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考虑非线性摩擦模型的机器人动力学参数辨识 被引量:22
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作者 席万强 陈柏 +2 位作者 丁力 吴洪涛 谢本华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期393-399,共7页
针对机器人动力学参数辨识的问题,提出了一种基于人工蜂群算法的辨识方法。考虑到关节摩擦特性,引入非线性摩擦模型,推导了机器人动力学模型的非线性形式。设计满足速度、加速度边界条件的五阶傅里叶级数作为激励轨迹来采集实验数据;利... 针对机器人动力学参数辨识的问题,提出了一种基于人工蜂群算法的辨识方法。考虑到关节摩擦特性,引入非线性摩擦模型,推导了机器人动力学模型的非线性形式。设计满足速度、加速度边界条件的五阶傅里叶级数作为激励轨迹来采集实验数据;利用人工蜂群算法,以蜂群为搜索单位,通过群体间的信息交流方式与优胜劣汰机制,对模型中的未知参数进行了辨识。最后,对得到的辨识模型进行了分析与验证,结果表明通过辨识得到关节预测力矩与测量力矩有较高的匹配度,所建立的非线性模型能够更好地描述机器人的动力学特性。 展开更多
关键词 机器人 参数辨识 线性摩擦模型 人工蜂群算法
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基于非线性摩擦力模型和WLS-CS算法的机器人动力学参数辨识
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作者 梁艳阳 黄子健 +2 位作者 孙伟霖 石峰 钟铭溪 《机电工程技术》 2024年第9期169-172,共4页
为了实现对工业机器人的高精度控制,需要一个高精度的动力学模型,因此要对动力学参数进行精准辨识。提出一种基于非线性摩擦力模型和加权最小二乘法与布谷鸟算法(WLS-CS)结合的动力学参数辨识方法。首先通过Newton-Euler法进行机器人的... 为了实现对工业机器人的高精度控制,需要一个高精度的动力学模型,因此要对动力学参数进行精准辨识。提出一种基于非线性摩擦力模型和加权最小二乘法与布谷鸟算法(WLS-CS)结合的动力学参数辨识方法。首先通过Newton-Euler法进行机器人的动力学建模,结合非线性摩擦力模型,完成机器人全动力学模型的建模。设计5阶有限项傅里叶级数作为激励轨迹,并优化激励轨迹参数。使用加权最小二乘法对动力学参数进行初步辨识。辨识结果作为布谷鸟算法的初始解范围,结合Levy飞行与巢穴的优胜劣汰机制,寻找到动力学参数辨识的全局最优解。更换轨迹对机器人全动力学模型进行验证,计算机器人的仿真力矩,并与实验力矩反馈值进行对比。结果表明上述方法辨识的动力学参数辨识精度的残差方根(RMS)值下降8.6%,可以建立精确度较高的动力学模型。 展开更多
关键词 动力学参数辨识 工业机器人 线性摩擦模型 最小二乘法 布谷鸟算法
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基于非线性摩擦模型参数观测器的自适应摩擦补偿方法的研究 被引量:4
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作者 曾鸣 王忠山 王学智 《航空精密制造技术》 2005年第3期17-22,共6页
通过摩擦补偿的分析提出了一种基于非线性摩擦模型参数观测器的自适应摩擦补偿方法,从工程实用角度出发采用的是库仑加粘滞的摩擦模型,设计了两个观测器实现对库仑摩擦系数和粘滞摩擦系数的估计,并用MATLAB软件对转台工作状态进行了仿真... 通过摩擦补偿的分析提出了一种基于非线性摩擦模型参数观测器的自适应摩擦补偿方法,从工程实用角度出发采用的是库仑加粘滞的摩擦模型,设计了两个观测器实现对库仑摩擦系数和粘滞摩擦系数的估计,并用MATLAB软件对转台工作状态进行了仿真,结果表明此观测器有良好的自适应补偿性能。 展开更多
关键词 线性摩擦模型参数观测器 库仑摩擦 粘滞摩擦 位置信号
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机械臂动力学分析及关节非线性摩擦模型建立 被引量:31
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作者 段书用 李昌洛 +1 位作者 韩旭 刘桂荣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期18-28,共11页
现有研究大多采用分段线性组合而成的拟非线性摩擦模型来描述机械臂各关节摩擦力矩大小及其分布,忽略了低速区关节摩擦的实际非线性变化,而该非线性变化恰恰是影响机械臂轨迹精度及稳定性的关键因素之一。基于此,着重研究机械臂关节非... 现有研究大多采用分段线性组合而成的拟非线性摩擦模型来描述机械臂各关节摩擦力矩大小及其分布,忽略了低速区关节摩擦的实际非线性变化,而该非线性变化恰恰是影响机械臂轨迹精度及稳定性的关键因素之一。基于此,着重研究机械臂关节非线性摩擦模型及其对机械臂末端轨迹的影响。对多关节机械臂进行几何机构建模,对任意设定的机械臂理想运动轨迹,通过机构运动学分析得到各关节的角位移、角速度和角加速度。考虑非线性摩擦,建立高可靠性的关节非线性摩擦的一般模型。对给定的理想运动轨迹下的角位移、角速度和角加速度进行Newton-Euler反向动力学分析,从而得到各关节的非线性驱动力矩。基于一般非线性摩擦模型,将得到的驱动力矩代入正向动力学模型中得到机械臂末端实际的运动轨迹。通过上述分析步骤,深入研究各关节在不同类型驱动力矩组合条件下对机械臂末端运动轨迹、及各关节角位移的影响。研究结果表明机械臂各关节的不同摩擦形式对末端运行轨迹影响显著,各关节驱动力矩的变化对其相邻关节的角位移也有明显影响。 展开更多
关键词 机械臂 线性摩擦模型 动力学建模 Newton-Euler法 正-反向动力学 机械臂运动学 运动轨迹
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基于线性摩擦模型的水力机械测压管路特性 被引量:7
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作者 张飞 郭磊 +1 位作者 宫让勤 周健 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1725-1730,共6页
针对水力机组压力及压力脉动监测过程中传感器示值不能真实反映流道内真实情况的问题,模拟电路理论对测压管路进行建模,获得了测压管路末端与实际测点始端位置处的传递函数。在此基础上,采用线性摩擦模型对参数进行计算,研究了不同管路... 针对水力机组压力及压力脉动监测过程中传感器示值不能真实反映流道内真实情况的问题,模拟电路理论对测压管路进行建模,获得了测压管路末端与实际测点始端位置处的传递函数。在此基础上,采用线性摩擦模型对参数进行计算,研究了不同管路长度、不同管路半径情况下的测压管路的频率幅值响应特性,研究结果表明:目前水力机械长测压管路对实际测点的压力具有明显的放大效应;随着管长的增大,特征频率的阶数明显增多;一阶临界频率与管长成反比例关系;测压管路内径不影响频率幅值响应关系。研究结果为测压管路的设计提供了指导,解释了目前调保计算验证时测量值误差大的原因。 展开更多
关键词 水力机械 测压管路 线性摩擦模型 频率幅值响应 特征频率
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高加速度运动系统的非线性摩擦前馈补偿控制 被引量:2
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作者 崔晶 王思宇 楚中毅 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期77-85,共9页
高加速度运动系统中非线性摩擦的建模补偿对提高轨迹跟踪性能至关重要。本文针对传统参数化模型难以准确预估高加速度运动启停阶段摩擦过冲等非线性摩擦的问题,在传统模型结构的基础上,结合扩展Stribeck模型,提出一种扩展参数化模型,模... 高加速度运动系统中非线性摩擦的建模补偿对提高轨迹跟踪性能至关重要。本文针对传统参数化模型难以准确预估高加速度运动启停阶段摩擦过冲等非线性摩擦的问题,在传统模型结构的基础上,结合扩展Stribeck模型,提出一种扩展参数化模型,模型参数的训练和学习样本源于高精度迭代学习控制获取的有限轨迹下非线性摩擦前馈补偿数据,并采用Levenberg-Marquardt算法拟合模型参数。最后,在音圈电机驱动的高加速定位平台上针对不同运动轨迹进行了实验验证。结果表明,该方法能够克服传统参数化模型难以消除高加速度启停阶段摩擦过冲等非线性摩擦对轨迹跟踪精度的影响;且与迭代学习控制的轨迹跟踪精度接近,有效避免了迭代学习泛化性差等问题,可实现工作空间下任意轨迹的摩擦补偿。 展开更多
关键词 高加速度运动 线性摩擦模型 前馈补偿 轨迹跟踪控制
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机器人动力学模型识别新方法
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作者 毕德学 孙国强 许增朴 《天津科技大学学报》 CAS 2007年第1期37-40,58,共5页
准确的动力学模型在先进的机器人轨迹跟踪控制中扮演了一个非常重要的角色.通过分析关节的非线性摩擦力的特点,提出了一种新颖的机器人动力学模型识别途径.同时应用最小均方差方法和支持向量机算法,可以准确地识别机器人的线性和非线... 准确的动力学模型在先进的机器人轨迹跟踪控制中扮演了一个非常重要的角色.通过分析关节的非线性摩擦力的特点,提出了一种新颖的机器人动力学模型识别途径.同时应用最小均方差方法和支持向量机算法,可以准确地识别机器人的线性和非线性耦合的动力学模型.对一自由度机器人系统的实验结果表明,相对于传统方法,其动力学模型的建模精度更高. 展开更多
关键词 动力学识别 线性摩擦模型 支持向量机 机器人
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双凹摩擦摆隔震烟风道结构地震响应 被引量:1
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作者 冯若愚 陈瑛 +1 位作者 王辉 柏洁 《力学与实践》 北大核心 2017年第5期472-478,共7页
传统烟风道板式滑动支座可减少道体热胀冷缩时的摩擦阻力,但抗震耗能能力不足,缺少变形后的复位能力,且会约束道体的转动而可能导致结构破坏.将摩擦摆隔震支座用于烟风道,可同时具有热滑移、隔震功能,允许道体在温度作用下自由转动.本... 传统烟风道板式滑动支座可减少道体热胀冷缩时的摩擦阻力,但抗震耗能能力不足,缺少变形后的复位能力,且会约束道体的转动而可能导致结构破坏.将摩擦摆隔震支座用于烟风道,可同时具有热滑移、隔震功能,允许道体在温度作用下自由转动.本文对烟风道采用双凹摩擦摆中间隔震的结构体系地震响应进行了研究,建立了横向地震作用下简化的三自由度地震响应分析模型,其中双凹摩擦摆采用三线性滞回模型,推导了一阶状态空间微分运动方程.该模型的分析结果与有限元实体模型分析结果非常接近.利用简化模型研究了不同场地类别、不同强度地震激励作用下双凹摩擦摆的恢复力特点及隔震效果,结果表明:与非隔震结构相比,双凹摩擦摆隔震的烟风道的道体反力、支架剪力均得到了控制. 展开更多
关键词 隔震 烟风道 双凹摩擦 线性滞回模型
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采用ABC算法的关节机器人动力学参数辨识 被引量:8
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作者 陈柏 管亚宇 +2 位作者 吴洪涛 谢本华 丁亚东 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期736-743,共8页
实验辨识机器人动力学参数是获取基于模型的控制器参数的主要方式。针对一般方法仅能辨识线性动力学模型从而辨识精度不高的问题,提出采用人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法辨识机器人动力学模型。通过Newton-Euler法建立关节型... 实验辨识机器人动力学参数是获取基于模型的控制器参数的主要方式。针对一般方法仅能辨识线性动力学模型从而辨识精度不高的问题,提出采用人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法辨识机器人动力学模型。通过Newton-Euler法建立关节型机器人的刚体动力学模型,并用低速动态特性更佳的非线性摩擦模型描述关节间摩擦特性,代替传统的库仑-黏性摩擦模型。优化辨识实验所用的激励轨迹,采集实验数据进行必要的预处理后,采用ABC算法辨识机器人动力学参数。结果表明,ABC算法能够精确辨识动力学参数,基于辨识结果的预测力矩抑制了误差峰值的出现。应用辨识结果设计基于模型的前馈控制器,实验结果表明基于模型的控制器能够提高轨迹跟踪精度。 展开更多
关键词 参数辨识 基于模型的前馈控制 人工蜂群算法 线性摩擦模型
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基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量 被引量:3
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作者 李刚 李锋 +1 位作者 丁孺琦 木学山 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期140-152,共13页
为满足液压机械臂在复杂环境下高精度的作业要求,需使其具备一个精确的力测量系统。由于液压机械臂工作环境复杂且末端接触负载大,力传感器容易受到破坏,因此,针对液压机械臂无末端力传感器的末端力精确感知的难题,以3自由度液压重载机... 为满足液压机械臂在复杂环境下高精度的作业要求,需使其具备一个精确的力测量系统。由于液压机械臂工作环境复杂且末端接触负载大,力传感器容易受到破坏,因此,针对液压机械臂无末端力传感器的末端力精确感知的难题,以3自由度液压重载机械臂为研究对象,提出了基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量方法。本研究通过有限傅里叶级数模型设计激励轨迹,并采用递推最小二乘法辨识机械臂动力学参数。以非线性摩擦力矩模型代替库伦粘性摩擦模型,提升机械臂动力学模型精度。建立神经网络关节力矩补偿模型,减小不确定因素对液压机械臂动力学模型精度的影响。搭建AMESim/Simulink联合仿真模型,设计液压机械臂末端运行三角形轨迹,验证了本研究提出的动力学模型精度较高。分别在液压机械臂末端的水平方向和竖直方向施加500 N的恒力负载和0~500 N的变力负载,在恒力负载下,水平方向和竖直方向的末端力软测量精度分别为4.84%、2.79%;变力负载下,水平方向和竖直方向的末端力软测量精度分别可达5.73%、4.81%。通过与未优化前的末端力软测量精度对比,验证了本研究提出的基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量模型可有效提高末端力软测量的精度。 展开更多
关键词 液压机械臂 参数辨识 线性摩擦模型 关节力矩补偿 末端力软测量
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基于直接约束法的预应力构件张拉全过程分析方法
11
作者 梁天福 《世界桥梁》 北大核心 2015年第4期69-73,共5页
为准确模拟预应力构件张拉过程中预应力筋与混凝土之间的相互作用,引入一种基于直接约束法的张拉全过程分析方法。该方法运用MSC.MARC软件建立预应力构件模型,混凝土和预应力筋采用三维实体单元模拟,定义库仑双线性模型为混凝土和预应... 为准确模拟预应力构件张拉过程中预应力筋与混凝土之间的相互作用,引入一种基于直接约束法的张拉全过程分析方法。该方法运用MSC.MARC软件建立预应力构件模型,混凝土和预应力筋采用三维实体单元模拟,定义库仑双线性模型为混凝土和预应力筋之间的摩擦本构关系,利用直接约束法描述接触关系,进行预应力张拉全过程分析。采用该方法对2个预应力构件模型进行预应力构件张拉全过程分析,将模拟计算值、试验实测值和按设计规范计算的理论值进行对比,结果表明该方法模拟的有效预应力值与实测值、理论值吻合较好,验证了该方法的准确性。 展开更多
关键词 预应力混凝土结构 有效预应力 库仑双线性摩擦模型 直接约束法 接触分析 摩擦损失 数值模拟
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林木果球采收机械臂动力学参数辨识及补偿 被引量:3
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作者 赵月 刘亚秋 +3 位作者 徐妍 刘勋 房立金 张华良 《森林工程》 北大核心 2023年第3期150-160,171,共12页
由于林木果球采收机械臂的工作场景复杂,对机械臂控制精准度的要求越来越高,研究机械臂动力学模型对其控制精度的影响非常重要。为提升机械臂的控制精度,提出一种在优化后的激励轨迹下基于最小二乘法和高斯混合模型(GMM)的3次迭代整体... 由于林木果球采收机械臂的工作场景复杂,对机械臂控制精准度的要求越来越高,研究机械臂动力学模型对其控制精度的影响非常重要。为提升机械臂的控制精度,提出一种在优化后的激励轨迹下基于最小二乘法和高斯混合模型(GMM)的3次迭代整体参数辨识方法。该方法以6自由度机械臂构型为例,通过建立动力学模型及QR(正交三角)分解得到最小参数集;通过轨迹优化算法得到激励轨迹的优化参数,进而得到优化的激励轨迹;得到轨迹后,依次对关节力矩采用迭代加权最小二乘法进行理论辨识,构建区分关节高、低速的非线性模型对机械臂非线性摩擦力进行拟合,用GMM算法来补偿无法精确建模的不确定力矩分量。在COMAN R5机械臂上进行试验测试,结果表明,所提出的轨迹参数优化方法将条件数从329减少到193,力矩残差的平均均方根从9.53降低到6.14,从而证明激励轨迹和辨识方案的可行性和有效性。 展开更多
关键词 林木果球采收机械臂 三次迭代动力学参数辨识 激励轨迹 线性摩擦模型 GMM补偿算法
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Low-speed instability analysis for hydraulic motor based on nonlinear dynamics 被引量:4
13
作者 LIN Rong-chuan WEI Sha-sha YUAN Xiao-ling 《Journal of Coal Science & Engineering(China)》 2010年第3期328-332,共5页
A nonlinear dynamics model and a mathematical expression were set up to investigatethe mechanism and conditions of vibration creep acceleration.The model showsthat hydraulic spring and nonlinear friction are major fac... A nonlinear dynamics model and a mathematical expression were set up to investigatethe mechanism and conditions of vibration creep acceleration.The model showsthat hydraulic spring and nonlinear friction are major factors that can affect low-speed instability.The mathematic model was established to obtain the change rule of speed andinstantaneous acceleration of the hydraulic motor.Then, Matlab was used to simulate theeffect of nonlinear friction force and hydraulic motor parameters such as coefficient of leakand compression ratio, etc., under low speed.Finally, some measures were proposed toimprove the low-speed stability of the hydraulic motor. 展开更多
关键词 hydraulic motor nonlinear dynamics hydraulic spring vibration creep accel- eration computer simulation
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Prediction and optimization of process parameter of friction stir welded AA5083-H111 aluminum alloy using response surface methodology 被引量:26
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作者 R.Palanivel P.Koshy Mathews 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第1期1-8,共8页
A systematic approach was presented to develop the empirical model for predicting the ultimate tensile strength of AA5083-H111 aluminum alloy which is widely used in ship building industry by incorporating friction st... A systematic approach was presented to develop the empirical model for predicting the ultimate tensile strength of AA5083-H111 aluminum alloy which is widely used in ship building industry by incorporating friction stir welding(FSW) process parameters such as tool rotational speed,welding speed,and axial force.FSW was carried out considering three-factor five-level central composite rotatable design with full replications technique.Response surface methodology(RSM) was applied to developing linear regression model for establishing the relationship between the FSW process parameters and ultimate tensile strength.Analysis of variance(ANOVA) technique was used to check the adequacy of the developed model.The FSW process parameters were also optimized using response surface methodology(RSM) to maximize the ultimate tensile strength.The joint welded at a tool rotational speed of 1 000 r/min,a welding speed of 69 mm/min and an axial force of 1.33 t exhibits higher tensile strength compared with other joints. 展开更多
关键词 friction stir welding design expert design of experiments analysis of variance (ANOVA) response surfacemethodology (RSM) optimization
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