遥操作机器人系统带记忆的鲁棒反馈控制

针对遥操作机器人系统的通信通道中存在通信时延，以及机器人模型存在不确定性，可能造成系统不稳定和操作性能降低的问题，提出在环境模型未知的条件下，利用鲁棒控制理论，采用力、位置和速度反馈的控制方法，使得系统稳定，并且具有良好的透明性，控制参数可通过Matlab的LMI工具箱方便地求取，仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于加速度传感器反馈的丝杠传动系统接触力控制

针对丝杠传动系统从自由空间运动过渡到约束空间力控制过程中,接触不同环境刚度时接触力的动态特性是不同的,并且存在冲击、高频振动甚至不稳定,以及稳态力跟踪阶段的扰动引起的不稳定问题,提出用加速度传感器反馈来增加系统力控制的阻尼,抑制在力控制的接触过渡过程和力维持跟踪过程中因为碰撞和外部扰动等原因产生的高频振动,克服单纯速度反馈控制带宽比较窄的局限性,增加系统的稳定性.建立了基于多传感器的实验平台,进行了接触力控制的实验比较研究,实验结果表明该方法是可行的.     

一类非线性不确定动态系统的鲁棒稳定控制器设计及Benchmark问题求解

本文研究一类非线性不稳定动态系统的基于状态反馈的鲁棒稳定控制设计问题，提出了一种基于状态反馈的非线性控制律，该控制器使得闭环系统鲁棒稳定，对于Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ问题验证了所提控制律的正确性和有效性。     

针对传感器故障的容错控制问题的数值解法

针对状态反馈闭环系统中的传感器故障容错控制问题，先基于稳定多项式分解导出该容错控制问题状态反馈闭环系统稳定的充分必要条件。在此基础上，基于相容非线性方程组数值解法，提出具有传感器故障容错控制的状态反馈律设计方法。还基于数值优化解方法，提出面向闭环系统极点配置的另一状态反馈容错控制律设计方法。计算机仿真算例表明此方法的有效性。     

基于状态反馈和参数调整稳定混沌系统的不稳定平衡点

针对OGY方法需要预先找到系统的一个可调参数的不足，基于状态反馈和参数调整，提出了稳定混沌系统不稳定平衡点的一种简单控制方法．根据线性控制理论选择控制参数，并研究了设计控制参数的准则．该方法不需系统的动力学知识，也不需要系统内部的任何控制参数．仿真结果验证了该方法的有效性．     

状态反馈预测控制的结构性能及应用实例

本文分析了状态反馈预测控制系统的结构与控制性能，基于状态空间模型，使用实 测状态变量反馈，状态反馈预测控制系统是状态变量动态反馈结构．对比动态矩阵控制（DM C）、广义预测控制（GPC）和内模控制（IMC）算法，由于使用可测状态变量动态反馈结构 ，提高了控制系统抑制不可测干扰能力，改善了控制系统的鲁棒性，预测模型可适用于较大 的操作范围．预测控制系统稳定时，对阶跃型给定值及干扰静态无偏差．给出了催化裂化装 置稳定吸收系统，稳定汽油饱和蒸汽压先进控制的应用实例，先进控制系统的设计功能全部 在DCS层实现，现场运行实测数据对比表明控制效果较好．     

反馈线性化与滑模控制方法在发动机不稳定燃烧主动控制中的应用

以发动机不稳定燃烧过程为研究对象,建立起发动机不稳定燃烧力学系统与控制系统的数学模型,进一步应用基于微分几何的反馈线性化方法,将原非线性系统等价为完全可控线性系统,然后设计了滑模控制器.仿真结果表明,具有跟踪精度高、响应速度快、抗干扰能力强的反馈线性化与滑模控制方法,在发动机不稳定燃烧主动控制中有一定的潜力.     

五自由度无轴承异步电机[[alpha]]阶逆系统解耦控制

五自由度无轴承异步电机是一个多变量、非线性、强耦合的复杂控制对象，要实现电机转子稳定悬浮和运行，必须对电机转矩力和悬浮力进行动态解耦控制.本文应用多变量非线性[[alpha]]阶逆系统方法，对这个复杂控制系统进行动态解耦控制研究.首先介绍了三自由度磁轴承的工作原理和二自由度无轴承异步电机径向力产生机理，并给出三自由度磁轴承轴向力、径向悬浮力方程和二自由度无轴承异步电机转矩力和径向悬浮力方程，建立了电机的状态方程，然后分析了基于阶逆系统理论解耦控制的可行性，应用状态反馈线性化方法，将原复杂系统解耦并线性化，最后采用线性系统理论进行了综合和仿真.仿真结果表明这种控制策略能够实现五自由度无轴承异步电机转矩力与悬浮力之间的动态解耦，系统具有良好的动、静态性能.     

一类非线性不确定动态系统的鲁棒稳定控制器设计及Benchmark问题求解

本文研究一类非线性不确定动态系统的基于状态反馈的鲁棒稳定控制器设计问题，提出了一种基于状态反馈的非线性控制律，该控制器使得闭环系统鲁棒稳定．对于Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ问题验证了所提控制律的正确性和有效性．     

拖挂式移动机器人反馈镇定控制问题研究

由于拖挂式移动机器人系统存在非完整约束,导致系统的反馈镇定控制问题不存在任何连续时不变渐近稳定控制方法,为此基于有限时间高阶滑摸方法提出一种非连续的反馈镇定控制方法.首先分析了系统的控制特性,证明系统的位形控制问题不存在稳定的时不变的光滑的反馈控制;然后利用进行坐标和输入变换,将系统变换为链接形式;基于链式系统利用有限时间高阶滑模设计了一种非连续的控制方法.数值仿真结果表明该控制方法能够在有限时间内控制拖挂式移动机器人稳定在给定位形.     

Joint acceleration feedback control for robots: analysis, sensing and experiments

Independent joint control for robots is enhanced to suppress the dynamic couplings by incorporating an acceleration feedback loop that is designed in terms of its stability and ability in resisting the dynamic coupling disturbances. The sensing and modeling of joint acceleration via linear accelerometers is dealt from the viewpoint of practical implementation. Extensive experiments are conducted on a three-link direct drive robot, to mainly investigate the ability of the independent joint controller with the acceleration loop in resisting the coupling torque, and demonstrating the enhanced trajectory tracking performance. Results are given against the ones obtained by conventional independent joint control without the acceleration feedback control.     

直接驱动机器人关节加速度反馈解耦控制

以利用线加速度传感器实际测量转动关节的加速度为基础,分析了机器人关节加速 度反馈控制的开环模型,以及影响其闭环稳定性的主要因素;提出了闭环控制策略的设计准 则.在一台三自由度直接驱动机器人上的实验结果证明了该文分析的正确性,与不具备加速 度反馈控制时的实验结果相比较,显示出这种方法的有效性.     

机器人控制器中应用加速度反馈的几个问题讨论

加速度正反馈与近似积分负反馈相结合的综合加速度反馈在机械手位置控制中的 应用有明显的增阻尼效果,而在力控制中的应用却受到了很多条件的限制.利用PUMA560 机械手力控制的辨识模型,通过仿真手段分析了影响加速度反馈效果的原因,得出了机械手 驱动电机的动态、连杆的柔性和采样延迟是制约加速度反馈作用的主要因素的结论.最后在 此结论指导下的实验结果验证了这个结论的正确性,同时指出了应用加速度反馈的希望所 在.     

Decoupling and tracking control for elastic joint robots with coupled joint structure

The paper deals with the modeling, identification, and control of a flexible joint robot developed for medical applications at the German Aerospace Center (DLR). In order to design anthropomorphic kinematics, the robot uses a coupled joint structure realized by a differential gearbox, which however leads to strong mechanical couplings inside the coupled joints and must be taken into account. Therefore, a regulation MIMO state feedback controller based on modal analysis is developed for each coupled joint pair, which consists of full state feedback (motor position, link side torque, as well as their derivatives). Furthermore, in order to improve position accuracy and simultaneously keep good dynamic behavior of the MIMO state feedback controller, a cascaded tracking control scheme is proposed, based on the MIMO state feedback controller with additional feedforward terms (desired motor velocity, desired motor acceleration, derivative of the desired torque), which are computed in a computed torque controller and take the whole rigid body dynamics into account. Stability analysis is shown for the complete controlled robot. Finally, experimental results with the DLR medical robot are presented to validate the practical efficiency of the approaches.     

一种新的角加速度估计方法及其应用

首先提出了一种新的基于卡尔曼滤波及牛顿预测的角加速度估计方法,在已知电机驱动系统位置信息的情况下,利用卡尔曼滤波实时估计系统的角加速度;同时采用牛顿预测方法解决估计算法的滞后问题,进一步提高了估计加速度的响应频带．以此为基础,本文进一步分析了利用估计加速度进行反馈控制以增强系统对外扰动的鲁棒性问题,提出了加速度反馈控制策略的设计准则并分析了稳定性．在一个直接驱动机器人关节上针对上述加速度估计及控制方法进行了实验研究:将估计加速度的实验结果与实测加速度(利用加速度计)的实验结果进行了比较分析,从而定量地揭示出估计加速度及其反馈控制在实际系统中的可行性及有效性．     

基于关节力矩的柔性关节机器人的控制策略

由于关节柔性降低了系统的带宽并影响系统的鲁棒稳定性,因此,采用基于关节力矩负反馈的控制策略。通过减小电机端有效惯量的方法可以大大提高系统带宽并增强鲁棒稳定性;在机器人的控制上,采用一种基于全状态反馈的复合控制结构,证明了系统的稳定性,并在现有的机械臂上实现了位置和阻抗控制实验,验证了该控制策略的有效性和可行性。     

Control of an Industrial Robot using Acceleration Feedback

A controller using acceleration feedback has been applied to a flexible robot for which the position and velocity of the load are not measured. It is shown that acceleration feedback allows an exact tracking of the motor position, irrespective of the non-linear flexibilities of the axes and of the measurement disturbances. This easy-to-tune algorithm whose main control parameters are the modal masses of the motor and load part, and only consists of a positive acceleration feedback plus a PD controller, has been validated on an industrial robot with orthogonal axes.     

基于车体加速度反馈的轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究

本文分析了轮式移动机器人在运行过程中由于动力 学不确定性引起的力矩扰动，并提出了一种基于传感器的移动机器人控制方法．在利用线加 速度传感器实时测量机器人车体加速度信号的基础上，实现了车体加速度反馈控制，实验 证明了该方法的有效性．     

柔性机械手加速度反馈消振的进一步研究

在柔性机械手的控制中,加速度反馈的方法是一种消除末端振动的有效而简便途径。然而,目前对其有效性尚无严格的理论证明和分析。本文将通过非约束模态分析方法对单柔性臂机械手的动力学方程进行了分析,以此为基础对加速度反馈的理论和实现进行了研究和讨论,得到了一些重要的结论。     

LQR控制和时滞反馈控制在汽车整车减振中的应用

本文建立了具有动力吸振器的汽车整车模型,分别研究了LQR控制和时滞反馈控制在降低汽车整车垂向振动方面的应用。对于LQR控制,选取了包含车身位移、速度和控制力在内的性能指标,借助matlab求解得到反馈增益矩阵;对于时滞反馈控制,首先采用特征值法分析了系统的稳定性,其次从理论上研究了时滞和反馈增益系数对吸振器减振效果的影响,并进行了数值验证。结果表明,与被动式吸振器相比,在LQR控制下吸振器使车身加速度幅值降低了51.38%,在时滞反馈控制下,当g=0.25 kg,τ=0.006 s时吸振器使车身加速度幅值降低了65.13%。