摘要：在红外导引头制导系统设计中,陀螺的方位效应将引起大偏角下控制力矩的衰减,对导引头的跟踪精度和工作范围有重要影响。为实现对陀螺进动控制力矩的补偿,建立陀螺动力学模型和大偏角情况下位标器的力矩器模型。参照干扰观测器DOB的设计方法,将陀螺的俯仰信号引入陀螺和力矩器的标称逆模型,设计实用的陀螺力矩观测器对进动力矩进行补偿。对鲁棒稳定性的小增益条件、补偿效果和补偿器引入相移大小的综合权衡,确定了陀螺力矩观测器的滤波器形式和时间常数。数学仿真结果表明,系统进动力矩在引入力矩观测器后得到了有效补偿,跟踪精度和响应速度得到显著的提高。

摘要：机械臂在复杂空间规划运动过程中,难免与周围环境及工作人员发生碰撞,因此需要快速可靠地检测机械臂与外界发生的碰撞,并使机械臂做出安全的反应。文中建立了机械臂动力学模型,结合广义动量设计了一种力矩观测器,考虑动力学模型误差、速度引起噪声误差等设定了动态阈值,通过比较观测值与动态阈值,实现机械臂实时碰撞检测。利用观测值将由位置、速度跟踪的控制律改变为基于观测值的力矩控制律,进而隔离碰撞。以2自由度机械臂为例,采用ADAMS分析了其动力学并结合MATLAB对所设计动量观测器进行了仿真,与传统观测器观测值进行比较,验证了所设计的动量观测器可快速准确地检测碰撞。

摘要：为了解决机器人直接示教灵活性、柔顺性低和成本高等问题,提出一种估计外力矩的机器人直接示教方法。基于广义动量的力矩观测器和导纳、PD控制方案,采用辨识得到的连杆重力与关节摩擦力模型,实现无力矩传感器的机器人直接示教。首先,对机器人关节进行实时的重力和摩擦力力矩补偿;然后,通过基于广义动量的力矩观测器,观测操作者拖动机器人运动的外力矩;最后,利用导纳控制,将观测的外力矩转换成关节期望运动轨迹,通过PD控制,将期望运动轨迹转化为补偿给关节的估计外力矩,从而实现机器人的直接示教。实验结果验证了该方法的有效性。研究结果可为无力矩传感器的机器人直接示教方案设计提供指导。