, 主要内容为病、虫、草害的有效防治是实现农业高产、稳产和确保农业可持续发展的重要基础。目前,治理病虫草害的主要方式是化学治理,但是在防治的过程中,喷施的农药大部分都流失在土地上和环境中。随着农药的大量使用,生态环境遭到了严重的破坏。如今,解决以上问题的主要手段是变量喷雾技术。本文针对变量喷药技术,设计、开发了一种植保机喷药控制系统以提高农药的利用率。本文针对国内外大型植保机械,研究了一种植保机喷药系统,分析了其结构、工作原理,并对比例阀进行了分析、建模。完成了植保机喷药控制系统的总体设计,进行了基于嵌入式技术的植保机喷药控制器的设计与开发。在设计的过程中,首先进行了控制器的硬件电路设计。选择了STM32F103RBT6芯片作为控制器的主控单元,并完成了主控单元的外围电路设计,同时也对控制器的输入电路、串口通信电路、整流电路、LCD显示电路、输出电路以及下载电路等的电路原理图进行了设计,并完成了控制器的PCB设计。为了保证植保机喷药控制器的控制效果以及在工程上的适用性,设计了模糊PID控制器,并在Simulink中验证了控制器的效果。然后进行了驱动控制器的软件设计,进行了控制器的软件总体设计与开发,完成了LCD显示、各部分初始化、串口通信以及A/D和D/A转换等的软件设计,进行了基于模糊PID控制器的控制模块开发。在完成了控制器的设计与开发后,为验证控制器的控制效果,进行了实验验证。将ACCT-I控制理论实验箱作为实验平台,搭建了比例阀的二阶系统模型,进行了实验系统的搭建。实验结果表明,该控制器能够快速的使比例阀的电压值达到设定值,且控制性能可靠稳定。同时,控制器的LCD可以正确的显示控制器的工作过程。
电导率检测仪测控软件设计
这是一篇关于电导检测,三层架构,窄带物联网,模糊PID,SQLite数据库的论文, 主要内容为电导率检测仪是一种用来测量液体电导率的设备,被广泛应用于各种领域,如食品安全、环境监测、化工分析和工业过程控制等。在电导率检测仪的正常运行中,测控软件作为其主控制器,扮演着至关重要的角色。测控软件的质量直接影响电导率检测仪的功能和性能,因此,高质量的电导率检测仪测控软件的研究具备重要的应用价值。通过对国内外电导率检测仪及其测控软件技术的发展现状的深入调研,设计了一款具有全自动控制功能、可远程监测的电导率检测仪测控软件,该软件可实现量程自适应切换功能并且能够自动完成测量、计算和记录等工作,提高了测量的精度和效率。测控软件包括上位机软件与下位机软件,基于电导率检测仪硬件平台预留的功能接口,并结合测控软件的功能需求,采用模块化思想与三层架构设计了测控软件的总体框架;选用keil作为下位机软件开发平台,选用基于C++且可跨平台开发的Qt作为上位机软件开发平台完成软件开发;制定了完整的通信协议,实现测控软件的可扩展性、可维护性和可重用性;使用窄带物联网模块实现设备的远程监测;采用温度控制模糊PID算法实现对温度的实时控制;设计量程自适应切换方法实现检测电导率时量程的动态控制与消抖;采用Qt Disigner界面编辑器设计和手工编写界面代码相结合的方式设计了上位机软件界面;使用触摸功能实现用户与界面的交互;使用SG滤波算法对电导率进行平滑处理,滤除噪声;使用Flash存储器实现电导检测相关信息的存储与查询;通过数据库技术对用户信息与Flash存储信息进行管理;使用多线程技术提高软件的响应速度;采用V字型测试模型,对软件的各个单元和电导率检测仪测控软件系统进行测试,验证了测控软件整体的正确性和稳定性,确认其达成了预期目标,软件运行流畅,满足设计需求。
基于永磁电磁复合主被动隔振系统研究与设计
这是一篇关于隔振系统,主被动隔振控制,永磁电磁混合作动器,模糊PID,负刚度的论文, 主要内容为本文针对某型装备的隔振需求,设计了一套基于负刚度理论的新型永磁电磁复合主被动隔振系统,建立了隔振系统模型,采用了模糊PID主动控制策略,仿真验证了隔振系统设计的合理性,最后搭建了实验平台,对所设计的系统隔振效果进行验证。本文的主要研究内容如下:1、在提出了隔振系统需要达到的指标和性能的基础上,将机械弹簧和永磁电磁混合作动器组合起来设计了一套新型结构的隔振系统。其中机械弹簧作为被动隔振装置,并合理选取了弹簧的材料和设计了弹簧的几何尺寸、物理特性。永磁电磁混合作动器作为主动隔振装置,它包括电磁铁部分和永磁体部分。首先对电磁铁的形状、尺寸、铁芯和衔铁材料、电磁铁线圈匝数、线径和工作气隙进行了分析和设计。其次是对永磁体的设计,同时考虑了永磁体的负刚度特性用于平衡机械弹簧引起的正刚度问题和永磁体空间装配结构问题,运用Ansoft软件建立永磁电磁混合作动器有限元模型求得不同厚度下永磁体的吸力和负刚度特性,从而确定了永磁体的长度、宽度和厚度。2、建立了永磁电磁复合主被动隔振系统模型,并对系统进行了分析和简化。分别从电磁学和动力学的角度出发,得到了系统的等效磁路图,建立了系统的电磁学方程和动力学方程。通过线性化处理将系统复杂的非线性模型简化为线性模型。最后设计了电流环,实现了系统的降阶。3、设计了基于模糊PID的主动控制策略。仿真验证了该控制策略用于隔振系统的可能性。将模糊PID算法代入到系统的模型中可以得到系统的等效刚度和等效阻尼。将单纯的被动隔振装置、永磁机械弹簧隔振装置和采用了模糊PID控制技术的永磁电磁复合主被动隔振装置进行了仿真对比分析。结果表明,同机械弹簧隔振系统和永磁机械弹簧隔振装置比较,所设计的基于模糊PID控制、基于负刚度理论的主被动隔振系统隔振性能更为优越,并且能够满足某型装备的隔振需求和指标。4、搭建了永磁电磁复合主被动隔振平台。通过搭建的实验平台开展了隔振实验,实验结果显示能够满足某型装备的隔振指标,具有较好的隔振效果,验证了系统设计方案的可行性。
综采面自移机尾的自动控制方法研究
这是一篇关于自移机尾,液压系统,模糊PID,改进的灰狼优化算法,AMEsim,Simulink的论文, 主要内容为自移机尾作为综采工作面运输系统的重要组成环节,联接桥式转载机和顺槽胶带机的关键枢纽,主要功能是在工作面推进过程中配合转载机推进并实现皮带机尾的协调移动;接受来自转载机的物料,并转入皮带系统。自移机尾独特的马蒂尔结构,能够与转载机互为支点,实现迈步自移动作,同时纠正机身与皮带中心线的偏差,所有动作均由配套的液压系统实现。而现有的自移机尾均是手动操作,一定程度上降低了物料的输送效率,并且加大了操作工的劳动强度,因此急需提髙自移机尾的自动化程度。本文针对自移机尾的结构特点,研究并设计一套自移机尾自动控制系统,主要控制自移机尾的迈步自移、同步提升、机身的自动纠偏,其后者是控制的难点和关键。本文首先对自移机尾的组成与工作原理进行了简单的介绍,设计了液压控制系统,并在此基础上对整个液压控制系统进行了数学建模。为解决参数的实时调整问题,提高系统的自我调整能力,本文设计了一种基于改进灰狼算法优化的模糊PID算法,设计了模糊PID控制器与基于改进灰狼优化的模糊PID控制器,并将两种算法进行仿真实验对比,结果表明优化后的模糊PID控制器有更好的控制性能。又根据自移机尾控制系统自身的功能,对自移机尾电控系统的硬件电路进行了设计。由于系统涉及到摩擦副、液压系统以及控制算法等多个领域,因此,选用AMEsim仿真平台来构建系统的虚拟模型,并联合Simulink实现整个系统的仿真。仿真结果表明,基于改进灰狼优化的模糊PID控制器能够自动控制自移机尾实现迈步自移、同步提升、自动校正的动作,并且很好的减小系统超调,抑制振荡并且提高了响应速度。该论文有图91幅,表7个,参考文献85篇。
基于负压吸附的飞机玻璃清洗机器人系统设计
这是一篇关于飞机舷窗清洗,机构设计,安全吸附,模糊PID,直线偏航检测的论文, 主要内容为为了使乘客拥有更好的乘机体验,航空公司对飞机玻璃的清洁、美观程度的要求越来越高,飞机舷窗的清洗次数会更加频繁,因此需要开发一款用于飞机舷窗玻璃快速清洁的小型机器人系统,设计了一种基于壁面移动吸附模组的可适用于飞机舷窗侧面玻璃的清洗机器人系统,以满足此需求。本文首先分析了设计需求和功能指标要求,然后提出总体设计方案,并进行了详细设计,本文采用跨舷窗玻璃移动的结构形式,设计有两个相对独立的移动吸附模组,以确保吸附性能和较为灵活的移动能力。采用可升降式的功能模块化设计,可进行喷雾和擦洗等不同功能模块的替换,实现基本的清洗功能。对整个控制系统设计了传感器模块,实现了机器人系统的设计目标。为确保机器人横向运动时的移动稳定性,建立了在飞机表面运动的机器人系统的运动坐标系与数学模型,进行了单个移动模组和整体系统的受力分析,针对机器人安全吸附和打滑问题给出了能够稳定吸附的风压条件及车体结构设计方案;同时,从流体动力学角度重点分析了单个移动模组的负压功率和泄漏问题,建立流体动力学模型并进行了仿真,对负压腔的结构和布置进行了优化设计。为保证机器人系统移动吸附状态下自身姿态的稳定性,建立了移动模组负压腔内部流体运动状态的流体网络模型,推导出负压控制传递函数,设计采用了模糊PID负压控制器调节风机功率以达到稳定吸附控制的效果。针对稳定移动吸附过程中车体出现的偏航问题结合LSD直线检测算法进行直线偏航检测,进而调整车轮电机转速,以达到稳定行走的效果。为验证结构设计和理论分析的准确性,加工制作了实物模型,编写了控制程序和驱动代码,通过实验测试了机器人系统的吸附稳定性与测控系统的合理性。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主题。发布者：毕设工厂 ，原文地址：https://m.bishedaima.com/lunwen/47276.html
