基于柔性关节的草莓收获机器人自平衡系统设计

1

作者 陆冬进 龚盛铭 +1 位作者 瞿瑜珑 黄嘉赟 《中国农机装备》 2023年第2期2-8,共7页

随着现代农业作业精细化发展,用于搭载农业作业工具的作业平台的行走机构要求具有更高的稳定性。以草莓采摘机器人行走机构为研究对象,在复杂的田间作业中,针对草莓采摘机器人行走机构会由于超静定问题产生“虚腿”现象,造成平台晃动甚... 随着现代农业作业精细化发展,用于搭载农业作业工具的作业平台的行走机构要求具有更高的稳定性。以草莓采摘机器人行走机构为研究对象,在复杂的田间作业中,针对草莓采摘机器人行走机构会由于超静定问题产生“虚腿”现象,造成平台晃动甚至倾覆,设计了一种用于解决行走机构“虚腿”问题的自平衡系统,在保证支腿刚度的前提下,基于柔性关节传感器设计了轻负载动态自平衡系统。通过对支腿足端压力进行实时监测,避免“虚腿”出现,保证平台作业的稳定性。利用Matlab搭建模型进行仿真分析,表明模糊PID控制较常规PID控制在行走机构非线性系统中具有更好的控制性能。越障试验结果证明,研制的自平衡系统具有良好的平衡性能。 展开更多

关键词 柔性关节 传感器 虚腿 行走机构 自平衡系统

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一种自平衡系统的电路设计与实现 被引量：1

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作者 李秀莲 周照君 《集成电路应用》 2022年第2期26-28,共3页

基于高精度与柔性电动驱动系统与平台组合,设计一种高效率的平台自平衡系统。通过陀螺仪对角度状态参数的实时测量,同时角度(指北仪)传感器跟踪补正,进行整体控制,伺服驱动器驱动伺服电机作用于十字滑台,使系统(天线杆体)保持水平平衡... 基于高精度与柔性电动驱动系统与平台组合,设计一种高效率的平台自平衡系统。通过陀螺仪对角度状态参数的实时测量,同时角度(指北仪)传感器跟踪补正,进行整体控制,伺服驱动器驱动伺服电机作用于十字滑台,使系统(天线杆体)保持水平平衡。采用自动控制模式,在FPGA芯片的控制下,通过PID算法反方向推动两轴伺服电机,对XY平面方向进行插补,运动中实现动态平衡。 展开更多

关键词 平台自平衡系统 角度传感器 伺服电机

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涡流检测中自平衡系统的研究和设计

3

作者 曹钊滨 宋文爱 +1 位作者 杨录 李文强 《计算机测量与控制》 北大核心 2013年第3期560-562,共3页

涡流检测中电路信号中噪声的幅值大于检测信号时,对检测信号的幅值和相位的测量造成很大的测量误差;自平衡系统采用硬件合成信号的方法滤除涡流检测信号中的噪声信号,极大地提高了检测信号的精度和系统的抗干扰能力;同时给出了自平衡系... 涡流检测中电路信号中噪声的幅值大于检测信号时,对检测信号的幅值和相位的测量造成很大的测量误差;自平衡系统采用硬件合成信号的方法滤除涡流检测信号中的噪声信号,极大地提高了检测信号的精度和系统的抗干扰能力;同时给出了自平衡系统的硬件电路图,介绍了各部分的软硬件设计;对系统进行实测,灵敏度达到±15mV,取得了较好的效果,具有良好的工程应用前景。 展开更多

关键词 自平衡系统 涡流检测 电桥电路 小波去噪

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利用特定矩形波辨识自平衡系统的模型

4

作者 唐明 《深圳信息职业技术学院学报》 2011年第1期63-65,71,共4页

特定矩形波信号实质是由一个从零时刻开始的阶跃信号和一个从阶跃响应的拐点时刻开始的负阶跃信号共同合成。采用此信号作为输入信号,可有效避免阶跃响应试验在现场难实现的问题。本文利用特定矩形波信号作用于待辨识的自平衡系统,通过... 特定矩形波信号实质是由一个从零时刻开始的阶跃信号和一个从阶跃响应的拐点时刻开始的负阶跃信号共同合成。采用此信号作为输入信号,可有效避免阶跃响应试验在现场难实现的问题。本文利用特定矩形波信号作用于待辨识的自平衡系统,通过提取过渡过程曲线上特定时刻的位置时间信息,辨识出系统的参数,从而得到该自平衡系统的模型。 展开更多

关键词 特定矩形波 自平衡系统 模型辨识

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塔机旋摆小车四连杆式吊重自平衡系统研究 被引量：1

5

作者 李斌 王甜 刘庆 《建筑机械》 2019年第4期71-75,80,共6页

介绍塔机旋摆小车的一种吊重自平衡系统,采用四连杆结构的工作原理,实现绕过旋摆小车摆动横梁两端起升绳导向滑轮的起升钢丝绳拉力不相等时旋摆小车自身的平衡功能,并且对该种自平衡系统进行了原理和受力研究。分析旋摆小车在摆动过程... 介绍塔机旋摆小车的一种吊重自平衡系统,采用四连杆结构的工作原理,实现绕过旋摆小车摆动横梁两端起升绳导向滑轮的起升钢丝绳拉力不相等时旋摆小车自身的平衡功能,并且对该种自平衡系统进行了原理和受力研究。分析旋摆小车在摆动过程中的极限位置以及各夹角和各部分杆长的关系。使用MATLAB软件绘制相应的关系图,为四连杆式吊重自平衡系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 塔机 旋摆小车 四连杆结构 自平衡系统

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自行走钻具给进系统中支撑机构的仿生增效研究

6

作者 高科 刘正豪 +4 位作者 秦小琳 闻育民 张宗正 李旭 赵研 《钻探工程》 2024年第5期24-35,共12页

随着地下浅层资源的逐渐枯竭,人们逐渐向地下更深部位寻求能源。为应对钻井过程中地下岩层的恶劣环境,提出自平衡钻进系统和仿生自行走钻具给进系统,将压力驱动装置移至地下。本文为解决自行走钻具给进系统中支撑机构的增效问题,通过分... 随着地下浅层资源的逐渐枯竭,人们逐渐向地下更深部位寻求能源。为应对钻井过程中地下岩层的恶劣环境,提出自平衡钻进系统和仿生自行走钻具给进系统,将压力驱动装置移至地下。本文为解决自行走钻具给进系统中支撑机构的增效问题,通过分析蜣螂头部表面非光滑结构对自行走钻具给进系统增阻机构表面进行仿生设计,并对其增阻性能以及对井壁的损伤进行了模拟仿真分析,同时对其摩擦磨损性能进行了实验测试,研究了不同仿生结构的增阻及减小磨损的效果。结果表明:蜣螂头部凸包间距与直径的比值在1.50左右,中间部位凸包的直径与对应蜣螂头部长度的比值在1∶142~1∶133,且在1∶138附近出现的概率较大,两边凸包的直径与对应蜣螂头部长度的比值在1:173~1∶158之间,且在1∶167附近出现的概率较大,中间部位凸包所占比例在45%左右,两侧所占比例基本相同;仿生结构设计的间距与直径比值在1.50附近时,有良好的增阻效果;相同凸包直径条件下,间距越大,对井壁的损伤越大;正三角形排布为仿生单元增阻效果最佳的排布方式,矩形排布会增大对井壁的损伤,同时降低增阻效果;同心圆形排布对井壁的损伤最大,增阻效果最差。 展开更多

关键词 仿生增阻 自行走钻具 增阻机构 自平衡钻进系统 给进系统

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两轮自平衡小车系统制作研究 被引量：18

7

作者 蒋纬洋 邓迟 肖晓萍 《国外电子测量技术》 2012年第6期76-79,共4页

两轮自平衡系统是一种两轮左右平行布置结构,类似于传统的倒立摆与蹊跷板平衡系统,本身是一个自然不稳定体。该设计制作的两轮自平衡小车系统在对互补滤波、角度融合理论进行一定研究的基础上,利用ATMEL公司的Atmega16微控制器、加速度... 两轮自平衡系统是一种两轮左右平行布置结构,类似于传统的倒立摆与蹊跷板平衡系统,本身是一个自然不稳定体。该设计制作的两轮自平衡小车系统在对互补滤波、角度融合理论进行一定研究的基础上,利用ATMEL公司的Atmega16微控制器、加速度传感器和陀螺仪作为小车运动状态感知系统,并借助增量式PID控制单片机的PWM波输出和L289芯片控制电机转向及转速,实现了小车的动态自平衡功能。 展开更多

关键词 两轮自平衡系统 角度融合 陀螺仪 ATMEGA16 L289

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基于STM32双轮自平衡车的设计与实现——基于分层教学模式的单片机实验教学案例 被引量：1

8

作者 赵瑄 赵彬宇 《通信与信息技术》 2024年第2期121-125,共5页

针对单片机教学过程中学生学习能力不同的问题,利用分层教学,来提升学生学习能力、学习兴趣。通过对双轮自平衡小车控制系统的制定,选用STM32单片机设计作为主板芯片,提出了系统方案设计,同时也对双轮自平衡小车控制系统的规定、架构和... 针对单片机教学过程中学生学习能力不同的问题,利用分层教学,来提升学生学习能力、学习兴趣。通过对双轮自平衡小车控制系统的制定,选用STM32单片机设计作为主板芯片,提出了系统方案设计,同时也对双轮自平衡小车控制系统的规定、架构和设计理念进行论述。设计采用串级PID,将直立环,速度环,转向环串联起来,其中直立环采用PD算法的位置式PID,速度环采用PI算法的增量式PID,转向环直接采用P算法。三个环的串联可以显示小车无论在前进,后退还是转弯时都可保持直立。针对本系统采取了参数的调试和性能的检测,从而证实了双轮平衡车控制系统的必要性和可靠性。 展开更多

关键词 双轮自平衡车控制系统 STM32单片机 PID算法

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基于DSP的两轮式倒立摆自平衡控制系统 被引量：5

9

作者 张华宾 张培仁 +2 位作者 李昊华 许波 杨天宝 《测控技术》 CSCD 2007年第11期23-26,共4页

应用动力学理论的拉格朗日方程对两轮式倒立摆自平衡控制系统进行系统分析和数学建模,并基于状态反馈等控制理论对控制系统进行仿真,实现了基于DSP的软件控制,使系统在各种运动状态下保持平衡。两轮式自平衡控制系统已经初步实现自平衡... 应用动力学理论的拉格朗日方程对两轮式倒立摆自平衡控制系统进行系统分析和数学建模,并基于状态反馈等控制理论对控制系统进行仿真,实现了基于DSP的软件控制,使系统在各种运动状态下保持平衡。两轮式自平衡控制系统已经初步实现自平衡,以及行走等功能。 展开更多

关键词 两轮式倒立摆 自平衡控制系统 DSP 状态空间方程

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横管降膜蒸发内系统自平衡多效回热式太阳能海水淡化装置模拟 被引量：4

10

作者 郑宏飞 杨英俊 +2 位作者 陈子乾 何开岩 李辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期478-483,共6页

基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有三效回热性能的太阳能多级蒸馏装置,用电加热水箱模拟太阳能集热系统,进行了模拟实验。实验结果表明,由于在本蒸馏系统中采用了横管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部... 基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有三效回热性能的太阳能多级蒸馏装置,用电加热水箱模拟太阳能集热系统,进行了模拟实验。实验结果表明,由于在本蒸馏系统中采用了横管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,因而系统有较高的性能系数。在供热水温度为75℃、系统内部压力为15kPa时,性能系数达到2.0。探索与分析了影响产水率的主要因素,给出了合理的取值范围。 展开更多

关键词 太阳能海水淡化 横管降膜蒸发 内系统自平衡

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基于DSP的两轮自平衡小车系统的研究 被引量：10

11

作者 郑晓伟 陈万米 《工业控制计算机》 2012年第9期33-35,共3页

两轮自平衡小车的结构类似于倒立摆,具有本质不稳定,多变量、非线性、强耦合等特点,属于复杂系统的一种,同时结构简单,易于实现,且成本不高,因此是检验各种控制算法的理想平台。利用DSP的强大功能,设计了一种基于DSP的两轮自平衡小车系... 两轮自平衡小车的结构类似于倒立摆,具有本质不稳定,多变量、非线性、强耦合等特点,属于复杂系统的一种,同时结构简单,易于实现,且成本不高,因此是检验各种控制算法的理想平台。利用DSP的强大功能,设计了一种基于DSP的两轮自平衡小车系统。介绍了以DSP芯片MC56F8013为核心的两轮自平衡小车系统的硬件系统开发,以及运用现代控制理论设计的控制算法。实验结果表明两轮自平衡小车系统的设计是成功的。 展开更多

关键词 两轮自平衡小车系统 DSP MC56F8013 硬件系统

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伺服系统在观览车座舱自平衡中的应用

12

作者 张晶亮 徐姗姗 林明 《煤矿机电》 2009年第5期92-94,共3页

针对现有观览车座舱在运行过程中存在晃动和倾斜的问题,提出以伺服电机伺服系统作为理论基础的自平衡系统,并对其运行过程进行了动态分析。该系统成功用于安装在天津的观览车,实际运行状态良好。

关键词 伺服系统 自平衡系统 伺服电机 观览车

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大型桩自平衡测试软件系统设计与应用

13

作者 刘明贵 刘绍波 +2 位作者 张国华 孙东宁 刘华清 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第6期48-50,100,共4页

针对大型桩承载力自平衡测试系统在电力行业塔基安全性检测方面的应用需求,开发了大型桩自平衡测试系统。文中首先介绍了基桩承载力自平衡测试原理与技术系统,然后着重介绍了测试分析软件的数据采样、数据显示、数据输出、数据拟合等功... 针对大型桩承载力自平衡测试系统在电力行业塔基安全性检测方面的应用需求,开发了大型桩自平衡测试系统。文中首先介绍了基桩承载力自平衡测试原理与技术系统,然后着重介绍了测试分析软件的数据采样、数据显示、数据输出、数据拟合等功能模块的设计思路及实现方案。该系统功能齐全、设计合理,有助于提高大型桩承载力自平衡试验的自动化、信息化水平。 展开更多

关键词 大型桩承载力 自平衡测试系统 多线程 GDI+ AUTOMATION

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自平衡吊装系统在崇启大桥主桥施工中的应用

14

作者 高纪兵 周晨 +1 位作者 刘若展 申宇常 《中外公路》 北大核心 2011年第2期108-111,共4页

吊装系统是超大吨位构件吊装的关键,崇启大桥是采用整体吊装的变截面连续钢箱梁桥,最大起吊吨位达2 400 t,每个大节段设置多达16个吊点,各吊点的受力均衡影响到吊装的安全。笔者着重介绍自平衡吊装系统的理念,及其在崇启大桥主桥钢箱梁... 吊装系统是超大吨位构件吊装的关键,崇启大桥是采用整体吊装的变截面连续钢箱梁桥,最大起吊吨位达2 400 t,每个大节段设置多达16个吊点,各吊点的受力均衡影响到吊装的安全。笔者着重介绍自平衡吊装系统的理念,及其在崇启大桥主桥钢箱梁吊装中的应用及其效果。 展开更多

关键词 大节段箱梁 整体吊装 自平衡吊装系统 系统监测 应用效果

原文传递

脱硫废水引入自平衡渣水系统的物理模型研究 被引量：4

15

作者 贾斌 周倩 《南方能源建设》 2018年第3期106-110,共5页

[目的]为研究脱硫废水引入自平衡渣水系统后所产生的Cl^-的富集问题,建立了自平衡渣水系统中Cl^-的浓度变化的物理模型。[方法]通过所建立物理模型的稳态和瞬态分析,对渣水系统中Cl^-浓度的变化进行详细的理论推导,得到了可以应用于工... [目的]为研究脱硫废水引入自平衡渣水系统后所产生的Cl^-的富集问题,建立了自平衡渣水系统中Cl^-的浓度变化的物理模型。[方法]通过所建立物理模型的稳态和瞬态分析,对渣水系统中Cl^-浓度的变化进行详细的理论推导,得到了可以应用于工程实践的计算公式,并利用推导所得的公式对具体工程案例进行了计算。[结果]结果表明:脱硫废水引入自平衡渣水系统后,Cl^-会在刮板捞渣机内逐渐浓缩富集,经过一段时间后最终达到平衡浓度。根据国内燃煤电厂的工程数据进行计算,最终平衡浓度一般为脱硫废水Cl^-浓度的2～3倍,达到最终平衡的时间一般在数百小时之内。[结论]所建立的模型和计算结果是正确并有效的,可为实际应用提供指导。 展开更多

关键词 脱硫废水 自平衡渣水系统 刮板捞渣机 平衡浓度 氯

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基于分层滑模方法的两轮载人自平衡车的运动控制 被引量：8

16

作者 杨兴明 高银平 +1 位作者 朱建 许东昌 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1456-1460,共5页

文章采用分层滑模控制方法设计了非线性运动控制器,采用各状态变量代替各误差项,给出了滑模面和控制律的设计方法。在切换函数中利用幂次函数的非线性特性来降低抖振。仿真结果表明,该控制器超调量小,且很好地抑制了抖振现象,说明此控... 文章采用分层滑模控制方法设计了非线性运动控制器,采用各状态变量代替各误差项,给出了滑模面和控制律的设计方法。在切换函数中利用幂次函数的非线性特性来降低抖振。仿真结果表明,该控制器超调量小,且很好地抑制了抖振现象,说明此控制方法有效。 展开更多

关键词 自平衡系统 分层滑模控制 运动跟踪 抑制抖振

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两轮自平衡电动车的结构设计与有限元分析 被引量：7

17

作者 张三川 彭楠 李霞 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2011年第1期30-33,共4页

阐述了两轮自平衡车的动平衡原理和条件。对整车进行了结构设计和有限元分析;采用高速电机和下沉式悬架设计方案,有利于降低控制难度和节能;使用玻璃纤维增强型材料PA66制造的减速器惰轮可以满足设计要求,而且减轻了整车重量;所设计的... 阐述了两轮自平衡车的动平衡原理和条件。对整车进行了结构设计和有限元分析;采用高速电机和下沉式悬架设计方案,有利于降低控制难度和节能;使用玻璃纤维增强型材料PA66制造的减速器惰轮可以满足设计要求,而且减轻了整车重量;所设计的自平衡电动车主要参数为:整车尺寸448 mm×660 mm×1350 mm,重31.6 kg,最大爬坡度10°,最大载重量100 kg,可在-5°～5°倾角范围内保持平衡. 展开更多

关键词 两轮自平衡系统 电动车 结构设计 有限元分析

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基于幂次函数的自平衡双轮电动车分层滑模控制

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作者 熊国良 谢正侠 +1 位作者 刘举平 余为清 《机械管理开发》 2015年第2期3-8,共6页

针对倒立摆原理的自平衡系统,提出一种基于幂次函数法的分层滑模变结构控制方法。为解决滑模控制在本质上的不连续开关特性而引起系统抖振的问题,采用了在切换函数中运用幂次函数的非线性特性来设计非线性控制器,同时与传统的分层滑模... 针对倒立摆原理的自平衡系统,提出一种基于幂次函数法的分层滑模变结构控制方法。为解决滑模控制在本质上的不连续开关特性而引起系统抖振的问题,采用了在切换函数中运用幂次函数的非线性特性来设计非线性控制器,同时与传统的分层滑模控制方法进行了仿真对比。仿真结果表明了该方法的有效性,并且控制器超调量小,很好地抑制了抖振现象,被控系统表现出了良好的动态品质。 展开更多

关键词 自平衡系统 幂次函数 分层滑模控制 抖振

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桥式涡流检测系统的研究与设计 被引量：5

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作者 曹钊滨 宋文爱 +1 位作者 杨录 李文强 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第3期61-63,共3页

针对涡流检测中微弱信号容易被噪声湮灭的问题,设计了一套桥式涡流检测系统,通过硬件合成信号的方法滤除涡流检测信号中的杂波信号,提高了检测信号的精度和系统的抗干扰能力;同时给出了桥式涡流检测系统的硬件电路图,介绍了各部分的软... 针对涡流检测中微弱信号容易被噪声湮灭的问题,设计了一套桥式涡流检测系统,通过硬件合成信号的方法滤除涡流检测信号中的杂波信号,提高了检测信号的精度和系统的抗干扰能力;同时给出了桥式涡流检测系统的硬件电路图,介绍了各部分的软硬件设计;对Q235钢轴进行实测,取得了较好的效果,具有良好的工程应用前景。 展开更多

关键词 自平衡系统 涡流检测 电桥电路 缺陷检测

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热工系统PID参数整定公式的仿真研究 被引量：5

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作者 胡文斌 韩璞 孙明 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第10期132-136,共5页

针对目前工业过程控制系统普遍使用PID控制律的特点,通过大量的仿真及数据分析,提出了有自平衡和无自平衡控制系统PID控制器参数的经验整定公式。仿真结果表明,在上述经验公式下得到的控制器参数,可以满足电力行业标准提出的模拟量控制... 针对目前工业过程控制系统普遍使用PID控制律的特点,通过大量的仿真及数据分析,提出了有自平衡和无自平衡控制系统PID控制器参数的经验整定公式。仿真结果表明,在上述经验公式下得到的控制器参数,可以满足电力行业标准提出的模拟量控制系统的品质指标要求,而且,控制器参数既可以直接应用于实际火电机组的闭环控制系统,也可以作为各种PID控制器参数优化算法的寻优初值及优化区间的中心值。 展开更多

关键词 有自平衡系统 比例-积分-微分控制器 经验整定公式 品质指标

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