基于全局稳定的爬壁机器人双环轨迹跟踪控制

针对爬壁机器人轨迹跟踪问题,提出一种基于全局稳定的双环滑模控制算法.以爬壁机器人运动学模型为基础,位姿偏差构造滑模切换函数,提出双曲函数代替一次函数作为趋近率并验证趋近律的全局渐进稳定性,利用反推(back-stepping)思想设计位姿控制率,验证双闭环系统的稳定性与误差收敛性,实现位姿的准确跟踪.将改进后的算法与一...     

爬壁机器人技术及应用

在很陡坡度的外壁上进行作业是十分危险的.目前开发能在壁面上贴附并能移动进行作业的机器人是十分必要的,也是当前迫切需要开发的研究课题,其需求的对象如:用于核电站炉心内壁上清除污染物的机器人,用于放射性废液储罐焊缝检     

基于干扰观测器的四旋翼轨迹跟踪控制

针对四旋翼飞行器在外部气流扰动和内部模型参数摄动影响下的稳定轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于干扰观测器的动态面反演滑模控制算法.首先,在建立四旋翼飞行器模型的基础上,采用反演滑模控制设计轨迹跟踪控制律,保证所设计的控制器以指数收敛速率跟踪指令信号;然后,设计干扰观测器,在不改变原有控制器结构的基础上观测飞行器内部噪声扰...     

一种新型爬壁机器人机构及运动学研究

提出了一种新型爬壁机器人机构,介绍了机构的构型及结构特点,推导了运动学正、逆解方程式,规划了直线行走、平面旋转及交叉面跨越三种运动模式．机构构型及运动模式的分析表明,该机构具有体积小、运动特性较好的特点．仿真结果证明,该机器人在运动过程中所需吸附力矩较小且占据的空间较少．     

水冷壁爬壁机器人路径跟踪研究

摘要：准确的直线运动是水冷壁爬壁机器人完成磨损检测工作的前提,为了保证其做直线运动,设计了一种水冷壁爬壁机器人路径跟踪控制律。本文通过建立爬壁机器人的运动学模型,用摄像机采集水冷壁图像,对图像处理并提取直线路径,实现对其位姿的反馈,再根据Backstepping跟踪算法设计路径跟踪控制律对机器人位姿进行控制,同时采用Lyapunov稳定理论对控制律的收敛性进行验证,最后通过MATLAB软件进行仿真实验,仿真结果验证了控制律的有效性。     

爬壁机器人能源工业应用与发展

本文对爬壁机器人在能源工业的应用进行分析,对爬壁机器人关键技术与发展进行研究,并提出其工业应用研发技术路线发展建议。     

基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼上楼梯滑模控制

针对下肢外骨骼在轨迹跟踪时对内部参数扰动和外界干扰较为敏感的特性,设计一种基于非线性干扰观测器的下肢外骨骼机器人滑模控制策略.首先建立下肢外骨骼上楼梯的动力学模型,分析其动力学特性;其次设计非线性干扰观测器,对下肢系统的不确定性和外部干扰进行观测;在此基础上,为保证系统轨迹跟踪误差的收敛性和减弱抖振,设计了低通滤波的滑...     

电磁式爬壁机器人平台

本文介绍了一种新型电磁式爬壁机器人平台。机器人平台从客观需求出发,利用电磁铁可以吸附铁质物体的原理,实现机器人在铁质壁面上竖直攀爬。机器人平台以单片机为控制核心,控制四只仿生脚的行动和电磁铁的吸附,由无线控制器实现远程控制。平台搭载多种传感器,以检测机器人周围的环境状态,并应用无线传输技术,将传感器监测数据时时传回控制电脑。还可由电脑控制,利用机器人上加装的机械臂,完成简单操作。本项目作品可以应用于强热辐射、浓烟、污染气体等复杂环境的场所实施远程测控,也可以应用于船体、高炉检测等方面。     

磁吸附爬壁机器人控制系统的研究

在研制爬壁机器人基础上，比较了磁吸附爬壁机器人的各种吸附与驱动方式的优缺点，设计了机器人的控制系统，推导出控制算法，并实验结果表明控制系统能满足工作要求。     

带有干扰观测器的高超声速飞行器滑模控制

针对高超声速飞行器非线性和易受干扰影响的特点,提出了带有扩张状态干扰观测器的连续滑模控制方法.在对飞行器非线性模型做线性化处理的基础上,设计了一种连续时间滑模控制器.该控制器在对不确定性和未知动态保持鲁棒性的基础上,消除了传统滑模中存在的抖振现象.对系统中存在的外加干扰,设计了扩张状态干扰观测器.将外加干扰作为系统的一个状态变量被估计出来,再将估计值用作滑模控制器的补偿量,进而达到消除外干扰的目的.在高超声速飞行器巡航飞行状态的基础上进行了仿真.仿真结果表明,所提出的方案能够满足控制要求.     

复合干扰下载人潜水器的全阶滑模控制

针对蛟龙号载人潜水器(JIAOLONG)在运行过程中受到深海洋流、模型不确定性和未建模动态等因素影响,本文设计了一种基于干扰观测器的新型全阶滑模控制(disturbance-observer based full-order sliding mode control,DOB–FOSMC)方法.首先,建立载人潜水器系统的动力学模型;然后,设计扩展非线性干扰观测器估计系统的复合扰动;其次,设计能够描述潜水器完整动态特性的全阶滑模面,从而得到滑模控制律,并给出闭环控制系统的稳定性分析;最后,通过数值仿真验证控制方法的有效性和优越性.基于干扰观测器的全阶滑模控制方法的优越性主要体现在:能够描绘载人潜水器的全阶动态特性,并且有效抑制抖振现象.     

基于干扰观测器的水下机器人预定性能控制

针对受外界干扰的水下机器人,提出一个预定性能控制器.首先,针对水下机器人的外界干扰,设计一个干扰观测器并且估计误差在有限时间内收敛至零;然后,利用干扰观测器进行前馈补偿,基于一种指数型障碍李雅普诺夫函数设计一个非奇异快速积分终端滑模控制器,使得水下机器人的轨迹跟踪误差在有限时间内收敛至零并且满足预定的性能要求;最后,严...     

一类具有多重不匹配扰动的非同元次不确定系统的分数阶抗扰控制

现有的自抗扰控制(ADRC)方法主要针对整数阶系统或同元次分数阶系统, 当应用于更一般的导数阶次互不相同的非同元次分数阶系统时, 可能无法获得令人满意的性能. 针对具有多重外源干扰的非同元次分数阶不确定系统的控制问题, 提出了一种改进的分数阶抗干扰控制方案(EFADC). 将非同元次分数阶特性当作模型不确定性,采用分数阶自抗扰控制(FOADRC)进行补偿. 设计分数阶扰动观测器(FODO)来估计由外源模型描述的扰动. 在此基础上, 设计一种基于不确定性和扰动补偿的分数阶滑模控制(FOSMC)方法, 使系统具有快速响应性能和鲁棒性.通过理论分析和数值模拟验证了所提方法的有效性. 仿真结果表明, 所提方法有效改善了非同元次分数阶系统的动态性能和对外部扰动的鲁棒性.     

Observer Based Control of a Missile Seeker System Using Sliding Modes

Control of the seeker is important for successful operation of a missile. This paper proposes robust sliding mode control (SMC) with sliding mode observer (SMO) for the seeker. The SMO is designed for the extended state system wherein the disturbance is considered as an additional state. Estimated disturbance is used to update the SMC law.     

自适应时变Terminal滑模控制研究

针对Terminal滑模控制到达阶段鲁棒性不强的问题,提出了时变Terminal滑模控制方法。分析Terminal滑模面的设计参数对系统性能的影响,提出一种非线性时变Terminal滑模面的设计方法。为了消除多输入多输出(MIMO)非线性系统的不确定,构建动态干扰观测器系统,根据干扰观测误差在线调节参数,从而在线逼近外部干扰,证明了逼近误差一致最终有界。采用倒立摆系统进行仿真验证,提出的自适应时变Terminal滑模控制方法比传统的PID控制镇定时间缩短80%,且无超调。仿真结果表明,所提方法可以用于MIMO非线性系统的控制。     

四旋翼无人机抗干扰轨迹跟踪控制

针对四旋翼无人机轨迹跟踪过程中存在的参数不确定与外界干扰问题,设计一种双闭环自适应控制策略.为了降低控制器设计复杂度,根据四旋翼无人机系统的欠驱动特性将系统分成姿态内环和位置外环.在扰动观测器的基础上,利用积分型反步控制算法完成无人机位置信息在外界干扰下的稳定跟踪控制.在扰动观测器的基础上,利用自适应滑模控制算法完成无...     

基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制

针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题以及对外界干扰较为敏感的特性,设计了一种基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制策略。该策略在指数趋近律中引入饱和函数,提出了一种改进趋近律;根据系统动力学模型,对系统的不确定性和外部干扰采用干扰观测器进行观测;在此基础上设计系统滑模控制律,控制律对未观测的干扰进行补偿。仿真结果表明,控制策略能有效地抑制轨迹跟踪中的抖振问题,较好地克服外界干扰,保证系统的控制性能。