雅可比矩阵在对机械手关节速度与力矩分析中的应用

提出二自由度机械手末端执行器与各关节之间的运动速度分析方程式与静力学分析方程式,通过实例推导和分析,可以得到机械手运动的瞬时状况和静态下的力或力矩平衡问题,并可说明雅可比矩阵在运动学和力学两方面的运用和区别。     

基于PID方法的控制力矩陀螺控制器设计

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构,广泛应用于卫星、空间站中。首先介绍了Model750型控制力矩陀螺结构组成,然后对该装置的数学模型进行了推导,并以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,为其设计了PID控制器,并且设计了控制器参数、进行仿真验证,得到的仿真图形说明了控制力矩陀螺的控制性能良好。     

力矩在刚体平衡问题中的作用

本文从刚体平动的实例出发，指出在高中物理教学中将刚体简化成质点所带来的种种弊端，进一步说明新编高中物理教材中引进力矩概念的重要性。     

镜尺件在力矩平衡实验中的应用

1 引言 当前,高中物理教科书中在讲解“有固定转轴物体的平衡”问题时,教师通常利用力矩盘进行实验,力矩盘是在一支架上有一横轴,使横轴穿过圆盘中心,并能使圆盘在横轴上自由转动,在圆盘盘面上画有许多等距的同心圆。教师演示实验时,可以在盘面上不同位置挂砝码,为了容易得出实验结论,教师在挂砝码时有意使悬线与圆盘上画的圆相切(目的是为了能直接看出每个力的力臂),当圆盘静止时,教师分析多组实验数     

关于力矩在共点力平衡下的应用

物体在共点力 (力的作用点在一点或力的作用线相交于一点 )作用下的平衡条件为 F合= 0以及 M合 =0 .在静力学问题中 ,往往善用F合 =0这个平衡方程去解决 ,其实 ,将 M合 =0应用于静力学问题有时更显得方便和明了 .例 1　如图 1所示 .重为 G的均匀物体球受竖直挡板和斜面体的作用处于静止状态 ,试求物体球对斜面和竖直挡板的压力各是多大(θ角已知 ) .图 1　　　　　　　　图 2解　以球体为研究对象 ,其受力情况如图2所示 .以 D1 为支点 ,且设球体半径为 R,则N1 对 D1 点力矩为零 ,N2 、G对 D1 点力矩平衡 ,有N2 · Rcosθ=G· Rsinθ,…     

基于控制力矩陀螺的进动性和章动性实验

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构。介绍了Model 750型控制力矩陀螺结构组成,对装置的数学模型进行了推导,以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,分析了陀螺的进动性和章动性原理,设计了实验步骤并进行仿真验证,得到的仿真图形较好地说明了陀螺特性的现象。     

单片机在步进电机控制中的应用探索

光纤环是光纤陀螺的核心部件，光纤环的结构影响光纤陀螺的精度，利用单片机在光纤陀螺光纤环绕制中步进电机的控制电路及软件设计，实现自动控制光纤环参数的功能，达到预备环的全自动绕制和工作环的半自动绕制，自动调整步速，装置简单，运行稳定，成本低。     

选择性的控制在有机合成中的应用

本文着重讨论了有机合成中的三种选择性及其控制，并列举了几个实例说明它们在有机合成中的应用。     

摩擦补偿下基于关节力矩的笛卡尔阻抗控制

为了研究基于关节力矩信息的笛卡尔阻抗控制策略及摩擦补偿的影响,利用关节本身具有的传感器,进行了辨识谐波驱动摩擦参数、摩擦补偿和笛卡尔阻抗控制的实验研究．与传统的基于机器人末端力／力矩信息的笛卡尔阻抗控制方案不同,考虑了5种基于关节力矩的笛卡尔阻抗控制方案,包括笛卡尔空间／关节空间基于力的、笛卡尔空间／关节空间基于位置的方案和刚度控制．其中,前4种方案分别在有／无摩擦补偿的条件下进行了相应的实验验证．实验比较结果表明：对于基于关节力矩信息来实现笛卡尔阻抗控制的机器人,基于力的阻抗控制策略比基于位置的策略更适合,并且摩擦对这类笛卡尔阻抗控制的稳定性有积极影响．     

高速A/D转换芯片MAX197及其在微机系统中的应用

本文介绍高速A／D转换芯片MAX197的功能特点及其与MCS51系列单片机的连接的一种实用电路和相应的控制程序。     

基于终端滑模控制的四轮独立驱动汽车转矩分配方法

研究目的：四轮独立驱动汽车四个车轮的电机转矩可以正、反向输出,有必要对其底盘集成控制系统进行针对性设计以保证各车轮间的协调运作。集成控制系统一般可以分为上层运动控制器和下层力分配器。对于运动控制器的设计,同类研究一般采用滑模控制方法来处理汽车运动的非线性特征,其中终端滑模控制因具有高的稳态精度和有限时间收敛的特点而成为研究热点。对于力分配器的设计,通常方法不能在保证运算效率的同时考虑到执行器的约束,从而很难应用于实际。本文采用终端滑模控制方法来设计运动控制器,通过分析驾驶员操作行为从而更好地追踪理想的车辆运动目标;并提出一种简单有效的转矩分配控制策略,通过考虑轮胎附着极限从而将运动总力分配至四个车轮上。创新要点：本文创新性地将终端滑模控制应用到底盘集成控制系统以实现车辆纵向、侧向及横摆运动的联合控制;本文提出了一种新颖的转矩分配控制策略,将复杂的有约束控制分配问题分解至若干个简单的无约束分配子问题。研究方法：本文采用分层式协调控制方案（图1）,应用非奇异和全局快速终端滑模控制方法设计运动控制器,提出一种基于伪逆矩阵的有约束转矩分配策略,应用驾驶员最优预瞄加速度模型来描述和分析人-车闭环系统的运动响应,通过MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真对所设计的四轮独立驱动汽车转矩分配方法进行对比验证。所设定的三个仿真工况包括：开环方向盘角阶跃输入（图6、7及表2）、闭环双移线工况（图8–10）和闭环对开路面制动（图11–15）,分别用以测试车辆横摆、侧向及纵向方向上的动力学响应。重要结论：本文提出的基于终端滑模控制的四轮独立驱动汽车转矩分配方法将车辆的稳态转向特性由不足转向转变为中性转向,驾驶员从而?     

Novel torque ripple minimization algorithm for direct torque control of induction motor drive

To elucidate the principles of notable torque and flux ripple during the steady state of the conventional direct torque control (DTC) of induction machines, the factors of influence torque variation are examined. A new torque ripple minimization algorithm is proposed. The novel method eradicated the torque ripple by imposing the required stator voltage vector in each control cycle. The M and T axial components of the stator voltage are accomplished by measuring the stator flux error and the expected incremental value of the torque at every sampling time. The maximum angle rotation allowed is obtained. Experimental results showed that the proposed method combined with the space vector pulse width modulation(SVPWM) could be implemented in most existing digital drive controllers, offering high performance in both steady and transient states of the induction drives at full speed range. The result of the present work imphes that torque fluctuation could be eliminated by imposing proper stator voltage, and the proposed scheme could not only maintain constant switching frequency for the inverter, but also solve the heating problem and current harmonics in traditional induction motor drives.     

基于预测控制的直接转矩控制系统的研究

针对异步电动机直接转矩控制（DTC）系统在低速时由于开关频率不稳定而引起转矩脉动较大的缺点，提出了一种预测控制方法。该方法根据转矩和定子磁链的误差来确定应该施加的参考电压矢量，最后利用空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法来合成该矢量，这样即保证了逆变器的开关频率恒定，从而大大降低转矩脉动。仿真结果表明，在低速下定子磁链轨迹近似为圆，转矩脉动不明显。     

Application of direct torque control to electric screw presses for speeding up torque response and reducing starting current

Fast response and stable torque output are crucial to the performance of electric screw presses. This paper describes the design of a direct torque control （DTC） system for speeding up torque response and reducing the starting current of electric screw presses and its application to the J58K series of numerical control electric screw presses with a dual-motor drive. The DTC drive system encompasses speed control, torque reference control, and switching frequency control. Comparison of the DTC dual-AC induction motor drive with corresponding AC servo motor drive showed that for the J58K-315 electric screw press, the DTC drive system attains a higher maximum speed （786 r/min） within a shorter time （1.13 s） during a 250 nun stroke and undergoes smaller rise in temperature （42.0 ℃） in the motor after running for 2 h at a 12 min-1 strike frequency than the AC servo motor drive does （751 r/min within 1.19 s, and 50.6 ℃ rise）. Moreover, the DTC AC induction motor drive, with no need for a tachometer or position encoder to feed back the speed or position of the motor shaft, enjoys increased reliability in a strong-shock work environment.     

输入力矩受限空间机械臂的鲁棒自适应控制

讨论了在输入力矩受限情况下,载体位置、姿态均不受控制的漂浮基空间机械臂系统的鲁棒自适应控制问题．建立了系统的动力学方程,并借助增广变量法,成功地克服了空间机械臂系统鲁棒自适应控制方案设计的难点,设计了一种增广鲁棒自适应控制器,并应用李雅普诺夫直接方法对控制方案的渐进稳定性条件作了证明．通过系统数值仿真,证实了控制方法的有效性．     

一种减小无刷直流电机转矩脉动的广角波控制方法

In order to deal with torque pulsation problem caused by traditional control method for brushless DC （BLDC） motor and to achieve high precision and good stability, a novel control strategy is proposed. Compared with the traditional control scheme, by using phase voltage as a control objective and making waveform of phase current approximately quasi-sinusoidal, torque ripple of BLDC motor is reduced from the original 14% to 3.4%, while toque is increased by 3.8%. Furthermore, by detecting zero-crossings of back electromotive force （BEMF） with non-conducting phases, sensorless control is realized. The new control strategy is simple. It can minimize torque ripple, increase torque, and realize sensorless control for BLDC motor. Simulation and experiments show good performance of BLDC motor by using the new control method.     

数控机床进给传动系统定位误差的实验研究

通过对立式加工中心进给传动系统的受力变形及热变形的实测，分析比较了典型系统的定位误差，用直线光栅尺配合旋转编码器可提高进给定位的精度．     

反推自适应控制与滑模控制在交流伺服电机中的应用比较

针对AC伺服电机系统,在转矩及转动惯量变化情况下,对比反推自适应控制和滑膜控制两种方法在系统参数变化和阻力扰动的鲁棒性。仿真情况包括理想模型、摩擦力扰动、执行器饱和等。仿真结果表明反推自适应控制对系统变化具有很强鲁棒性,但是更容易受到执行器饱和影响;滑模控制方法更容易实现,但是在摩擦扰动存在情况下,振动式冲击难以消除。     

两轮自平衡机器人的滑模控制方法研究

基于拉格朗日函数法建立了机器人的动力模型,并基于滑模控制方法设计了机器人的鲁棒控制器,实现了机器人的平衡、转向和行走等控制任务。滑模控制器是一种鲁棒控制方法,当进入滑模态后,控制能够保证机器人在外力干扰和参数变化等情况下依旧保持控制性能。通过MATLAB和ADAMS联合仿真环境,控制器的控制效果得到了验证,证明了所设计的控制方法是可行的,能够达到所要求的控制性能。     

过程控制系统实验创新模式探讨

学生能力的培养和素质的提高需要在一个循序渐进、系统知识体系的传授中逐渐培养出来。注重学生理论知识的获得,把实验课程教学贯穿在整个教学活动中,强化实验内容的知识结构设计,理论教学链和实践教学链有机结合的教学模式,使学生个人的潜在能力得到充分发挥,学习的主动性和创造性得到有效发展。同时提高了专业课程教学效果和质量,提高了工科毕业生的就业率,对高素质人才培养和创新能力提升奠定了基础。