1、哈爾濱工程大學畢業設計(b y sh j)開題報告(bogo)基于SEAs的升力反饋減搖鰭伺服系統設計姓 名：王 曼學 號：2010041208指導老師：梁利華共十八頁目錄(ml)時間進度安排4相關參考文獻5國內外研究現狀2課題研究內容3論文背景及意義1共十八頁一、論文背景(bijng)及意義 升力反饋減搖鰭通過直接檢測升力實現閉環控制，相對傳統的鰭角反饋控制方法，效率更高，減搖效果提升明顯，其中升力檢測是重要的技術難點，可以基于SEAs(Series Elastic Actuators）驅動實現升力檢測以及伺服驅動控制，SEAs最早為MIT的研究人員用于機器人的關節(gunji)控制，在頻率

2、響應以及力檢測方面具有先天的優勢，應用于減搖鰭伺服控制能夠很好的解決升力檢測的問題。 本課題在整理國內外的研究的基礎上，建立基于SEAs驅動的升力反饋減搖鰭伺服系統的數學模型，并通過虛擬樣機仿真的方式驗證SEAs驅動的有效性，以及應用于減搖鰭系統后，系統性能的提升。共十八頁二、國內外研究(ynji)現狀70年代末MIT的Raibert 在研究中開始采用液壓驅動的SEA對彈跳機器人進行控制從80年代初開始，MIT的另一位學者 Pratt 采用SEA對步行機器人的驅動進行研究，用液壓或電機作為驅動源，在其上串聯一個彈性裝置，進而實現精確的力控制，該驅動器具有低阻抗、體積小、能量密度高、力輸出穩定的

3、優點美國Yobotics公司曾經為商業化機器人設計(shj)了兩款電磁式的線性串聯彈性執行器，被用于工業機器人,作業機械臂,有腿行走機器人,可穿戴的人體負重外骨骼等應用領域共十八頁目前，國內的哈爾濱工程大學和東北大學等單位對SEAs在步行機器人、康復機器人的應用上有一定的研究由于 SEA 在步行機器人的應用中具有傳統驅動裝置所不具備的一系列優點，近年來，許多學者開始關注 SEA 的研究，隨著研究的深入，SEA 的應用也日益(ry)廣泛，目前SEA 在步行機器人，與復雜外界環境進行接觸的機械臂，康復機器人以及機械外骨骼等方面都已經開始應用共十八頁三、課題研究(ynji)內容伺服控制系統設計升力控

4、制減搖鰭 SEAs虛擬樣機MATLAB仿真理論建模仿真共十八頁1、理論(lln)1）升力(shn l)控制減搖鰭主控制器升力反饋減搖鰭原理圖海浪共十八頁2）SEAs原理(yunl) Series Elastic Actuators,即串聯彈性驅動器，作為一種具有低輸出阻抗的力輸出驅動裝置，其簡單模型如右圖，原理是：將電機的輸出轉矩作為理想輸入源，進而去控制(kngzh)輸出端的輸出力、速度和位移。SEAs模型共十八頁共十八頁1）以電機為驅動源的SEA模型(mxng)框圖SEA在+100N、無負載和-100N負載下串聯彈簧(tnhung)變形情況共十八頁2）液壓驅動(q dn)的SEA模型框圖共

5、十八頁2、建模 在原有升力減搖鰭控制系統的基礎(jch)上，用SEAs串聯彈性驅動器代替升力傳感器，作為執行機構，用來檢測升力，建立新的數學模型。3、仿真(fn zhn)驗證SEAs的有效性應用于減搖鰭系統后，系統性能的提升共十八頁四、時間進度(jnd)安排第1-2周：熟悉課題內容，借閱相關書籍，準備開題報告第3-4周：閱讀相關文獻和書籍，掌握升力控制(kngzh)減搖鰭的知識，理解SEAs的原理及應用第5-6周：學會建立基于SEAs驅動的升力反饋減搖鰭伺服系統的數學模型第7-8周：在Matlab平臺上建立仿真模型，進行PID控制系統設計第9-10周：加入SEAs后對系統的性能進行仿真分析，調

6、整PID參數，完善控制系統設計共十八頁第11-12周：建立虛擬樣機模型，進行仿真，驗證(ynzhng)SEAs驅動的有效性，以及應用于減搖鰭系統后，系統性能的提升第13-14周：整理仿真實驗數據，得出結論，完成畢業設計共十八頁五、相關(xinggun)參考文獻1 金鴻章，姚緒梁.船舶控制原理M.哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社，2001.2 吳秀恒.船舶操縱性與耐波性M.北京:人民交通出版社，1999.3 盛振邦，劉應中.船舶原理（下）M.上海:上海交通大學出版社，2005.4劉金琨.先進PID控制及其MATLAB仿真(fn zhn)M.北京:電子工業出版社，2003：123-134P.5梁利華.

7、液壓傳動與電液伺服系統M,哈爾濱工程大學出版社.2005.10共十八頁6Matthew M. Williamson,A.I. Technical Report No. 1524, Series Elastic Actuators.MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY ARTIFICIAL INTELLIGENCE LABORATORY,19957Matthew M. Williamson,Design and Analysis of Series Elasticity in Closed-loopActuator Force Control,B.S., Mechanical Engineering Brigham Young University .April 1994共十八頁Thank You共十八頁內容摘要哈爾濱工程大學畢業設計。勢，應用于減搖鰭伺服控制能夠很好的解決升力檢測的問題。升力反饋減搖鰭伺服系統的數學模型，并通過虛擬樣機仿真的方式。70年代末MIT的Raibert 在研究中開始采用液壓驅動的SEA對彈跳機器人進行控制。美國Yobotics公司曾經為商業化機器人設計了兩款電磁式的線性串聯彈性執行器，被用于工業機器人,作業機械臂,有腿行走機器人,可穿戴的人體(rnt)