This paper sets up a robotic manipulator model on slewing crane. The model can synthetically describe the dynamic behavior of the load of slewing crane in rotating, elevating and hoisting motions. The dynamic equation...This paper sets up a robotic manipulator model on slewing crane. The model can synthetically describe the dynamic behavior of the load of slewing crane in rotating, elevating and hoisting motions. The dynamic equations of the system are recursively derived by a Newton Euler method. The dynamic behavior of the load of slewing crane in rotating motion is simulated on a computer. The method of robotic dynamics to derive the dynamic equations of the swing of load is accurate and convenient and it has good regularity. The result of the study provides a base in theory on design of crane and an accurate mathematical model for controlling the swing of load.展开更多
巡检机器人在风载荷作用下会发生一定的摆动,从而导致巡检结果准确性和可靠性降低,参考旋翼类飞行器设计了巡检机器人在风载荷下的平衡机构.首先,利用电机的动力学方程推导电机电压和转速之间的传递函数,使用叶素法建立旋翼产生的升力...巡检机器人在风载荷作用下会发生一定的摆动,从而导致巡检结果准确性和可靠性降低,参考旋翼类飞行器设计了巡检机器人在风载荷下的平衡机构.首先,利用电机的动力学方程推导电机电压和转速之间的传递函数,使用叶素法建立旋翼产生的升力与旋翼转速之间的关系,从而建立平衡机构的输入电压和输出升力之间的联系.其次,分析不同方向的风载荷对巡检机器人工作状态的影响,建立了巡检机器人在横向风载荷下的摆动数学模型.最后,将模糊PID(proportional integral derivative)应用于平衡机构的控制中,开展了巡检机器人的数值仿真和样机实验.结果表明:所设计的平衡机构可以有效抑制巡检机器人在风载荷中的摆动.展开更多
针对四旋翼无人机吊挂系统的负载摆动抑制和轨迹跟踪问题,提出一种线性自抗扰控制器(Liner Active Disturbance Rejection Controller,LADRC)的轨迹跟踪控制方法。首先,考虑到四旋翼吊挂负载耦合飞行的未知外界扰动与模型的动态不确定性...针对四旋翼无人机吊挂系统的负载摆动抑制和轨迹跟踪问题,提出一种线性自抗扰控制器(Liner Active Disturbance Rejection Controller,LADRC)的轨迹跟踪控制方法。首先,考虑到四旋翼吊挂负载耦合飞行的未知外界扰动与模型的动态不确定性,为飞行器的姿态、位置设计线性自抗扰控制器,通过扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)观测负载摆动和环境干扰对机体的扰动,并对控制量进行相应补偿,来抑制外界和负载摆动给机体带来的干扰,保证无人机飞行过程中的稳定性。其次,针对四旋翼无人机吊挂系统在飞行过程中负载摆角过大的问题,设计加速度规划摆角抑制算法,通过摆角的实时反馈对四旋翼无人机的位置轨迹输入进行路径规划,实现飞行过程中负载摆动的抑制。最后,通过仿真结果证明该控制方法对飞行器的位置及姿态控制效果较好,同时验证了所提的轨迹规划方法能够有效抑制吊挂物的摆动,且对干扰的鲁棒性较强。展开更多
针对四旋翼无人机吊挂负载系统传统建模方法(牛顿-欧拉/拉格朗日)建模步骤繁琐、计算效率低以及负载摆动稳定时间过长的问题。首先,提出一种基于Kane法建立四旋翼吊挂系统动力学模型的方法。该方法无需分析牛顿-欧拉法中的理想约束反力...针对四旋翼无人机吊挂负载系统传统建模方法(牛顿-欧拉/拉格朗日)建模步骤繁琐、计算效率低以及负载摆动稳定时间过长的问题。首先,提出一种基于Kane法建立四旋翼吊挂系统动力学模型的方法。该方法无需分析牛顿-欧拉法中的理想约束反力,也不必计算拉格朗日法中的动力学函数及其导数。在此基础上,设计一种基于自适应矩估计-神经网络-PID(Adaptive Moment Estimation-Neural Network-PID,Adam-NN-PID)的抗摆控制器,并搭配一种摆角-位移控制策略,以实现负载快速稳定;最后,在仿真环节中,对系统加入多种风扰,以研究抗摆控制器的动态控制效果。仿真结果表明:相较于传统PID和BPNN-PID摆角控制器,基于Adam-NN-PID设计的抗摆控制器,能更快速的使负载稳定,并且负载摆动幅度更小。展开更多
文摘This paper sets up a robotic manipulator model on slewing crane. The model can synthetically describe the dynamic behavior of the load of slewing crane in rotating, elevating and hoisting motions. The dynamic equations of the system are recursively derived by a Newton Euler method. The dynamic behavior of the load of slewing crane in rotating motion is simulated on a computer. The method of robotic dynamics to derive the dynamic equations of the swing of load is accurate and convenient and it has good regularity. The result of the study provides a base in theory on design of crane and an accurate mathematical model for controlling the swing of load.
文摘巡检机器人在风载荷作用下会发生一定的摆动,从而导致巡检结果准确性和可靠性降低,参考旋翼类飞行器设计了巡检机器人在风载荷下的平衡机构.首先,利用电机的动力学方程推导电机电压和转速之间的传递函数,使用叶素法建立旋翼产生的升力与旋翼转速之间的关系,从而建立平衡机构的输入电压和输出升力之间的联系.其次,分析不同方向的风载荷对巡检机器人工作状态的影响,建立了巡检机器人在横向风载荷下的摆动数学模型.最后,将模糊PID(proportional integral derivative)应用于平衡机构的控制中,开展了巡检机器人的数值仿真和样机实验.结果表明:所设计的平衡机构可以有效抑制巡检机器人在风载荷中的摆动.
文摘针对四旋翼无人机吊挂系统的负载摆动抑制和轨迹跟踪问题,提出一种线性自抗扰控制器(Liner Active Disturbance Rejection Controller,LADRC)的轨迹跟踪控制方法。首先,考虑到四旋翼吊挂负载耦合飞行的未知外界扰动与模型的动态不确定性,为飞行器的姿态、位置设计线性自抗扰控制器,通过扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)观测负载摆动和环境干扰对机体的扰动,并对控制量进行相应补偿,来抑制外界和负载摆动给机体带来的干扰,保证无人机飞行过程中的稳定性。其次,针对四旋翼无人机吊挂系统在飞行过程中负载摆角过大的问题,设计加速度规划摆角抑制算法,通过摆角的实时反馈对四旋翼无人机的位置轨迹输入进行路径规划,实现飞行过程中负载摆动的抑制。最后,通过仿真结果证明该控制方法对飞行器的位置及姿态控制效果较好,同时验证了所提的轨迹规划方法能够有效抑制吊挂物的摆动,且对干扰的鲁棒性较强。
文摘针对四旋翼无人机吊挂负载系统传统建模方法(牛顿-欧拉/拉格朗日)建模步骤繁琐、计算效率低以及负载摆动稳定时间过长的问题。首先,提出一种基于Kane法建立四旋翼吊挂系统动力学模型的方法。该方法无需分析牛顿-欧拉法中的理想约束反力,也不必计算拉格朗日法中的动力学函数及其导数。在此基础上,设计一种基于自适应矩估计-神经网络-PID(Adaptive Moment Estimation-Neural Network-PID,Adam-NN-PID)的抗摆控制器,并搭配一种摆角-位移控制策略,以实现负载快速稳定;最后,在仿真环节中,对系统加入多种风扰,以研究抗摆控制器的动态控制效果。仿真结果表明:相较于传统PID和BPNN-PID摆角控制器,基于Adam-NN-PID设计的抗摆控制器,能更快速的使负载稳定,并且负载摆动幅度更小。
文摘为了实现桥式起重机小车的准确定位和尽快消除吊重摇摆,研究吊重摇摆的规律和影响因素.根据小车吊重系统三维动力学方程建立了吊重二自由度摆角的数学模型.动态仿真结果表明:小车运行加(减)速度对摆角的影响比绳长显著,加(减)速度增大1倍时,摆角和摆速分别约增大0.12 rad和0.164 rad/s;绳长增加2 m时,摆角和摆速无明显变化,吊重自由摆动周期约增加1.3 s.
