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公开(公告)号：CN106769153B
公开(公告)日：2019-03-05
申请号：CN201710059331.6
申请日：2017-01-24
Applicant: 南开大学
IPC: G01M99/00
Abstract: 一种船用起重机自动控制实验系统，包括起重机模拟装置(用于模拟真实起重机的运动特性，也是整个系统的控制主体)、船体运动模拟装置(用于模拟真实船体在海上工作时的运动状况，并作为起重机模拟装置的工作环境)、运动状态测量装置(用于测量起重机和船体模拟装置的实时运动信息，并发送给控制系统作为反馈信号)、控制系统(用于实时处理各类反馈信号，合成相应的控制命令并将其发送至伺服电机，从而使得起重机和船体模拟装置产生期望的运动)。本发明能够真实地体现船用起重机在海面工作环境下的运动特性，并且方便各种相应控制算法的实验验证。
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公开(公告)号：CN108469736A
公开(公告)日：2018-08-31
申请号：CN201810399899.7
申请日：2018-04-28
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于状态观测的船用吊车消摆定位控制方法和系统，包括以下步骤：基于船用吊车系统动力学模型构造包括控制目标、绳长限制的能量函数及状态观测器，根据所述能量函数设计驱动吊杆和吊绳运动的非线性动态反馈控制方法；接收设定的船用吊车系统的系统参数；获取吊杆俯仰角、吊绳长度以及负载的摆角的测量值；根据所述非线性动态反馈控制方法得到控制吊杆和吊绳运动的输入信号；根据所述输入信号实现负载的准确定位并快速消除其残余摆动。本发明可以处理速度信号无法被直接测量的情况，同时实现负载的准确定位与快速消摆。
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公开(公告)号：CN108345217A
公开(公告)日：2018-07-31
申请号：CN201810146833.7
申请日：2018-02-12
Applicant: 南开大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种变绳长起重机系统时间最优轨迹规划方法、装置及系统，该方法包括：设定系统状态的约束条件，台车位移、速度和加速度的约束条件，吊绳长度、速度和加速度的约束条件，负载摆角、角速度与角加速度的约束条件，以及台车、吊绳和负载的初始状态与终止状态的约束条件；根据变绳长起重机系统的动力学模型和上述设定的约束条件构造时间最优的带约束优化问题，并求解得到变绳长起重机系统时间最优的运动轨迹；使用跟踪控制律计算轨迹相应的实时控制信号，驱动控制台车和吊绳运动，进行变绳长起重机系统的时间最优控制。本发明有效解决了变绳长起重机运输过程中的效率问题与安全问题。
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公开(公告)号：CN108319281A
公开(公告)日：2018-07-24
申请号：CN201810013743.0
申请日：2018-01-08
Applicant: 南开大学
CPC classification number: G05D1/0808 , G05D1/101
Abstract: 一种基于时间最优的旋翼飞行器吊运系统运动规划方法，能够得到时间最优的飞行器定位与负载消摆轨迹，属于非线性欠驱动机电系统自动控制领域。首先建立完整的系统动力学模型，随后将系统表达为以加加速度为输入的非线性仿射形式。在离散化和近似化处理之后，可以将原本的时间最优运动规划问题转化为标准的非线性规划问题，这一过程中考虑负载摆动、飞行器速度、加速度、加加速度等各种约束。最后，利用序列二次规划方法即可对该问题进行求解。本发明在处理中无需线性化操作，保留了系统原本的属性，且可以加入对系统状态轨迹和输入量的约束；此外，该方法将飞行器加速度设为输入，从而得到加速度连续的轨迹，以免电机振动而影响其使用寿命。
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公开(公告)号：CN108153310A
公开(公告)日：2018-06-12
申请号：CN201711399649.5
申请日：2017-12-22
Applicant: 南开大学
IPC: G05D1/02
CPC classification number: G05D1/0214
Abstract: 本发明中提出的一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法，其主要内容包括：多层拟人行为路径规划框架，基于人类规划的行为模式，模拟人脑、人眼和人腿的功能对应设置全局层路径规划、感知层路径规划和执行层路径规划；完备性可调性轨迹规划算法，提出一种有完备性保证的高效率的轨迹规划算法，应用该算法规划的轨迹能够同时满足机器人的运动学约束和环境约束条件；动态监控和恢复行为策略，对机器人前方安全距离范围进行实时动态监控，如果遇到紧急状况采取恢复行为策略，有效地确保安全、提高鲁棒性。本发明能够在大规模的、动态变化的、部分未知的、非结构化的室内环境中，实现移动机器人的实时运动规划。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN104035365B
公开(公告)日：2017-01-25
申请号：CN201410241737.2
申请日：2014-05-30
Applicant: 南开大学
IPC: G05B19/042
Abstract: 一种基于现场可编程门阵列和数字信号处理器的原子力显微镜硬件控制系统。针对原子力显微镜扫描时，因硬件控制系统运行速度过慢导致的扫描速度过慢的问题。本发明首先提出了全新的原子力显微镜控制方案，并提出了以现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）为核心的硬件控制系统架构，然后根据该方案设计了相关的硬件电路系统，包括模数和数模转换模块、FPGA核心控制模块和DSP核心控制模块。与现有控制系统相比，该发明更好地利用了数字逻辑器件各自的优点，并设计了相应的高速高精度转换电路，弥补了传统方案扫描速度过慢、外围电路精度不高的缺点。实验结果表明，该发明可以更快速且更高精度地完成扫描。
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公开(公告)号：CN106236519A
公开(公告)日：2016-12-21
申请号：CN201610828782.7
申请日：2016-09-18
Applicant: 南开大学
IPC: A61H3/00
CPC classification number: A61H3/008 , A61H2201/1207 , A61H2201/1261 , A61H2201/14 , A61H2201/50 , A61H2201/5071
Abstract: 一种面向步态和平衡康复训练的单绳悬吊主动减重系统。主要包括架空位移单元，竖直拉力单元和人机连接单元。其中架空位移单元包括主体支架、两根横向轨道和两根纵向轨道及其下方分别设置的位移驱动机构。竖直拉力单元包括一对滑轨、两个动板、两个压簧、压力传感器、电缸、卷绳电机、绞盘和偏角测量装置。吊绳通过卷绳电机驱动的绞盘、电缸一侧的滑轮、远离电缸一侧的动板上的滑轮、压力传感器顶端滑轮和吊绳偏角测量装置，最终与人机连接单元相连。本发明是一种新型的虚拟质量卸载下肢康复系统，通过虚拟去质量的方法为轻度和中度下肢神经受损的患者提供一个良好的康复训练环境，具有很高的研究价值和广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN105676728A
公开(公告)日：2016-06-15
申请号：CN201610016151.5
申请日：2016-01-12
Applicant: 南开大学
IPC: G05B19/042
CPC classification number: G05B19/042 , G05B2219/25314
Abstract: 一种基于DSP的桥式吊车自动控制系统硬件平台。包括DSP控制模块、信号发生模块、两块信号隔离模块、继电器模块、传感器模块以及无线通信模块和电源模块。DSP控制模块和信号发生模块能够产生所需频率的脉冲信号作为吊车的控制信号。两块信号隔离模块分别将继电器模块和DSP控制模块、信号发生模块和被控对象隔离开。传感器模块能够测量吊车的位置、吊绳的摆角和电机的转速。DSP控制模块通过无线通信模块与传感器模块、上位机进行数据交互。本发明利用在DSP控制模块上开发的控制程序和通信协议，能够实现对桥式吊车的远程控制，并实现了基于轨迹规划的桥式吊车“消摆”和定位控制。实验结果表明，本发明能取得良好的控制效果，具有很好的实际应用价值。
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公开(公告)号：CN104035365A
公开(公告)日：2014-09-10
申请号：CN201410241737.2
申请日：2014-05-30
Applicant: 南开大学
IPC: G05B19/042
Abstract: 一种基于现场可编程门阵列和数字信号处理器的原子力显微镜硬件控制系统。针对原子力显微镜扫描时，因硬件控制系统运行速度过慢导致的扫描速度过慢的问题。本发明首先提出了全新的原子力显微镜控制方案，并提出了以现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）为核心的硬件控制系统架构，然后根据该方案设计了相关的硬件电路系统，包括模数和数模转换模块、FPGA核心控制模块和DSP核心控制模块。与现有控制系统相比，该发明更好地利用了数字逻辑器件各自的优点，并设计了相应的高速高精度转换电路，弥补了传统方案扫描速度过慢、外围电路精度不高的缺点。实验结果表明，该发明可以更快速且更高精度地完成扫描。
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公开(公告)号：CN102795544A
公开(公告)日：2012-11-28
申请号：CN201210292959.8
申请日：2012-08-16
Applicant: 南开大学
Abstract: 基于轨迹在线规划的桥式吊车高效消摆控制方法。该方法包括：构造一个摆角消除环节，可有效地抑制负载的大幅度摆动，并快速地消除台车到达目标位置之后负载的残余摆角；将摆角消除环节与定位参考轨迹以线性方式组合在一起，生成最终轨迹，可保证台车的精确定位，同时能够有效地消除负载的摆角与残余摆角。相比已有的吊车轨迹规划技术，该方法可在线地生成消摆轨迹，其简单易行、在线运算量小、台车运送效率高、消摆速度快，非常适用于吊车系统的实时控制。
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