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.     

Design and optimization in multiphase homing trajectory of parafoil system

In order to realize safe and accurate homing of parafoil system,a multiphase homing trajectory planning scheme is proposed according to the maneuverability and basic flight characteristics of the vehicle.In this scenario,on the basis of geometric relationship of each phase trajectory,the problem of trajectory planning is transformed to parameter optimizing,and then auxiliary population-based quantum differential evolution algorithm(AP-QDEA)is applied as a tool to optimize the objective function,and the design parameters of the whole homing trajectory are obtained.The proposed AP-QDEA combines the strengths of differential evolution algorithm(DEA)and quantum evolution algorithm(QEA),and the notion of auxiliary population is introduced into the proposed algorithm to improve the searching precision and speed.The simulation results show that the proposed AP-QDEA is proven its superior in both effectiveness and efficiency by solving a set of benchmark problems,and the multiphase homing scheme can fulfill the requirement of fixed-points and upwind landing in the process of homing which is simple in control and facile in practice as well.     

柔顺关节并联机器人固有频率分析

为了解含有片簧式柔顺关节的并联机器人振动特性,基于含有片簧式柔顺关节的并联机器人动力学方程,建立了频率方程,并对系统固有频率在机器人运动过程以及工作空间的变化情况进行分析,同时对理论轨迹、软件仿真轨迹与名义轨迹的差值进行幅频特性分析来说明理论计算结果和软件仿真结果的正确性,也相互验证了频率方程和幅频特性分析方法的正确性。     

基于MATLAB的6R焊接机器人运动学的仿真研究

为了更好地控制焊接机器人进行精准的焊接作业,以ABBIRB1600型焊接机器人为研究对象,利用MATLAB分析了它的正运动学、逆运动学和轨迹规划问题。基于标准D-H法对其进行建模,建立正运动学方程;在正向运动学的基础上,通过矩阵求逆的方法生成多组非线性方程并得到机器人各关节角度变量的8组解;在关节空间内对该机器人进行运动轨迹仿真,得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线,仿真结果证明了所建立的运动学方程的正确性以及该机器人参数的合理性。为后续焊接机器人的轨迹规划研究提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。     

非经典阻尼系统的求解

针对非经典阻尼振动线性系统,为消除非经典阻尼项给求解带来的困难,通过引入矩阵函数变换消除了原系统的阻尼条件项,将非经典阻尼振动微分方程转化为拟时不变经典阻尼方程。利用具有完全特征向量系的矩阵在约化若当(Jordan)标准型过程中可正交相似对角矩阵的特性,将变换矩阵取为约化若当标准型过程中的分解矩阵,从而求出所求系统的特征问题的全部特征值和相应的特征向量。同时,根据矩阵正交相似的性质分析得知:不仅变换前后两个矩阵的特征值完全相同并与时间变量无关,而且时间变量对此系统的影响可以只由变换后系统的特征向量来描述,给出了非典型阻尼振动系统物理意义上的解释。     

基于4D轨迹的机载端滑行引导算法

针对繁忙机场航空器场面滑行效率低、延误大的问题,提出一种基于4D轨迹的场面滑行引导算法.首先根据机场结构建立机场拓扑模型;然后对传统Dijkstra算法进行改进,在考虑路段翼展约束和转弯约束的情况下,为航空器规划一条最优滑行路径,并根据管制设定的所需到达时间(RTA)为所有轨迹点分配相应的RTA,从而得到一条目标4D滑...     

基于三维空间曲线的四足机器人轨迹规划

四足机器人在对角小跑运动下的稳定性问题是当前四足机器人研究的热点，故分析了机体力矩对机体运动过程中稳定性的影响，提出一种新的足端轨迹函数。首先对机器人进行运动学分析，参照优宝特型四足机器人建立三维模型并搭建了仿真环境；然后分析机体力矩，得出机体翻转原因，即机体腿部摆动对机体产生的反作用力矩和重力产生的倾覆力矩以及运动中足端所受到的冲击力矩。在此基础上，通过利用机器人摆动腿侧摆关节运动提供一个力矩以平衡部分反作用力矩和倾覆力矩，提出了一种基于三维空间曲线的足端轨迹规划。最后，通过对比仿真实验验证了所提足端轨迹规划的有效性和正确性。     

分子马达随机跃迁暂态特征

用主方程方法研究分子马达一维周期性四态等间距随机跃迁模型，得出在任意位置任意时刻马达几率分布的解析表达式；讨论了分子马达随机跃迁的暂态特征及其特征时间，得出几率随时间的演化规律由跃迁速率常数和初始条件共同决定，而到达稳态的特征时间只由跃迁速率常数决定．     

The collision-free trajectory planning for the space robot to capture a target based on the wavelet interpolation algorithm

In the research of path planning for manipulators with many DOF, generally there is a problem in most traditional methods, which is that their computational cost (time and memory space) increases exponentially as DOF or resolution of the discrete configuration space increases. So this paper presents the collision-free trajectory planning for the space robot to capture a target based on the wavelet interpolation algorithm. We made wavelet sample on the desired trajectory of the manipulator’s end-effector to do trajectory planning by use of the proposed wavelet interpolation formula, and then derived joint vectors from the trajectory information of the end-effector based on the fixed-attitude-restrained generalized Jacobian matrix of multi-arm coordinated motion, so as to control the manipulator to capture a static body along the desired collision-free trajectory. The method overcomes the shortcomings of the typical methods, and the desired trajectory of the end-effector can be any kind of complex nonlinear curve. The algorithm is simple and highly effective and the real trajectory is close to the desired trajectory. In simulation, the planar dual-arm three DOF space robot is used to demonstrate the proposed method, and it shows that the algorithm is feasible.     

基于粒子群算法的无人机航迹规划问题

首先将无人机航迹问题转换为多目标的TSP问题数学模型,建立了航迹规划问题的数学模型.然后将轨迹规划问题转换成一个求最短路径的单目标的有约束是优化问题,针对这类问题的求解,采用了一种新的粒子群算法并利用软件编程求解.最后验证了结果的可行性,同时讨论了结果的稳定性和收敛性.     

电力系统自适应卡尔曼滤波状态估计

本文开发一种动态状态估计的新算法，旨在提高状态估计的精度，由于电力系统是非线性的，因此，线性化的系统模型和噪声统计特性都是时变的，自适应卡尔曼波技术能很好地解决由于状态转移方程不确切而使估计值恶化的现象，同时提高了估计精度并减少了计算时间。     

利用样条函数规划机器人运动轨迹

本文利用样条函数法提出了一种机器人运动轨迹规划方法，各关节运动采用样条函数来拟合，该法简便、计算量小、而且不会出现机构奇异点问题，可生成光滑平稳的无噪音机器人运动轨迹。     

世界坐标系下非完整轮式移动机器人转弯轨迹的时域非微分描述方程

为了解决机器人路径规划模块在为非完整轮式移动机器人规划路径时,若要实现规划轨迹平滑且完全满足机器人的运动学约束,则需要精确的机器人工作环境的地图信息,从而大幅度地增加了路径规划算法的计算量的问题,首先利用较为粗略的环境地图信息规划路径,再将机器人转弯部分的路径进行函数插值,使整个路径规划满足机器人运动学约束且计算量增加较少.现有的机器人轨迹描述方程不能满足对机器人转弯轨迹进行精确插值的需要,因此提出分别利用曲线拟合法和泰勒插值法来构建非完整轮式移动机器人转弯轨迹的时域非微分描述方程.实验结果显示,所述机器人轨迹非微分时域描述方程可以用于对机器人路径规划的插值,降低了算法的计算量.     

基于时间冲击最优的TBM换刀机器人轨迹规划

为了提高隧道掘进机(TBM)换刀机器人的工作效率,减小换刀过程中的运动冲击,提出基于改进型粒子群优化(PSO)算法的轨迹优化方法.采用位姿分离法与关节变量最小策略,对冗余关节机器人进行运动学分析.利用所求的逆解,将目标轨迹由笛卡尔空间映射到关节空间.针对每个关节使用5次NURBS曲线构造冲击连续的关节轨迹,以时间冲击最优构造目标函数,采用改进型PSO算法求解出最优时间序列,完成对轨迹的优化.通过对特定的换刀任务进行轨迹规划,得到各关节的优化轨迹.优化结果表明,提出的轨迹规划方法可以为换刀机器人各关节提供理想的轨迹,具有较强的轨迹跟踪能力.利用5次NURBS插值法与改进型PSO优化算法,可以保证轨迹的时间最短与冲击最小,提高了运行的效率与平稳性.     

一种稳定的冗余度机器人动力学解法

对冗余度机器人动力学优化中的零空间最小关节力矩法和伪逆法进行了研究,阐述了运动学和动力学同时优化的必要性,提出了一种在加速度级上以最小奇异值为优化性能准则的关节轨迹规划方法.以平面三自由度机器人为仿真对象,在长轨迹情况下对三种算法进行了仿真.仿真结果表明,所提出的算法具有良好的稳定性,并极大地改善了关节空间的终态自运动现象,证明了算法的有效性.     

一种TAEM段结合迭代校正的轨迹快速生成算法

重复使用运载器(RLV)到达末端能量管理段(TAEM)接口处时,其位置、航迹倾角等初始状态存在大范围摄动的情况,为了使其在此情况下顺利进入自动着陆窗口,提出了一种结合迭代校正法的轨迹快速生成算法.首先根据高度与速度约束生成参考动压-高度剖面,通过跟踪此剖面实现纵向制导;通过跟踪由3个参数定义的轨迹地面投影实现侧向制导,纵向制导和侧向制导可以保证RLV的速度、航迹倾角、航迹偏角、侧向位置满足末端约束.提出的迭代校正算法可以快速确定航向校准柱的位置与最终半径这两个参数用以调整航程,从而保证末端所有状态均满足自动着陆段接口处的边界约束.仿真结果表明:该算法可以根据RLV具体的初始状态,自动选择直接或者间接进场策略,并快速生成可行的参考轨迹,轨迹生成时间4~12 s.该算法使用的数值方法非常成熟与稳定,易于工程实现;与航天飞机的策略相比,该算法不依赖离线计算并存储的若干参考轨迹,可根据当时的状态自主生成新的参考轨迹.仿真结果验证了算法的快速性、鲁棒性与实用性.     

基于模型预测控制的仿人机器人实时步态优化

为了提高仿人机器人在行走过程中的抗干扰能力,提出基于模型预测控制（MPC）的步态生成与优化策略. 基于飞轮倒立摆模型（IPFM）,建立系统状态空间模型. 给定落脚点参考位置和躯干旋转参考角度,提出包含质心（CoM）轨迹生成、落脚点调整和躯干旋转角度优化的多目标惩罚函数;考虑足部支撑范围、落脚点变动范围等可行性约束,建立二次规划（QP）求解模型. 利用开源求解器,实现最优质心轨迹、足部落脚点和躯干旋转角度的在线生成. 通过仿真验证了该算法的可行性和有效性. 结果表明,每个控制循环在2 ms内完成,满足实时控制需求;该方法能够利用躯干旋转以实现更大范围变步行参数的稳定行走;与只调整落脚点相比,机器人对各个方向外力的抵抗能力都有提高.     

沃尔什变换与线性二进系统

广义沃尔什函数可以直接由按二进序排列的指数式沃尔什函数得到。在广义沃尔什函数的基础上建立了线性时不变的二进系统。该系统是用逻辑微分方程表征的。正如指数函数是一般微分方程的特征函数一样,广义沃尔什函数则是逻辑微分方程的特征函数。通过沃尔什变换,逻辑微分方程能够转换为代数方程。本文系统的介绍了这种系统的基本理论和求解方法。     

多宏块模式多参考帧快速搜索算法

在研究H.264多宏块模式多参考帧运动估计特点的基础上，提出了一种新型快速搜索算法. 经判断运动估计宏块是否为跳过模式，又根据不同运动搜索模式代价函数之间的关系，通过宏块模式搜索算法求出运动矢量，并确定搜索所使用的有效参考帧. 实验结果表明，在运动估计中采用此快速搜索算法，有效降低了搜索算法的运算量，提高了H.264编码速度，而图像质量和码流基本保持不变.     

椭圆轨道编队飞行相对动力学初始化条件

Hill方程在椭圆轨道编队设计中具有一定的局限性,为解决这一问题,将基于Hill方程的圆轨道编队设计方法推广应用于椭圆轨道编队设计中．将T-H方程表示为参考轨道真近点角的显函数形式,推导椭圆轨道编队相对运动的状态转移矩阵．利用椭圆轨道编队相对运动动力学方程有周期解的要求,讨论椭圆轨道编队周期性运动的一般性初始化条件．最后通过数学仿真表明理论推导的正确性．推导的初始化条件可用于椭圆轨道编队队形初始设计或相对运动误差估计．