随着人工智能技术和自动化机械作业技术的快速发展，在机械作业装配等领域，自动线机械手被广泛应用。自动线机械手能把人从一些重复的简单劳动中解放出来，并提高自动线作业的性能[1]。在装配作业中，自动线机械手需要对作业的位置和高度等姿态参量进行自适应调节控制，并通过高速的并联控制方法进行位姿调节，从而提高机械手作业的精准度和稳定性，因此研究自动线机械手位置高速并联控制技术对机械手的优化设计具有重要意义，相关的控制算法研究受到人们的极大关注[2-4]。对自动线机械手位置高速并联控制传统方法有基于反演积分的机械手姿态校正控制方法、反演积分控制算法、基于激光测距的自动机械手控制方法等，其结合误差修正技术实现对机械手位置调节和并联控制，但上述算法存在计算能耗较大和时延长等问题[5]。为此，本文提出一种基于变结构PID模糊控制的自动线机械手位置高速并联控制算法，通过构建自动线机械手位置高速并联控制对象模型，进行控制律优化设计，从而提高机械手控制的稳定性，最后通过仿真测试，展示了本文方法在提高控制稳定性方面的优越性。

1 自动线机械手的姿态参量融合及被控对象建模

1.1 机械手位姿姿态定位融合模型设计

为了实现自动线机械手位置高速并联控制，首先进行机械手的姿态参量信息采集，采用三轴加速度计和三轴磁力计测量自动机械手的位置信息参量[6-9]，得到自动线机械手位置参量信息输出，可表示为：

 

(1)

式中：qi为参量信息；ci为机械手末端操纵器目标点方向矩阵；αi为机械手末端操纵器目标点的位置向量；si为机械手末端操纵器输入点的方向矩阵；cαi为权重是αi时，机械手末端操纵器目标点的位置向量；sαi为权重是αi时，机械手末端操纵器输入点的方向矩阵；di为输送距离。

自动线机械手在进行位置调节和物体抓取过程中，可用4×4的齐次坐标矩阵表示自动线机械手的位置向量T0(α0,β0,γ0),Ti=T0(θ1,θ2,θ3),i=1,2,3，根据上述自动线机械手位置高速并联控制对象描述和假设条件，构建自动机械的并联参数融合模型：

 

(2)

式中：x(k)∈Rp，表示自动线机械手位置高速并联控制的力学状态；u(k)∈Rq，表示传感器采集的承载力的转矩分布特征；z(k)∈Rm，表示机械手控制力的输出；A,B,C为维数矩阵；其中变量p,q,m为正整数，表示自动线机械手位置高速并联控制的状态切换分布系数。

1.2 并联控制模型设计

本系统建设是一项复杂的工程，既需要跨部门、跨区域的协作，又要统筹好基础设施、应用支撑、业务应用等各个层面的系统建设. 因此，根据信息化建设的规律，需要对各部分建设内容进行统筹规划，具体实施安排如下：

在柳东新区划定区域，纳入自贸区红线范围，抢占我国汽车产业即将放开股比限制的开放先机，围绕新能源汽车的全产业链积极组建中外合资企业，或大胆试验外资独资企业，引进国内代表性新能源汽车企业，逐步形成正极材料、负极材料、电解液、隔膜、碳酸锂、镍钴锰、电芯、电机、电控、智能网链、充电桩等本地化供应和研发能力，助推柳州汽车产业与时俱进，紧紧跟随甚至引领全球汽车产业发展的最新动向。

 

(3)

式中：表示自动机械手在抓取作业空间内存在7自由度的自动作业线并联控制分布向量；n为滤波次数；o为重点滤波参数；a为机械手方向控制参数；p为机械手操作次数。运用线性矩阵不等式进行控制对象的力学分解，建立自动线机械手位置高速并联控制力矩分布状态方程[11]，由此建立被控对象承载力学控制方程为：

[6] CHEN S, ZANG M, XU W. A three-dimensional computational framework for impact fracture analysis of automotive laminated glass[J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2015, 294:72-99.

(4)

将Lyapunov函数定义为：

在考虑存在自动线机械手位置分布不均衡条件下，进行时延控制和误差修正，在不确定时延和小扰动作用下，输出的自动线机械手位置高速并联控制模型为：

月亮出来了，韩贝如约而至。她让阿巴带上捡到的那枚贝壳，把他带到海边的一个港口，港口竟然真的停了一艘船。阿巴一个激灵——船的模样好像自己捡的那枚贝壳啊！

 

(5)

式中：φcd为关节c与d之间形成的机械手调节角度。

考虑机械手承载力矩的状态反馈情况，建立控制律u(k)=Kx(k)，当机械手控制的时延τk小于1个采样周期时，进行误差反馈调节，采用自适应参数补偿方法进行控制器的反馈调节[12]，实现参量自整定处理，提高系统的稳定性。

2 变结构PID模糊控制算法设计

在构建自动线机械手位置高速并联控制对象模型、进行控制约束参量分析的基础上，进行控制律优化设计。本文提出一种基于变结构PID模糊控制的自动线机械手位置高速并联控制技术，采用自适应的变结构模糊PID算法进行自动线机械手位置高速并联控制律设计[13-15]，得到变结构模糊PID模型为：

 

(6)

式中：φa，ψa，γ为自动线机械手位置分布的姿态角为机械手作业的角速度为机械手位姿调节的加速度；b1，b2，b3，d3为模型的已知自适应控制参数；Δb1，Δb2，Δb3，Δd3为未确定系数；fd1，fd2，fd3为运动规划的空间分布系数；δφ，δψ，δγ为自动化机械手进行俯仰、偏转运动调节量的控制输入。进一步整理可得：

 

(7)

式中：

采用变结构PID模糊控制进行自动线机械手位姿调节，得到自适应控制律为：

 

(8)

式中：b为模糊控制后机械手自适应控制参数，b>0；u为输入为模糊控制后自动线机械手的角速度；νa为模糊控制后自动线机械手的控制输入；fd为外加的稳态误差扩展损失。在抓取动作状态下得到机械手作业半径内的并联控制确定项输入为：

分析表明：无论以哪种角度输入地震波,钢管塔的最大位移出现在地线挂点处.在以0°,30°方向输入地震波时,最大应力出现在塔头斜材的位置上;在以45°,60°,90°方向输入地震波时,最大应力出现在中横担上第1节间的主材上.

 

(9)

令采用误差补偿控制方法，得到PID模糊控制的优化控制律为：

 

(10)

M和由确定量和不确定量两部分组成，即：

M=Mn+ΔM

(11)

 

(12)

式中：Mn和为自动线机械手位置控制的确定量；ΔM和为自动线机械手位置控制的不确定量。

结合Lyapunov函数进行参数自整定控制，进一步得到：

 

(13)

其中

 

(14)

求得各个自由度空间内机械手位置信息，假设系统的不确定上界为即位置高速调节的并联控制项的上界满足：

 

(15)

令

 

(16)

式中：D为维数矩阵。

在存在扰动误差的情况下，通过误差补偿得到：

 

(17)

式中：K为外界对机械手形成的阻尼系数；k为机械手减速比；τsc为主动臂对于转轴的重力矩；τca为从动臂对于转轴的重力矩；τk为机械手减速比的重力距。

s=ce1+e2

CT检查结果按照直肠外壁光滑度，脂肪密度等对肿瘤侵犯程度进行评价。之后将患者MRI和CT检查结果与手术病理检查结果进行比较。

(18)

则通过Lyapunov稳定性原理，对其求导得：

 

(19)

令通过高速误差反馈校正调节，有：

 

(20)

由此得到等效控制量ueq为：

综上所述，“从政经验型”的官箴书是宋元以来的主流模式，也是传统意义上的官箴内容，或称“狭义的官箴”，即官德阐述与行政经验，它代表了晚明官箴对宋元及明中前期的继承。“公犊辑录”“知识融合”“丛书汇编”三种类型，则是晚明官箴书的创新与变革，极大地丰富了官箴的题材形式与内容领域，也对清代官箴书的结构与内容产生了巨大的影响。

 

(21)

3 测试实验

3.1 实验一

为了测试本文方法在实现自动线机械手位置高速并联控制中的应用性能，进行一次仿真实验，实验采用MATLAB设计，利用三轴电子罗盘LSM303DLH进行机械手的位置参数采集，设置卡尔曼滤波器的阶数为6，自动线机械手位置调节的加速度测量误差为8m/s2，取PID神经元系数为b1=0.1，b2=-14.6，b3=14.0，d3=2cos(2πt)，fd=0.5sin(πt)，根据上述仿真参数，进行机械手位置高速并联控制仿真，得到机械手的位置参数控制轨迹如图1所示。

  

图1 机械手位置参数控制轨迹分布

分析图1可知，采用本文方法进行自动线机械手位置高速并联控制，位置参量的跟踪控制性能较好。进一步测试机械手控制收敛性，设置x1为横向机械手控制的轨迹，x2为反向横向机械手控制的轨迹，得到自动线机械手位置高速并联控制收敛性曲线如图2所示。

采用扩展卡尔曼滤波算法进行位置参数调节和融合处理[10]，以提高参数的整定性，扩展卡尔曼滤波方程式描述为：

分析图2可知，采用本文方法进行机械手控制，收敛性较好，摄动范围在±0.12%以内，x1初始值为4，x2初始值为-2，在时间为2s时，x1，x2收敛为0，并且一直维持在0。由此可以看出，机械手控制的收敛性较好，控制能力较强，表示采用本文方法进行位置参数调节控制具有一定的优越性。

四、综上所述，武夷山民族地区的发展总体来说还是存在着诸多的问题。科学规划武夷山民族地区城镇化的发展是现在需要迫切考虑的问题，根据武夷山的区域地理特征制定相关的政策，不断推动武夷山民族地区的发展。

  

图2 自动线机械手位置高速并联控制收敛性曲线

3.2 实验二

为测试本文设计的机械手控制的稳定性能，需要进行一次仿真实验.实验在MATLAB7.1平台中完成，操作系统为Windows7，对机械手控制稳定性进行判定系统测试。

“生活如同一朵玫瑰，每片花瓣代表一个梦想，每根花刺昭示着一种现实”。法国作家缪塞这样说到，现实如刺，难免使人沉沦，但总有一种东西支撑我们在布满荆棘的现实中砥砺前行。那或许就是梦想，一颗夜空中最闪亮的启明星，让我们在人生的夜幕下不再踽踽独行。

采用所设计的机械手控制稳定性进行判定系统测试，对其进行虚拟机械的特征稳定性能判定时，根据稳定频率的不同虚拟机械图像区域，采用扩展卡尔曼滤波算法，建立虚拟机械稳定性特征集，可大幅度提升虚拟机械特征稳定性的判定。分别对本文方法和传统方法进行判定测试，通过多次试验记录两种不同方法的判定时间，对比其稳定性能，结果如图3所示。

  

图3 自动线机械手稳定性能对比图

[3] CHEN W,MA Z,GAO L,et al. Quasi-static analysis of thrust-loaded angular contact ball bearings part I:theoretical formulation[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering,2012,25(1):71-80.

4 结束语

在装配作业中，自动线机械手需要对作业的位置和高度等姿态参量进行自适应调节控制，并通过高速的并联控制方法进行位姿调节，从而提高机械手作业的精准度和稳定性。本文提出一种基于变结构PID模糊控制的自动线机械手位置高速并联控制算法，采用自适应的变结构模糊PID算法进行自动线机械手位置高速并联控制律设计，实现控制律优化。验证结果表明，本文方法进行机械手控制的稳定性能较好，位置参数的自适应调节能力较强。

参考文献：

[1] PENG Xiongbin, GONG Guofang, LIAO Xiangping, et al . Modeling and odel identification of micro-position-control hydraulic system[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(22): 206-211.

[2] MA Zikui, CHEN Wenhua. Friction torque calculation method of ball bearings based on rolling creepage theory[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(22): 219-224.

图3(a)为传统方法稳定性情况，其表面褶皱较多，说明机械手控制的稳定性能较弱。图3(b)为本文方法稳定性情况，其表面较为光滑，褶皱较少，说明本文方法稳定性整体较强。由图可知，相较于传统方法，高速并联控制技术使机械手控制的稳定性大幅度增加，充分说明机械手控制稳定性能更高，验证了自动线机械手位置高速并联控制技术的稳定性。

常减压装置作为炼厂的龙头装置，在炼厂中占据非常重要的地位[1]，其停工有固有的一套停工步骤，但随着装置日益大型化和环保的压力，对常减压装置的停工提出了更高的要求。常减压装置停工吹扫中往往会产生大量的含油污水和废气，造成停工吹扫期间现场油污较大、异味较重，加工高硫原油的装置这方面的问题更加突出，如果处理不好停工现场恶臭味会较大[2]。严重时甚至可能造成周围环境污染，对居民安全形成影响，造成次生事件。故常减压装置在停工过程中实现密闭排，达到安全环保停工，显得尤为重要。

[4] ZHAO Chunjiang,WANG Jianmei,HUANG Qingxue. Modification of raceway control theory on the dynamic equations group of high-speed ball bearings[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2009,40(5):199-202.

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u(k)=Kx[k-(τsc+τca)]=Kx(k-τk)

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[8] 张秀丽,谷小旭,赵洪福,等.一种基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计[J].机器人, 2016, 38(4):385-394.

上文有提到，薄型手表的指针走动在整体中非常明显，若受到更大的外力冲击时，指针的走动就更不简单了。如何尽量减少这种外力的冲击，让手表的指针走动更简单，手表制造厂家如何提供更加“简单”的产品给消费者呢——这种时候，考虑MIYOTA超薄GL/GM系列，这个系列产品采用了不易损坏的耐冲击传动结构（SHOCKdetection），是设计超薄简洁款的最明智的选择。

[9] 杨明远,孙汉旭,贾庆轩,等.七自由度空间机械臂避障路径规划方法[J].航天器工程,2011,20(4):65-71.

[10] 夏红伟,翟彦斌,马广程,等.基于混沌粒子群优化算法的空间机械臂轨迹规划算法[J].中国惯性技术学报,2014,22(2):211-216.

(6)花岗岩类残坡积物：在北西部徐家老屋及胡公山一带分布，地貌类型为低山区，主要出露石英正长斑岩、二长花岗岩、角闪二长岩等。淀积层一般呈酸性，风化后一般成粗骨土，土质疏松，砂砾含量大。

[11] LIU H, LIANG B, WANG X, et al. Autonomous path planning and experiment study of free-floating space robot for spinning satellite capturing[C]//13th International Conference on Control Automation Robotics & Vision. Piscataway, USA:IEEE, 2015:1573-1580.

当机械电气设备出现短路故障后，需及时进行处理，防止机械电气设备故障问题进一步激化。同时，针对造成短路问题的具体原因，采用相应解决措施，如更换铜芯电缆等。由于此类电缆储量较小，需在采购期间对其质量及数量进行严格的把控，将维修停机时间缩短[4]。同时，在对短路故障进行处理的过程中，也需利用人工气焊的方式，将线路与导电装置连接在一起，从而提升线路的绝缘性，低于设备散发出的高温，降低短路问题发生几率。

[12] LIU S, ZHANG Q, ZHOU D. Obstacle avoidance path planning of space manipulator based on improved artificial potential field method[J]. Journal of the Institution of Engineers (India):Series C (Mechanical, Production, Aerospace and Marine Engineering), 2014, 95(1):31-39.

网络科幻小说是对传统科幻文学思想和方法的继承，它在网络媒体的虚拟空间中重构了传统科幻文学的诗学品质，并将科幻主题加以拓展，即建基于现实认知和“疏离”经验张力关系之上，通过对科学和技术这两个核心要素加以叙事演绎和意义建构来映照和反射现实世界，“通过想象陌生的世界，我们得以在一个潜在的革命性的新视角中来理解我们自己的生命状态”。这种对“未来生活”或“异域世界”的摹写，其实质恰恰是对现实世界和人类生命状态的一种映照和折射，因此在作品中表现出鲜明的中国特色与中国风貌。

[13] UIJLINGS J R R, SANDE K E A V D,GEVERS T, et al. Selective search for object recognition[J]. International Journal of Computer Vision, 2013, 104(2):154-171.

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