基于AT91SAM9261的步进电机S曲线加减速控制研究与实现

步进电机按照S型曲线加减速时不存在柔性冲击,适合于高速运动。采用了嵌入式ARM片上系统AT91SAM9261作为控制平台,研究了其脉冲产生机制,对S曲线加减速的算法及其曲线方程作了分析推导并研究了将曲线转化为脉冲的离散实现过程;然后列举了实际运动中可能出现的加减速情况并针对各情况分析了实时运动控制过程。最后通过脉冲测试证明,所提出的加减速算法及运动控制方法可行有效,能够适应各种不同运动参数,提高了步进电机的效率和稳定性。     

面向工业机器人的位姿同步加减速算法

为满足工业机器人在执行笛卡尔空间下的连续轨迹控制指令时,机器人末端执行器位置轨迹和姿态轨迹光滑连续且同步规划的要求,提出一种面向工业机器人的位姿同步加减速算法。从正弦波加速度曲线加减速控制方法出发,采用最佳平方逼近法,求出了具有光滑连续曲线的加速度-时间、速度-时间和位移-时间函数。在所求函数的基础上,按照完全同步控制策略,给出了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理过程,最终得到位姿同步加减速算法。实验结果表明:相较于非对称S曲线加减速控制方法、带约束S型曲线加减速控制方法和正弦波加速度曲线加减速控制方法,以及本文所提算法的规划运动时间分别缩短了5%、5%、3.2%,时间复杂度分别降低了48.9%、50.5%、16.4%,运动曲线平滑性更好,实现了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理。     

小线段S型加减速方式告诉衔接方法

针对连续小线段拐角处衔接速度受夹角影响,导致过渡速度低且易引起机床振动等问题,研究了利用圆弧光滑连续小线段建立多周期匀速衔接数学模型,提出通过转接的几何约束和运动约束以及转接参数的计算,来实现多周期匀速衔接高速插补的方法。同时采用离散S型加减速规划实现加工速度和加速度的连续。通过仿真验证了该方法的有效性和实用性。该方法在满足加工精度的前提下,使数控机床的柔性提高,降低了机床的振动。     

基于FPGA的梯形加减速运动控制算法

针对运动控制系统加减速控制算法实现难，占用硬件资源多的缺点，在分析梯形加减速算法原理的基础上，笔者提出了基于现场可编程门阵列（FPGA）通过查表法实现加减速控制的方案。文中给出了速度数据表的建立方法和梯形加减速控制的RTL视图，利用MATLAB对算法进行了功能仿真，搭建实验平台对算法进行验证。实验结果表明：以查表的方式进行梯形加减速控制，运行速度曲线平滑、系统实时性高、占用FPGA资源少，对于优化运动控制系统轨迹响应具有重要意义。     

基于5次非均匀B样条曲线的4自由度机器人轨迹规划

为降低工业机器人工作过程中的振动与冲击，减少磨损以延长使用寿命，课题组以某公司SCARA 4自由度机器人为研究对象，采用5次非均匀B样条曲线对其关节空间进行轨迹规划研究。利用弦长参数法和平均值法选取节点，将离散路径点作为型值点反解出B样条控制点；在端点处进行运动约束，通过指定的端点导矢，在MATLAB中进行仿真实验，并与5次多项式函数插值进行对比分析。分析结果显示：5次非均匀B样条插值出的机器人运行轨迹平稳连续，且各关节速度、加速度以及加加速度轨迹曲线亦光滑连续无突变。该插值方法可有效提高机器人工作的平稳性，非常适合于精确抓取和搬运领域。     

蠕动式点胶机的精确点胶研究

为了改善传统点胶机不易控制流量的问题,在分析蠕动泵的基础上,建立蠕动泵的模型并进行理论流量的推导;然后对蠕动泵的步进电机进行分析,提出采用ATmega2560微控制器外接驱动器A4988细分驱动技术方案,对蠕动泵步进电机控制系统进行设计;对单个点胶过程提出采用S型曲线规划Z轴的运动,实验证实采用蠕动泵进行点胶达到了良好的点胶效果,本研究提高了点胶质量。     

基于位姿调整的晶圆传输机器人轨迹规划

为了提高晶圆传输机器人的运行效率和运动平稳性，课题组基于末端执行器的位姿调整对晶圆传输机器人进行了轨迹规划研究。首先，介绍了晶圆传输实验平台的机构组成，在此基础上采用了动静法对晶圆受力进行分析，得出加速度与位姿角度之间的内在关系；其次，提出了一种基于位姿调整的S曲线加减速控制算法，并基于该算法实现了对末端执行器的轨迹规划；最后，采用MATLAB软件编程，实现了关键参数的求解和算法仿真，得到了加速度、速度、位移随时间变化的曲线图。应用结果表明此轨迹规划可以在保证高度运动平稳的情况下提高晶圆传输机器人的工作效率。     

考虑舒适性的AEB避撞算法及仿真验证

为进一步优化汽车自动紧急制动系统的避撞算法,设计了考虑制动过程驾乘舒适性的制动减速度控制策略。通过设置制动减速度变化缓冲区对制动减速度及其变化率进行限制,得到满足舒适性条件的减速度控制曲线。基于AEB典型测试工况对设计的减速度控制曲线进行具体分析,提出了新的制动安全距离模型。最后,建立车辆纵向动力学模型并通过CarSim与Matlab联合仿真对提出的避撞算法进行仿真验证。仿真结果显示:提出的避撞算法能够在实现有效避撞的同时满足舒适性条件。     

生物芯片喷印机控制系统设计

为了获取生物微阵列中承载的生物信息而设计生物芯片喷印机，课题组设计一套基于ARM和DSP双核心的生物芯片喷印机控制系统，完成了生物芯片喷印机的ARM端主控制系统和DSP端从控制系统的设计及软件实现，提出了基于Sigmoid函数的S型加减速算法，使用MATLAB对算法进行了仿真。仿真结果表明：在使用加减速算法后，电机从启动到稳定过程中保持光滑过渡，使运动过程具有更小的机械冲击和磨损速度。该系统满足了生物芯片喷印机高精度、高效率的控制策略需求。     

高速铁路缓和曲线行车动力性能对比分析

针对三次抛物线、半波正弦和一波正弦3种线型的铁路缓和曲线，以不同的列车运行速度变化规律建立了3种不同的分析工况,理论计算了车体横向加速度时变率。利用铁道车辆系统动力学数值仿真软件，建立了具有93个自由度的单节高速车模型，同时考虑轨道不平顺的影响，仿真计算了车体横向加速度时变率，对比分析了3种不同工况下缓和曲线上车体横向加速度时变率的变化情况。结果表明，在未考虑轨道不平顺时，列车以变化的速度运行，半波正弦更具优势，在车站两端加减速地段可以考虑采用半波正弦型缓和曲线，以提高旅客乘坐舒适度；轨道不平顺对高速行车     

汽车制动器速度控制仿真系统设计

本文利用LabVIEW软件,设计了汽车制动器速度控制仿真系统,并模拟某汽车制动系统基本参数进行仿真与性能分析,结果表明,该仿真系统能够对汽车制动过程中制动角速度及角速度进行模拟,曲线与实际相符,各参数值计算准确。该系统为汽车制动器设计提供了一条新的途径。     

快速路由器的路由查找和流分类算法研究

分析了路由器的体系结构发展,研究了路由查找算法和流分类算法在快速路由器中的应用。研究表明,基于分段压缩的路由查找算法支持IPv6路由查找,具有合理的存储容量和快速的查找时间;采用按值分支树的多维综合流分类算法支持前缀和范围匹配,可扩展性强,适合大容量规则数据库。两种算法适合在快速路由器中应用。     

关于高速铁路调度指挥系统稳定性的探讨

探讨了高速铁路调度所内调度系统的信息传递过程，采用控制论中系统方块图进行描述，计算出高铁调度系统的信息传递函数，然后求得调度系统的特征方程和特征根，通过分析特征根是否均有负实部来判断系统的稳定性。提出了描述调度系统控制精确度的稳态误差的计算方法。为今后高速铁路调度系统的稳定性的研究有所启发。     

高速开关阀在调速控制系统中的应用

运用PWM对高速开关阀进行数字控制,以满足电液控制系统精度高,响应快的要求。提出了高速开关阀在调速控制系统中的应用,利用VB编写界面进行人机对话,实现VB与PLC的串行通信。用本系统模拟工程机械破碎挖掘机的工作过程,仿真及实验结果表明,高速开关阀在调速控制系统的应用具有理论和现实意义。     

高速SOI-LIGBT的数值分析

研制出Ｈｅ离子注入局域寿命控制ＳＯＩ横向绝缘栅双极晶体管（ＳＯＩ－ＬＩＧＢＴ），有效地提高了器件的关断速度，且与集成电路工艺相兼容。数值模拟表明，该器件的t_f～V_F折衷关系优于采用非局域寿命控制的器件，在相同关断速度下其正向压降可降低０．６～１．４ Ｖ，避免了阳极短路结构的正向快速返回现象。     

远期鞅测度下贷款定价研究

在远期鞅测度下，应用信用风险结构模型对贷款定价进行研究。首先假设基于即期鞅测度，公司资产价值、无风险利率、违约阈值的随机过程，然后推导即期鞅与远期鞅测度变换的条件，得出远期鞅测度下的违约指示过程。对于难以求解的远期中性违约概率，将其转变为对时间相依的曲线边界求解布朗运动的首达时间概率分布问题，求出违约概率的解析解，进而得到贷款的利差。     

基于LabVIEW的自动摆盘设备控制系统设计

为了解决吸头和比色杯摆盘（把物品装进相应的盒子中）效率低的问题,采用工业计算机和运动控制卡开发出 了一种新型自动摆盘设备控制系统。系统采用伺服电机和电磁阀作为控制部件,并基于LahVIEW设计出了一套从取 盒、定位、摆盘到卸盒的自动化流水线摆盘系统,从而解决了人工摆盘速度慢、精准度低的问题。实验结果表明,该系统 能够大大提高摆盘效率,具有速度快、精准度高、稳定性好等优点。     

基于遗传算法和差分进化的高速冲床运动学优化

提出一种可以实现自身动平衡的高速冲床的新型传动机构。针对优化算法的缺陷,提出一种遗传算法与差分进化相结合的混合算法,并阐述了该算法的流程。将该机构简化,进而建立其优化模型。利用混合算法对其进行优化,得出优化前后冲压滑块的运动学特性比较图。结果表明,优化后的结构在高速冲压时具有更好的输出运动特性,表明该算法是一种非常切实有效的优化算法。