摘要：为了解决一阶大时滞系统的控制难题,提出一种滞后时间削弱的自抗扰控制方法。首先,分析时滞系统中线性自抗扰控制的控制输入与系统反馈在时间轴上的不匹配问题,设计一种新的滞后时间削弱结构;然后,结合自抗扰控制思想,得到滞后时间削弱自抗扰控制的闭环结构,用于一阶大时滞系统,利用频域分析说明该方法的稳定性,并总结参数整定规则;最后,将仿真结果与已有算法所得结果进行比较。研究结果表明:滞后时间削弱自抗扰控制对大时滞过程的参数摄动不敏感,相比较于已有的PI-Smith控制、预估自抗扰控制等算法,滞后时间削弱自抗扰控制可以有效改善一阶大时滞对象的控制效果,具有更好的动态性能和控制鲁棒性。

摘要：降采样是三维点云预处理过程中的重要环节,体素网格法是一种被广泛使用的降采样方法。针对体素网格降采样方法存在着采样点分布不均匀的问题,提出了一种新的体素网格降采样方法。首先对点云建立轴向包围盒,然后以某一个等分距离对包围盒沿x,y,z轴三个方向的边进行等分,使得每一个体素近似为一个正方体,然后计算每一个体素内所有点的重心,并将其作为该体素的采样值。实验结果表明,当点云包围盒在x,y,z轴三个方向的边长相差非常悬殊时,该方法比传统的体素网格法获取的点云分布更均匀,而且该方法的计算效率比传统的体素网格法更高。

摘要：针对集成电路制造、超精密检测仪器及微机电系统加工制造等领域对大行程、多自由度、高速及高精度运动平台日益迫切的需求,提出一种新型大行程三自由度宏微运动平台。该平台采用直线电动机与压电陶瓷进行宏微双重驱动,采用直线光栅与平面光栅实现双闭环位置反馈与控制。基于该平台结构设计,确定其位置正解方程与位置逆解方程,并列举算例验证。基于ADAMS软件对平台进行运动仿真,分析不同驱动类型与驱动参数对运动平台位移、速度及加速度的影响。最后,针对宏微双重驱动传动的精度问题进行实验研究。结果表明,该平台运动学方程正确有效,具有较好的动态响应性与运动规划性,且该种驱动传动形式满足大行程、高速及高精度的性能要求。

摘要：为减小运动定位平台XYθ方向的振动误差及耦合,提高平台定位精度,提出了一种基于神经网络前馈PID解耦控制算法的定位平台系统设计。搭建了由高性能X、Y方向直线电机、θ方向力矩电机驱动组成的大行程微米级定位平台与上位机系统,采用改进的神经网络前馈PID解耦控制算法对运动定位平台进行定位补偿,通过传感器实时反馈定位系统终端位置,实现定位平台闭环反馈控制。MATLAB仿真及实验结果表明,改进的控制算法实现了平台的解耦控制,可较好地完成多轴同步控制,提高系统的动态与稳态性能。

摘要：摩擦是影响机械导轨运动平台精度的主要原因.宏微复合运动平台将无摩擦的柔性铰链与直线平台结合在一起,利用柔性铰链的弹性变形补偿摩擦死区.然而,柔性铰链的固有频率低,其非线性弹性振动严重影响微平台定位精度.为此,本文设计视弹性振动为扰动的自抗扰控制策略,该方法避免了建立非线性弹性振动精准数学模型的困难,利用扩张状态观测器主动估计弹性振动及不确定性,并在微平台位置环补偿之,以保证微平台定位精度.与此同时,在控制律中加入加速度前馈以提高系统响应速度.对于宏平台,采用PID控制作为宏平台位置环的控制策略,并通过宏微双级驱动方式补偿受机械导轨非线性摩擦带来的影响.实验对比结果表明,自抗扰控制在受非线性弹性振动影响时,其抗扰性能、跟踪性能优于传统的PID控制,可保证微平台良好的定位精度.

摘要：阻尼在机械系统中普遍存在,然而现有运动规划方法普遍不考虑阻尼衰减影响,不能体现运动过程的振动衰减效应。提出一种考虑阻尼衰减的时间最优运动规划模型。在优化模型中的定位误差约束条件基于采用Laplace方法获取的阻尼柔性运动系统的残余振动响应进行定义。同时,定义了一种包含7个独立设计变量的三阶非对称S曲线运动规划模型以便于在运动规划中充分考虑阻尼的影响。数值试验表明阻尼衰减效应对小阻尼运动系统的残余振动响应也有可能产生较大的影响。数值试验与实际运动平台测试结果均表明:优化后的运动规划中加速阶段的急动度要大于减速阶段,以便充分利用阻尼衰减效应来抑制残余振动,从而导致所得时间最优运动规划曲线为一种高加速低减速的非对称运动规划曲线。试验测试结果表明基于所述时间最优运动规划模型得到的最优运动规划较之传统的对称S曲线运动规划方法,可以显著地缩短满足定位精度要求所需的时间。

摘要：针对3D打印中模型数据的截面轮廓求取问题,分析STL文件的计算机数据格式特征,提出面向STL文件的截面轮廓线段连接算法。首先,通过STL文件的相交面片选取与求交计算,直接生成相交截面的轮廓线段;然后,通过轮廓线段的连接判断,快速生成模型数据的截面轮廓;最后,借助PythonOCC的开源三维模型显示平台,使用Python的计算机编程语言编程开发面向STL文件的截面轮廓生成模块,并通过多个模型的数据测试对所提算法的有效性给予验证。实验结果表明,所提算法可完全避免模型数据的拓扑数据操作,并通过STL文件的直接数据处理,直接实现3D打印中模型数据截面轮廓的快速生成。

摘要：针对目前柔性铰链主要靠局部变形来工作,其存在应力集中,且微动平台的动态特性受材料特性、设计制造等误差影响,难以满足变工况条件下的高精密位移输出。基于应力刚化原理,采用对称布置的带倒角的弹片式柔性铰链,设计张紧力调节机构,实现微动平台的动态特性可调。采用COMSOL Multiphysics和MATLAB联合仿真对张紧力调节机构进行参数优化,让调节机构保持线性调节关系,使柔性铰链的应力分布最小化。结果表明,所设计的微动平台能够进行高度线性固有频率调节,与有限元分析结果相比,频率调节范围相差2.55%,在理论设计范围内。

摘要：大行程直线运动平台是复杂的非线性时变系统,系统的不确定因素较多。针对平台运动过程中受到的内扰和外扰问题,采用线性自抗扰控制进行控制。建立系统的动力学模型,分析系统非线性的原因;将系统的速度、位移作为状态变量,设计一个线性自抗扰控制器。将异于积分标准性系统的部分视为系统的总扰动,并在控制器中进行补偿。在仿真与工程实验中,分别加载S形曲线、正弦曲线运动,并进行抗扰性实验,将实验结果与PID控制算法进行比较。实验结果表明:在外部条件相同的情况下,线性自抗扰控制器不仅响应速度快、精度高,并且具有较强的鲁棒性,具备较好的工程应用前景。

摘要：针对伺服系统中常用的比例-积分-微分(PID)控制器的参数手动整定不方便的问题,对机器学习算法和模糊控制进行研究,重点分析反向传播(BP)算法和模糊控制器的设计方法,提出一种基于机器学习和模糊控制的PID参数整定方法。利用BP神经网络的学习能力得到系统模型,结合模糊控制进行预测得到PID参数,并在实验平台上进行验证。研究结果表明:通过机器学习和模糊控制得到的PID参数具有较好的控制效果,该方法能够避免手动整定PID参数,节省大量时间。