轮式机器人滑模轨迹跟踪控制器设计

轮式机器人是一个典型的非完整性系统。由于非线性和非完整特性,很难为移动机器人系统的轨迹跟踪建立一个合适的模型。介绍了一种轮式机器人滑模轨迹跟踪控制方法。滑模控制是一个鲁棒的控制方法,能渐近的按一条所期望的轨迹稳定移动机器人。以之为基础,描述了轮式机器人的动力学模型并在二维坐标下建立了运动学方程,根据运动学方程设计滑模控制器,该控制器使得机器人的位置误差收敛到零。     

车式移动机器人轨迹跟踪控制方法

针对车式移动机器人轨迹跟踪这一典型控制任务,本文提出一种滑模轨迹跟踪控制方法.该方法采用PI型滑模面设计等效控制律,利用变速函数代替符号函数获得切换控制率,并运用Lyapunov理论证明系统的稳定性.仿真结果表明该方法不但能使机器人有效跟踪任意参考轨迹,而且能减小在控制中的抖振现象,即使在外界干扰影响的情况下,也具有良好的控制品质.     

基于激光定位的机器人加工轨迹规划

随着机械化生产的逐渐实现,加工机器人的应用范围越来越广泛。在此背景下,为提高机器人加工精度,针对基于机器视觉、COMS工业相机以及CAM的三种机器人加工轨迹规划方法无法准确跟踪给定轨迹,导致规划轨迹与期望轨迹存在较大误差的问题,提出一种基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法。该方法首先利用激光雷达方法测量机器人与待加工目标之间的相关信息,然后利用激光跟踪仪进行误差标定,最后将误差标定结果作为改进蚁群算法迭代条件,通过多次迭代生成机器人加工轨迹。实验测试结果表明:与基于机器视觉的规划方法、基于COMS工业相机的规划方法以及基于CAM的规划方法相比,基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法应用下,规划轨迹与期望轨迹拟合优度提高0. 07、0. 05、0. 08,轨迹定位误差较小,基本达到预期目标。     

基于T-S模糊模型的机器人轨迹跟踪控制

为了解决机器人跟踪控制的建模误差和扰动所引起的不稳定问题,设计一种基于T-S模糊模型的滑模控制器。首先对机器人动力学方程进行扇区非线性处理,建立T-S模糊模型,然后设计出保证机器人系统渐近稳定的滑模控制器。对二连杆机器人进行给定轨迹实验时,系统具有良好的轨迹跟踪性能,系统误差很快收敛到零。实验结果表明该方法对非线性系统具有较强的鲁棒稳定性,验证了该方法的有效性。     

基于计算机视觉的艺术体操轨迹跟踪研究

为了解决传统基于卡尔曼滤波算法进行艺术体操轨迹跟踪时存在的跟踪漂移以及跟踪效率低等问题,研究基于计算机视觉的艺术体操轨迹跟踪方法,通过Vi Be运动目标检索算法对图像的颜色以及深度信息建模,基于图像颜色以及深度的波动检测出视频中的运动目标,采用KCF算法实现运动目标的初步跟踪,在该方法的基础上,通过改进KCF算法解决运动目标被遮挡出现的跟踪漂移问题,提高运动目标跟踪的精度和稳定性。通过Hermite插值运算运动目标质心,基于时刻t的运动模糊方向获取瞬时质心轨迹,得到最佳的运动目标质心轨迹,采用曲线拟合措施获取精确的运动目标质心轨迹。实验结果说明,所提方法可准确跟踪艺术体操运动轨迹,具有较高的跟踪效率和稳定性。     

不确定性机器人的反演递推设计

针对一类不确定性机器人的定点和跟踪两个基本控制问题,设计出了基于反演递推法的控制器.首先将机器人动力学模型通过线性反馈得到两个子系统,然后对每个子系统分别构造Lyapunov函数来保证其稳定于定点(原点)或者跟踪给定的轨迹,从而最终达到了对机器人系统的定点和跟踪控制.     

参数不确定移动机器人全局轨迹跟踪的自适应滑模控制

通过对一类质心和几何中心不重合情况下移动机器人轨迹跟踪问题的研究,得到了两独立驱动轮角速度为控制输入的机器人运动学模型.对于车轮半径和两驱动轮之间距离参数已知的情况,基于反演控制的思想设计了变结构控制的切换函数,构造了具有全局渐近稳定的滑模轨迹跟踪控制律,并针对这两个参数未知时,通过自适应方法对其进行参数估计,给出了自适应滑模轨迹跟踪控制律的设计方法.该方法设计过程简单且具有直观的稳定性分析,适用于移动机器人的全局轨迹跟踪控制.仿真算例验证了所提控制律的有效性和正确性.     

激光扫描的机器人运行轨迹高精度与实时性追踪

为提高机器人运行轨迹追踪的精度,提出了基于激光扫描的机器人运行轨迹高精度与实时性追踪方法。通过三次一维傅里叶-梅林变换运算,简化运算复杂度;利用角点特征提取策略,进一步精准定位机器人的运行轨迹;采用非极大值抑制策略处理所得角点函数,令各物理角点与角点特征一一对应;展开坐标标定,减小位置偏差与角度偏差;经无线网络传输运行轨迹数据至服务器终端进行数据融合,明确机器人轨迹坐标;引用卡尔曼滤波器处理融合后的坐标结果,降低机器人轨迹追踪偏差;在滤波处理阶段中选用分散滤波模式,应对机器人在水平与垂直方向上的弱耦合性。实验结果表明,本文方法对机器人的运行轨迹追踪与期望轨迹的误差平均保持在0.02 m以内,当期望轨迹呈大幅连续变化时,本文方法的稳态用时较短,在100 ms内即可调整回期望轨迹且整体偏差较为稳定,跟踪机器人运行轨迹的耗时平均为85 ms。     

用于机动目标跟踪的分段机动识别方法

分段轨迹识别方法是一种将目标轨迹分成若干段曲线,对每一段曲线进行参数估计进而估计目标状态的跟踪方法.基于分段轨迹识别方法提出了一种分段机动识别方法,使之能够适用于更多的目标机动类型.针对速度变化的目标,提出了新的曲线参数描述的模型以及新的优化跟踪性能的代价函数,改进了判断分段结束的条件以及起始新分段的方法.仿真结果表明:分段机动识别方法在稳态性能不变的情况下,能够更好地跟踪加减速目标;同时,分段机动识别方法对于高度机动目标的跟踪性能和准确构造的交互多模型算法相似,且远优于匀速直线运动模型下的卡尔曼滤波器.     

基于样条插值的仿壁虎机器人足端脱附轨迹规划

针对仿壁虎机器人足端粘附脱附运动,提出了Spline三次样条插值与Matlab/Simulink半实物仿真相结合的足端轨迹生成及优化的方法。合理选取关键节点,利用三次样条插值,可快速得到所需复杂的光滑轨迹曲线。设计了测试平台并进行半实物仿真,通过分析数据采集卡采集的脱附力的变化趋势,并合理调整三次样条插值数据节点,优化脱附轨迹及其法向力与切向力,使仿壁虎机器人单足脱附过程切向力和法向力保持在较小范围。验证了该方法在单腿运动轨迹生成中的有效性和可行性,为四足步态生成与爬壁实验奠定基础。     

Multirate Control in Internet-Based Control Systems

One of the major challenges in Internet-based control systems is how to overcome the Internet transmission delay. In this paper, we investigate the potential of using the multirate control scheme and the time-delay compensation to overcome the Internet transmission delay. A two-level hierarchy is used for the Internet-based control systems. At the lower level, a local controller is implemented to control the plant at a higher frequency. At the higher level, a remote controller is employed to remotely regulate the desirable set-point at a lower frequency for the local controller. A compensator located at the feedback channel is designed to overcome the time delay occurring in the transmission from the local site to a remote site. Another compensator in the feedforward channel is designed to compensate the time-delay occurring in the control action transmission. The simulation and experimental application results illustrate that the multirate control scheme with the time delay compensation offers a promising way to efficiently reduce the effect of Internet time delay on control performance     

集散控制系统与现场总线控制系统

简要回顾了自动化控制系统的主要发展阶段，对集散控制系统特别是现场总线控制系统的定义、特点、系统结构等进行了比较详细的分析，介绍了几种主要的现场总线，并展望了集散控制系统和现场总线控制系统的发展趋势。     

实现Internet远程控制的工业控制网

文章讲述了能实现Internet远程控制的工业控制网的构成方法 ,及其软件编写方法 ,包括实现直接读写网络数据、远程传输用户数据的方法     

分布式控制系统一致性控制方法研究

针对大型分布式控制系统在控制过程中由于节点信号冲突,造成控制延迟,不同步的问题.提出一种带非线性耦合的控制一致性算法,通过节点通信模型对不同模块之间通信进行一致性计算.运用关联决策理论对通信结果进行预估计,在通信出现延时的状态下,可以保证通信信号的一致性.使得多系统能够在延时允许的误差内进行通信.有效解决通信过程中出现的延迟、和信号不一致问题.实验表明,带非线性藕合的一致性算法,使得群体中的所有个体可以达到一个预先指定的值.解决带非线性耦合的一致性问题,取得了不错的结果.     

集散控制系统中的高阶管理

论述了集散控制系统在厂矿企业生产调度，监测管理上的应用，图示了系统结构，软件的功能和设计方法。     

浅谈现场总线控制系统与集散控制系统

首先对现炀总线控制系统及集散控制系统进行了简要的介绍，而后着重讨论了现场总线控制系统在实际应用中的一些问题，最后提出了工程应用中选择现场总线控制系统的一些建议．     

交流电机变频调速中矢量控制与直接转矩控制的研究

随着交流电机在现代社会生产中的广泛应用,三相交流异步交流调速控制系统成为研究的热点,各种各样的变频调速方案相继出现,作为当前两种主要的交流电机变频控制方法,矢量控制和直接转机控制在实际中得到广泛的应用。本文以矢量控制与直接转矩控制比较为核心,对二者的控制原理、特性以及应用进行了分析与比较。同时,在分析的直接转矩控制原理的基础上,基于Simulink环境下对直接转矩控制系统进行仿真模型的搭建,并得到相应的仿真图象。     

New Predictive Control Scheme for Networked Control Systems

This paper is concerned with the design of networked control systems with random network-induced delay and data dropout. It presents a new control scheme, which is termed networked predictive control with optimal estimation. Based on Multirate Kalman Filtering, the measured data which are out of sequence or delayed can be used to improve the precision of estimation. The control prediction generator provides a set of future control predictions to make the closed-loop system achieve the desired control performance and the compensator removes the effects of the network transmission with time delay and data dropout. Simulation results are presented to illustrate the effectiveness of the control strategy via comparing with control schemes without any compensation for the network.     

多轴运动控制系统的控制方式

随着半导体技术的迅猛发展 ,使得半导体设备更趋于复杂化 ,对复杂设备的控制便显得尤为重要 ,针对复杂设备的运动控制系统 ,阐述了几种具体控制方式及实现方法。