一种柔性机械臂末端轨迹跟踪的预测控制算法

针对柔性机械臂末端轨迹跟踪的内动态不稳定和模型不精确问题,提出一种用于柔性臂末端轨迹跟踪的预测控制算法.利用输入-输出线性化的方法使得柔性臂末端变量和弹性变量解耦,并根据状态反馈设计出一个非线性预测控制系统,将轨迹跟踪问题转换为状态跟踪问题.该控制系统通过平衡末端跟踪误差、弹性变量和控制力矩3个最优指标来克服内动态不稳定性,并采用最优控制律求解和力矩求解相分离的策略来提高运算速度,同时引入了实际输出数据进行误差补偿以减少模型误差对末端轨迹跟踪精度的影响.仿真结果表明,所提出的预测控制算法在保证柔性臂内动态稳定的同时,能有效解决模型失配引起的控制精度下降问题,并具有较快的运算速度.     

基于参数化小脑模型的纤维张力控制系统

设计了一种将参数化小脑模型（P—CMAC）神经网络与传统PID控制器相结合的纤维张力控制系统．P—CMAC神经网络的输出在作用于被控过程的全部信号中占很大比例，而传统PID控制器则作为用于减少轨迹跟踪误差的补偿器来使用．实验结果确认其能提高控制精度.     

六足仿生机器人腿部动力学分析与控制

为了实现六足仿生机器人的多种运动模式,提高不同路况环境的适应能力,提出了一种带有变形关节的新型腿部结构.采用拉格朗日方法建立了用于控制机器人腿部的动力学模型,设计了计算力矩+RBF神经网络复合控制器,其中计算力矩是已建模的部分,神经网络补偿动力学模型中未建模部分、结构参数的测量误差以及外部扰动.采用MATLAB对腿部的轨迹跟踪控制进行仿真,结果表明了该控制器跟踪精度更高,具有优良控制性能.     

工业机器人动力学参数辨识与自适应控制方法研究

研究六自由度工业机器人动力学模型最小惯性参数辨识和模型参数自适应PD控制方法。首先分析六自由度机器人动力学模型及其最小惯性参数;研究基于位置、速度、加速度约束条件的傅里叶级数型激励轨迹优化方法;依据激励轨迹跟踪实验获取的关节角位置、速度、加速度和力矩数据,研究基于最小二乘的最小惯性参数估计方法。在此基础上,研究六自由度机器人模型自适应PD控制方法。最后,构建了基于Codesys平台的六自由度机器人控制系统,利用SYMORO+推导回归矩阵元素,结合Hadamard不等式,利用MatlabFunction函数生成目标函数并将其代入Matlab fmincon函数计算激励轨迹参数,通过激励轨迹跟踪实验辨识出最小惯性参数;通过机器人跟踪激励轨迹和验证轨迹实验,比较实测力矩与基于辨识模型估计力矩的均方根误差验证参数辨识方法有效性;通过期望轨迹跟踪实验验证了自适应PD控制算法可行性。     

基于虚拟弹簧的欠驱动手指的动力学建模和控制

采用虚拟弹簧对2关节欠驱动手指进行了动力学建模。并使用该方法建立实际的3关节欠驱动手指的动力学模型,通过动态控制实验验证了动力学模型的正确性。该方法不仅避免了求解微分几何方程,并且直接派生出可解耦的动力学模型。可直接进行逆动力学分析、仿真和实时控制。同时,建立了基于动力学模型的速度观测器,用于轨迹跟踪,弥补了欠驱动手没有速度传感器的缺点,补偿了欠驱动环节造成的不确定因素。与PID或计算力矩法相比较,其轨迹跟踪误差更小,动态控制效果更好。     

用CMAC预测红外图像的目标轨迹

为了有效地提高目标的捕获概率,进行红外图像目标跟踪时,必须预测目标的质心和姿态.采用CMAC估计器可以有效地解决常用预测算法运算量与预测精度之间的矛盾.CMAC估计器先用线性模型进行训练,然后预测目标的质心和姿态.CMAC每帧用实际误差训练一次,以减少其预测误差.CMAC具有很高的预测精度,且运算量少,适应目标跟踪的实时处理.实验表明:CMAC能精确预测目标的质心和姿态,适应模型变化,具有鲁棒性.     

基于运动发散分量的四足机器人步态规划

为了使四足机器人在出现较大的轨迹跟踪误差时仍然可以稳定运动,提出基于运动发散分量（DCM）的在线步态规划方法. 将四足机器人抽象成三维线性倒立摆模型（LIPM）,根据离线规划的落脚点,应用DCM方法论递推出保持DCM有界的参考轨迹;在满足步幅约束、零力矩点（ZMP）约束的条件下,步态规划运用宽松初始状态模型预测控制在线优化出可快速收敛到参考轨迹上的落脚点以及期望状态轨迹;全身运动控制器通过构建二次规划优化出满足运动约束、动力学约束、摩擦力约束等条件下跟踪期望状态轨迹的力矩. 通过仿真验证以上算法,仿真结果表明：与经典模型预测控制相比,宽松初始状态模型预测控制可以承受较大的轨迹跟踪误差,四足机器人可以在出现较大的轨迹跟踪误差时以troting步态稳定运动并尽快收敛到离线规划的轨迹上.     

基于CMAC的光电探测系统姿态稳定控制技术研究

将小脑模型关节控制器(CMAC)神经网络应用于动载体光电稳定跟踪控制系统设计,分别构建CMAC学习算法网络和CMAC控制网络,泛化参数取4,采用δ学习算法调整网络权值,为评估所构建的CMAC网络对目标系统的逼近能力,选定一个非线性系统作为对象,以连续方波为输入信号进行仿真。仿真数据显示,输入信号发生跳变经0.15s后输出信号的稳态误差为0。选用直流力矩电机和分辨率为767×10-6 rad的光电编码器构建动载体三轴姿态稳定控制实验装置。结果表明,构建的以CMAC神经网络为核心的控制器在此实验装置上实现的姿态稳定误差为870×10-6 rad。     

利用基于同步补偿的角速度差值克服多余力矩

分析了电液负载仿真中载过程中多余力矩的产生机理及其特点,在对电液负载仿真台的多余力矩进行同步补偿的基础上,提出了利用同步马达和加载马达的角速度差值进行前馈补偿方案,以实现对多余力矩的二次补偿。严格推导出了同步补偿后的加载系统的数学模型并对同步补偿系统和前馈控制器进行了设计。     

基于学习前馈控制的永磁直线伺服系统跟踪控制研究

针对永磁直线同步电动机（PMLSM）伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,引入学习前馈控制（LFFC）补偿技术.学习前馈控制是一种反馈误差学习的控制形式,其包含了反馈控制器和采用函数逼近器的前馈控制器两部分.在系统和扰动定性知识的基础上,设计了基于B样条网络的学习前馈补偿控制.仿真结果表明,该方案有效地降低了负载扰动、端部效应等对系统性能的影响,提高了系统的跟踪精度.     

控制力矩受限的卫星姿态有限时间鲁棒控制算法

为了解决在卫星姿态控制问题中经典滑模控制器所存在的收敛速度慢、指数收敛的缺陷,同时为增强控制器对外部干扰与系统不确定性的鲁棒性,提出了一种对系统模型具有鲁棒性的快速收敛有限时间控制算法.针对传统滑模面角速度下降过快导致的收敛速率慢的缺陷,基于Lyapunov方法设计了一种具有三段式结构的有限时间滑模面,提升收敛速率并保证稳态精度,同时利用欧拉轴的特性消除有限时间控制中的奇异性问题;通过引入符号函数项,解决系统转动惯量的不确定性与外部干扰力矩问题;通过放缩控制律中的比例项解决控制力矩受限的问题;通过Lyapunov函数证明本文提出的控制律的有限时间稳定性,同时给出系统收敛的时间估计.理论分析与仿真结果均表明,提出的控制算法能够在大幅提升收敛速率的同时保证稳态精度.同时也表明了提升系统性态的关键是规划姿态角速度,即通过合理设计滑模面与期望角速度曲线可以实现提升系统收敛速率与鲁棒性的目的.     

模糊控制用于位置控制系统

为避免模糊控制理论较复杂的数学概念给工程技术人员带来的困难，本文从模糊控制的一般概念直接进入控制表的编排和调试，并结合实例给出实际系统中的参数。     

基于鲁棒控制理论的卫星姿态控制

对于三轴角动量飞轮式卫星的姿态控制提出了一种鲁棒控制设计方法.针对挠性卫星中存在的未建模动态以及参数不确定性问题,基于H∞控制理论对姿态控制器进行了设计,通过选取合适的加权函数将姿态控制问题转化为标准H∞控制问题,进而获得所需控制器.并与PID控制器进行了仿真实验对比,仿真结果表明,对于系统中存在的干扰和参数不确定性,H∞控制具有良好的鲁棒稳定性与动态性能.     

主动磁控小卫星模糊控制算法研究

为了缩短小卫星姿态捕获的时间及提高控制精度，针对卫星入轨后的主动磁阻尼与磁捕获控制，结合磁控力矩约束条件，提出了一种模糊控制算法，针对各轴向的磁偶极子进行了控制器设计。分析结果表明，该算法在输入反馈信号数值较小时，可以显著地改善系统的灵敏度和动态特性。计算机仿真结果表明，该算法鲁棒性好，控制精度高，捕获时间相对较短。     

鲁棒参数控制方法的谨慎控制律研究

针对实施鲁棒参数控制的过程模型中存在的观测不确定性和模型不确定性,提出了一种谨慎控制律的设计方法.通过概率统计计算,将噪声因素观测误差和回归模型系数估计误差引入控制模型,明确考虑在误差对系统影响的情况下如何对过程参数进行控制.谨慎控制律会根据误差大小确定参数的在线调节幅度,使系统性能在不确定性环境中表现得更一致和健壮.拓展了谨慎控制理论的应用范围,改善了鲁棒参数控制方法在过程存在不确定因素情况下的性能.实例分析表明,上述方法是有效且实用的.     

混合AI控制算法及其在炉温控制中的应用

基于人工智能控制的经验,提出了一种模糊控制与自适应PID控制相结合的人工智能炉温控制器,它吸取模糊控制和PID控制的优点,互补其缺点,所设计的控制系统具有快速、无超调、无静差、鲁棒性好的控制特性.实践表明,这种控制器用于大功率、纯滞后、时变的非线性被控对象,如炉温等一类控制中是十分有效的.     

一种基于模糊滑模监督控制的速度控制器

提出了一种带监督控制器的模糊滑模控制方法,利用监督控制器来保证当系统状态误差远离滑模面时,能迫使系统加速向滑模面运动．先用试错法和直接自适应模糊控制方法设计模糊控制器,然后用改进的滑模函数调整模糊控制器参数以减小系统的抖振,用监督控制器来增强系统的鲁棒性．仿真结果表明,该控制方法是可行的．     

基于位置控制的液压操纵负荷系统

从理论上分析了基于位置控制的液压操纵负荷系统的力感模拟原理,阐明了力感模拟效果的影响因素为位置控制回路的带宽、综合刚度及操纵力引起的位置扰动。在理论分析的基础上,借助计算机仿真方法,阐述了根据模拟对象的特性和仿真精度确定位置控制回路的带宽和综合刚度的方法,并提出了设计原则。指出位置控制回路的带宽应等于10倍仿真模型的转折频率,在满足二自由度系统模拟单自由度系统的模拟精度要求下,综合刚度应取3～10倍的液压弹簧刚度。通过时域和频域的计算机仿真证明了本文设计方法的可行性,仿真结果也证明了理论分析的结果是正确的。     

地震作用下结构控制与装置

文章总结了用于土木工程结构控制的方法和措施.概述国内外实用控制分析理论及装置的发展趋向.     

模糊控制技术在磨煤机自动控制中的应用

介绍了一种新的智能控制技术———模糊控制技术在磨煤机自动控制中的应用 ,采用预测模糊控制及分级模糊控制相结合的方式来调节磨煤机 ,大大提高了自动投入率