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《西南交通大学》 2006年
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柔性冗余度机器人中的混沌研究

刘朝晖  
【摘要】:柔性冗余度机器人因具有奇异回避、障碍躲避、关节力矩最小化,且轻质高速等优点而逐渐得到智能机器人研究领域学者们的关注。然而,柔性冗余度机器人系统是一个高度耦合的非线性系统,包含着复杂丰富的运动动力特性。因此,很有必要深入研究其内在运动规律,为改善这类机器人的工作性能提供重要的依据和方法。本论文首次较为系统地进行了将非线性动力学中的混沌理论应用于柔性冗余度机器人系统运动特性研究的探索。主要研究工作如下。 首先,较为全面地介绍和讨论了混沌理论的基本内容,包括混沌的识别、预测及控制的方法等,为柔性冗余度机器人系统混沌运动的研究奠定了基础。 其次,建立了基于Jacobian矩阵的柔性冗余度机器人的运动学模型。 第三,研究了进行柔性冗余度机器人系统混沌识别的方法,如,相图法和Poincare映射分析法。通过数值模拟,发现了采用PD控制器并基于Jacobian矩阵的伪逆方法控制其末端重复跟踪工作空间内的一条封闭路径时,一个平面3R和一个空间4R柔性冗余度机器人的自运动均是混沌的。 第四,研究了柔性冗余度机器人系统的混沌预测。提出了柔性冗余度机器人基于Lyapunov指数进行混沌预测的具体实现方法,并运用该方法分析了一个平面3R柔性冗余度机器人结构参数、初始位形对系统运动状态的影响。 最后,研究了柔性冗余度机器人的混沌控制,并提出了柔性冗余度机器人混沌控制的延迟反馈控制方法及其具体实现方案。在该方法中,扰动权重因子和施加扰动的时间是控制的关键参数。对一个平面3R和一个空间4R柔性冗余度机器人的研究结果表明,选取适当的扰动权重因子和施加扰动的时间能成功地使系统的混沌自运动转变为规则的运动状态。这项研究为解决冗余度机器人
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP242.6

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 魏承;空间柔性机器人在轨抓取与转移目标动力学与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 戴丽;基于柔性多体动力学的混凝土泵车臂架系统的建模与仿真[D];东北大学;2008年
3 陈洪月;掘进机机载钻孔机械手力学特性研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王钟;宽带微波混沌振荡器的研究与设计[D];南京大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 边宇枢;柔性冗余度机器人振动的分析与控制[J];航空学报;1999年04期
2 张卓,李忠;永磁同步电动机混沌系统的反控制[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2001年03期
3 边宇枢,陆震;柔性冗余度机器人残余振动的抑制研究[J];机器人;1998年04期
4 刘迎春,余跃庆,姜春福;冗余度机器人研究动向[J];机械设计与研究;2003年01期
5 谢进,陈永;计算运动学问题中牛顿迭代法的混沌现象[J];机械传动;2000年01期
6 罗颂荣;混沌遗传优化方法与平面StephensonⅢ型六杆机构的函数发生器综合[J];机械传动;2002年03期
7 冯春 ,陈永;混沌优化方法及其在机械工程优化设计中的应用[J];机械传动;2003年01期
8 谢进,陈永;混沌理论与平面连杆机构综合[J];机械科学与技术;2000年04期
9 张跃明,李衡燕,赵京;机构中单个构件的混沌[J];机械科学与技术;2002年03期
10 李开富,李立;双杆摆机构中混沌现象的数值分析[J];机械科学与技术;2002年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘林涛;多冗余度柔性机器人运动规划[D];北京工业大学;2001年
2 张登材;冗余度机器人机构中的混沌及其控制[D];西南交通大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李坤;贠今天;;柔性机械臂振动的线性二次型最优控制[J];河北工业大学学报;2008年03期
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4 罗佑新;;曲柄滑块机构综合的三周期牛顿混沌法研究[J];哈尔滨工业大学学报;2009年03期
5 徐慧娜;闫继宏;于振中;陈志峰;赵杰;;超冗余全方位移动操作臂的逆运动学求解[J];哈尔滨工业大学学报;2010年09期
6 林金楠;;混沌函数对图像加密的一种方法[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2008年05期
7 卢剑伟;顾鴃;王其东;;含间隙连杆机构周期解稳定性分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年11期
8 张雁;论混沌学对爱因斯坦与玻尔论战的消解[J];河海大学学报(哲学社会科学版);2005年03期
9 王栋;张金春;王新宇;;同步混沌保密通信研究与发展[J];海军航空工程学院学报;2006年02期
10 边宇枢;柔性冗余度机器人运动灵活性的研究[J];航空学报;2001年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Anti-synchronization of Fractional-order Hyperchaotic Systems via Sliding Mode Controller[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 张攀;王太勇;蒋大勇;郝研;陈朝迎;;机械设备故障诊断用便携式数采分析仪的设计与开发[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
3 谢进;陈永;;牛顿迭代法求解计算运动学方程的吸引槽和混沌区的研究[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
4 李立;李开富;陈永;;基于周期激振力作用的双杆摆机构混沌运动的抑制[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
5 李立;张登材;刘朝晖;陈永;;周期信号扰动法应用于机器人机构混沌运动的控制[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
6 刘亚;吴伟力;;基于关联维数的齿轮振动故障模式判别[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
7 李芃;曾昭龙;张晓宇;李文秀;;混沌控制方法的研究进展[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
8 张淑琴;马英忱;闫石;韩保红;崔坤林;;具有非线性特性的椭圆机构混沌运动仿真研究[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
9 ;A New Method on Synchronization of Fractional-Order Chaotic Systems[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
10 林志勇;丁群;孙圣和;;混沌序列生成系统的仿真设计及其应用[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 倪同和;道路交通规划关键指标预测方法研究[D];吉林大学;2011年
2 张亚刚;基于广域信息的电力系统故障元件定位方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 张朝霞;几类多涡卷与多翅膀混沌系统建模、控制及应用研究[D];广东工业大学;2011年
4 袁英才;卷筒纸印刷机含间隙折页机构动力学研究及稳健设计[D];中南大学;2011年
5 韦笃取;永磁同步电动机控制系统混沌行为分析及抑制和镇定[D];华南理工大学;2011年
6 郑刚;风电场有功功率控制系统关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
7 张景川;分布式光纤油气管道安全检测信号处理技术研究[D];天津大学;2010年
8 孙光辉;分数阶混沌系统的控制及同步研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 叶果;面向生物工程的精密定位机构及其动力学特性研究[D];中国矿业大学;2011年
10 白争锋;考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹永超;超混沌系统的生成及同步控制研究[D];山东科技大学;2010年
2 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
3 栗风永;基于混沌系统的公钥加密方案研究[D];郑州大学;2010年
4 王晓艳;非线性混沌电路的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈润颖;基于不同行为决策的电力市场演化博弈及其混沌控制[D];长沙理工大学;2010年
6 许文芳;机械臂滑模控制方法研究及直流电机的控制设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 刘硕;复杂性科学的方法论的意义研究[D];昆明理工大学;2010年
8 马华栋;曲面工件超声检测的逆运动学及路径规划研究[D];浙江大学;2011年
9 郭兰英;建设项目全生命环保投资混沌估算方法研究[D];石家庄铁道学院;2010年
10 刘山鸣;无线跳频保密传输技术的研究[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李公法,孔建益,幸福堂,王兴东,刘怀广,刘源泂;考虑固液耦合的充液管道系统振动能量流研究[J];湖北工业大学学报;2005年03期
2 刘怀广,孔建益,李公法,王兴东,刘源泂;充液管道系统振动分析与控制的探讨[J];湖北工业大学学报;2005年03期
3 曾国华;孔建益;李公法;杨金堂;蒋国璋;熊禾根;;充液管道系统振动能量流研究[J];湖北工业大学学报;2006年03期
4 赵平,薛克宗;柔性多体动力学的建模与计算[J];华北水利水电学院学报;1994年01期
5 白晓宁,胡寿根;固液两相流管道水力输送的研究进展[J];上海理工大学学报;1999年04期
6 王世忠,于石声;载流管道固液耦合振动计算[J];哈尔滨工业大学学报;2001年06期
7 钟思青,陈庆龄,陈智强,童海颖,陈祎华,徐依菡;轴向流固定床内流场的数值模拟与实验验证[J];化工学报;2005年04期
8 张振华,吴梵,冯文山;载流管道在基础振动下的振动控制[J];海军工程大学学报;2001年06期
9 邹光胜,金基铎;简谐激励下输流管道的非线性运动方程[J];沈阳航空工业学院学报;2000年01期
10 邹光胜,金基铎,张宇飞;两端固支输流管的稳定性和混沌运动分析[J];沈阳航空工业学院学报;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 彭慧蓬;王琪;富立;;关于多体系统约束力与Lagrange乘子关系的研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 张成新;柔性机器人协调操作的动力学分析与规划[D];北京工业大学;2002年
2 安鸿伟;混沌动力学与地震油储信息检测方法[D];成都理工大学;2002年
3 李光;液压柔性臂的动力学及控制研究[D];中南大学;2003年
4 王海英;水泥混凝土泵车振动性能与结构优化设计研究[D];长安大学;2003年
5 史治国;微波混沌电路及其在通信中的应用[D];浙江大学;2006年
6 崔明涛;不确定性连续体结构拓扑优化和柔性机构设计研究[D];西安电子科技大学;2006年
7 徐文福;空间机器人目标捕获的路径规划与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 李辉;超宽带混沌通信技术的研究[D];南京理工大学;2008年
9 丰保民;自由漂浮空间机器人轨迹规划与轨迹跟踪问题研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田晶;纵轴式掘进机动态模型与动态特性的研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
2 张华锋;支持自顶向下设计方法与装配模型的产品装配建模系统研究[D];湖南大学;2002年
3 张艳伟;基于改进型遗传算法的混凝土泵车臂架系统的优化研究[D];武汉理工大学;2002年
4 张勇;混沌序列在扩频通信应用中的研究[D];合肥工业大学;2003年
5 李振华;空间可展伸杆机构的运动学与动力学分析[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2003年
6 董忠红;水泥输送泵车结构强度研究[D];长安大学;2002年
7 汪性武;柔性机械臂的振动控制[D];南京航空航天大学;2004年
8 王诗斌;混沌理论及混沌振荡器的研究[D];湖南大学;2004年
9 郝丽丽;超混沌五阶自治电路的分析及保密通信应用研究[D];山东大学;2005年
10 张婧;混凝土泵车液压柔性臂架动力学分析与控制[D];东北大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王永飞;高空消防车的臂架力学性能与控制系统通信方法[D];武汉理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何平,戴永强,胡恒章;三自由度柔性机器人的逆运动学解与振动抑制控制[J];哈尔滨工业大学学报;1999年03期
2 边宇枢;柔性冗余度机器人振动的分析与控制[J];航空学报;1999年04期
3 朱之辕,徐功仁;浑沌系统与随机系统的转换及其控制[J];华东化工学院学报;1987年05期
4 张卓,李忠;永磁同步电动机混沌系统的反控制[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);2001年03期
5 陆佑方 ,冯冠民 ,齐朝晖;柔性机械臂动力学与控制建模的若干基本问题[J];机器人;1993年05期
6 吴瑞珉;刘廷荣;陶建国;蔡鹤皋;;冗余度机器人操作机伪逆控制重复性研究[J];机器人;1996年03期
7 窦建武,余跃庆;两柔性机器人协调操作的动力学模型及其逆动力学分析[J];机器人;2000年01期
8 姚建初,丁希仑,战强,张启先;冗余度机器人基于任务的方向可操作度研究[J];机器人;2000年06期
9 吴瑞珉,刘廷荣,毕诸明,陶建国;冗余度机器人扩展作业空间方法算法奇异的研究[J];机器人;1998年01期
10 边宇枢,陆震;柔性冗余度机器人残余振动的抑制研究[J];机器人;1998年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张成新;柔性机器人协调操作的动力学分析与规划[D];北京工业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘林涛;多冗余度柔性机器人运动规划[D];北京工业大学;2001年
2 缪萍;冗余度机器人及其协调操作的容错运动规划[D];北京工业大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 边宇枢;柔性冗余度机器人振动的分析与控制[J];航空学报;1999年04期
2 宋轶民,余跃庆,张策,吴振勇;柔性冗余度机器人残余振动随机最优控制[J];机械工程学报;2002年09期
3 宋轶民,余跃庆,张策,常宗瑜;柔性冗余度机器人随机动态响应主动控制研究[J];中国机械工程;2002年16期
4 窦春霞,张淑清;基于混沌预测的模糊神经网络控制器设计及应用[J];系统工程与电子技术;2003年06期
5 张春宜,张兴中,向敬忠;基于混沌预测模型的聚类自适应模糊控制器的设计[J];电机与控制学报;2003年03期
6 边宇枢;柔性冗余度机器人运动灵活性的研究[J];航空学报;2001年06期
7 边宇枢,陆震;柔性冗余度机器人力矩优化的研究[J];机器人;1998年05期
8 高志慧,员超,边宇枢;柔性冗余度机器人考虑抑振的力矩优化算法[J];中国机械工程;2003年04期
9 刘朝晖,李立;柔性冗余度机器人自运动中的混沌[J];中国机械工程;2004年13期
10 边宇枢;柔性冗余度机器人自运动消减余振的研究[J];机械科学与技术;1999年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘润杰;申金媛;张端金;穆维新;;下一代网络信令流量的混沌预测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 贺志强;冯平;;简述电力负荷的混沌预测方法[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
3 欧幸宝;陈文楷;;基于小波神经网络的柔性冗余度机器人抑振控制[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
4 张立东;贾磊;赵建玉;史永;;混沌模糊交通控制器的设计[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(三)[C];2005年
5 韩清鹏;;基于代替数据法的脉搏主波间期混沌特性的识别[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
6 吕瑞华;张世英;;基于ANN-GA的混沌时间序列预测方法研究[A];2004年中国管理科学学术会议论文集[C];2004年
7 蒲兴成;汪纪锋;郑继明;;基于改进相空间重构理论的股票价格混沌预测[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
8 王峰;姬冰辉;李斗;;一种基于混沌理论的自相似业务流预测算法研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
9 韩清鹏;王平;;基于代替数据法的脉搏主波间期的混沌识别[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
10 薛娟萍;刘明言;强爱红;;汽-液沸腾蒸发系统传热系数时间序列的混沌预测[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘朝晖;柔性冗余度机器人中的混沌研究[D];西南交通大学;2006年
2 赵小梅;混沌预测与混沌优化理论与算法研究[D];浙江大学;2002年
3 王桓;电力时间序列的混沌识别与短期预测[D];湖南大学;2009年
4 李刚;瓦斯浓度的分形分析与混沌预测模型研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
5 王聪玲;混沌振动在压实作业中应用的仿真研究[D];中国农业大学;2000年
6 丁涛;混沌理论在径流预报中的应用研究[D];大连理工大学;2004年
7 吕瑞华;复杂经济系统混沌预测方法与多层局势决策方法研究[D];天津大学;2004年
8 赵敏;基于混沌理论的电力推进船舶电力负荷预测[D];大连海事大学;2008年
9 唐阳山;道路交通事故处理的若干关键技术研究[D];吉林大学;2006年
10 韩文蕾;中国股票市场的非线性分析与预测[D];西北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨小英;光学非线性系统的混沌预测研究[D];华南理工大学;2010年
2 李国良;混沌理论及其在水文时间序列中的应用研究[D];东北农业大学;2007年
3 刘尹霞;基于混沌预测的现场总线瓦斯监测系统[D];辽宁工程技术大学;2005年
4 毕龙珠;混沌时间序列在建筑物变形预测中的应用研究[D];长安大学;2009年
5 程涛;小波神经网络算法研究及其在柔性冗余度机器人抑振控制中的应用[D];北京工业大学;2001年
6 苏静;生态系统中鼠群密度动态复杂性研究[D];山东大学;2009年
7 欧幸宝;模糊、小波神经网络研究及其在柔性冗余度机器人控制中的应用[D];北京工业大学;2000年
8 朱光兆;支持向量机在混沌预测和辨识中的应用研究[D];兰州交通大学;2012年
9 李建凤;农业机械化系统的混沌判定以及混沌预测[D];吉林大学;2007年
10 陈引锋;混沌时间序列法在水文预报中的应用[D];长安大学;2005年
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