轻工业包装物品搬运机器人路径跟踪控制

目的 为了提高直角坐标搬运机器人的定位精度,保证机器人能够按照预定路径运动。方法 介绍直角坐标机器人工作原理,并基于模糊控制理论,提出一种基于模糊PID的直角坐标机器人轨迹跟踪控制算法,并将其应用于机器人运动轨迹跟踪控制中。结果 仿真和实验结果表明,基于模糊PID的机器人控制器能够保证机器人沿预定路径运动,机器人轨迹跟踪误差能够很快收敛于0附近,该轨迹跟踪方法具有较好的抗干扰性和鲁棒性。结论 所提方法能够明显提高直角坐标机器人的路径跟踪能力,对于提升机器人运动精度具有参考价值。     

半挂式车辆自主驾驶的轨迹跟踪控制研究

该文针对半挂式车辆的自主驾驶,设计一种基于迭代线性二次型调节器(iLQR)的轨迹跟踪控制器。通过深入研究转向过程中半挂式车辆的运动,建立满足非完整性约束的非线性车辆运动学模型,并根据期望轨迹对其进行线性化,得到线性的轨迹跟踪误差模型。基于扩展卡尔曼滤波器设计车辆状态观测器,估计车辆的航向角。通过对期望轨迹进行基于三次Bezier曲线的自适应拟合得到轨迹跟踪的前馈控制信息,并利用iLQR得到最优控制序列。基于Simulink进行半挂式车辆轨迹跟踪的仿真实验析,结果显示该控制器能够使半挂式车辆快速且稳定地跟踪期望轨迹,并且满足跟踪精度的要求。     

自适应鲁棒H2控制及其在小型无人直升机航向控制中的应用

提出了一个新的鲁棒控制方法并将其应用到小型无人直升机的航向控制中.给出了直升机的非线性航向动力学模型并进行简化,然后线性化为具有仿射不确定性的线性模型.针对这个线性模型,基于线性矩阵不等式方法提出了具有自适应机制的鲁棒H2反馈控制器.这种设计方法可以降低固定增益控制器所固有的保守性,提高控制效果.数字仿真验证了设计方法的可行性.     

基于增广LQG的小型无人直升机稳定控制

针对实现小型无人直升机悬停及航线飞行的目标,在建立小型无人直升机近悬停点线性模型的基础上,通过系统辨识的方法获得了两个解耦的线性模型,并基于此设计了增广线性二次高斯(LQG)控制器.该增广LQG控制器包含三部分:一是卡尔曼滤波器,用于估计未测量状态;二是传统的线性二次积分(LQI)控制器,用于稳定内环并消除目标控制信号跟踪稳态静差;三是前馈,用于加速信号跟踪.仿真与实际飞行试验验证了基于增广的LQG控制器不仅能够镇定住无人直升机的动力学,同时能够很好地跟踪参考控制信号.     

某无人直升机机身框架动力学计算与试验研究

建立某无人直升机机身框架的动力学有限元模型,计算得到前六阶固有频率和振型,与模态试验结果相比较,误差小于3 %,验证了有限元模型的正确性,表明该有限元模型能准确地反映该无人直升机框架的结构动力学特性。有限元计算的机身框架固有频率值避开了旋翼、尾桨、发动机主通过频率值,满足动力学设计要求。这种有限元计算、试验验证以及模型修改相结合的动力学分析方法,能保证框架固有特性计算的精确,也为无人直升机其它结构的动力学建模提供借鉴。     

光学定位机器人微创手术系统视觉伺服控制

为满足机器人辅助微创手术系统手术中轨迹跟踪和绝对定位的高精度要求,为其研制了一个基于光学定位的视觉伺服系统.该系统采用光学跟踪定位手段,实时测量机器人末端位姿并反馈,在光学测量空间实现全局闭环的位姿校正控制,使影响机器人轨迹跟踪和定位精度的主要误差因素得到有效校正,从而保证了机器人跟踪和定位的高精确度.分析了系统的组成和工作原理,提出一种笛卡儿空间位姿校正和关节空间速度控制综合的轨迹跟踪控制方法,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于MMPC的无人汽车轨迹跟踪控制

提出了一种用于无人汽车轨迹跟踪的控制算法。首先,将兼顾安全性、舒适性的无人汽车轨迹跟踪控制问题转换为多约束模型预测控制(MMPC)问题;然后,将目标函数和多个变量约束转化为以拉格朗日乘子为决策变量的二次规划(QP)标准形式,并提出倒序乘子求解法求取拉格朗日乘子近似解,从而得到控制序列的次优解。将本文提出的倒序乘子求解法与常规QP求解方法进行对比,本文提出的算法在保证求解精度的前提下,大幅提升了求解效率。在Carsim-Matlab仿真平台上对本文提出的无人汽车轨迹跟踪MMPC控制器进行了仿真验证,结果表明所提出的控制方法具有良好的跟踪性能和实时性。     

基于空气阻力因子估计的乒乓机器人精确轨迹跟踪

乒乓机器人轨迹跟踪中,由于摄像机成像畸变、目标高速运动造成的成像模糊和空气阻力等不确定因素会导致跟踪误差.针对这些问题,本文提出一种基于空气"阻力因子"估计的轨迹跟踪算法.该方法结合了Kalman滤波器快速高效的跟踪优点,先从空气动力学模型推导出"阻力因子"项,并将其引入状态向量,重新对增广的状态向量进行非线性特征建模,再采用针对非线性估计的扩展Kalman滤波算法进行状态估计.实验结果表明,该算法跟踪精度优于传统轨迹跟踪算法(速度误差由±0.5m/s减少为±0.2m/s),并具有数值计算的实时性和高效性.     

一种无人直升机一站三机测控系统

为解决数据链一站控制三架无人直升机的问题，设计了一种基于动态调整发送数据时隙的时分多址数据回传方法。通过计算无人直升机相对于地面站的实时位置，对每架机的回传数据时隙和时机进行动态分配和通信延时补偿，从而有效利用数据信道。实验证明，该方案能完成对无人直升机的一站三机控制，并可扩展到其他类型无人机一站多机测控系统。     

光电经纬仪子母弹多子弹轨迹交会法

本文根据两站交会的空间特性,在改进跟踪流程的前提下,设计了一种解决多子弹匹配交会的新方法。该方法利用多帧轨迹交会,判断空间中的真实轨迹。避免了基于单帧匹配的传统方法造成的高匹配误差,从而提高了整个跟踪算法的精度。通过试验证明,该光电经纬仪子母弹多子弹轨迹交会法具有精确、稳定等优点。     

基于位移传感器的包装机械手运动跟踪方法设计

目的为提高包装机械手末端执行器轨迹跟踪精度,提出一种三维运动轨迹跟踪方法。方法获取拉绳式位移传感器在预先建立的三维坐标系中坐标数据和拉线长度。利用坐标和拉线长度计算运动物体的三维坐标数据,进而形成所述运动物体的三维运动轨迹。同时,给出基于ARM的轨迹跟踪控制器结构以及软件实现方法。结果实验结果表明,与传统示教盒相比,该方法可将定位精度提高1倍,相关误差可控制在0.3 mm以内。该方法在执行效率方面大约能够提升33%,提高了包装机械手的执行速度和分拣效率。结论所述轨迹跟踪方法能够提高包装机械手末端执行器的定位精度和定位速度,符合包装、食品、化工等行业的工艺要求。     

小范围物流系统运输设备的创新研究

目的创建一个基于小范围的物流系统。方法针对该物流系统从需求分析、设计定位、方案设计3个方面进行分析和阐述。结论该系统的使用较为快捷方便,智能化程度高的无人直升机作为运输工具,性能优良、可实现性强、经济性好;同时,无人直升机运输方案系统可实现全自动智能化、物联网技术的嵌入、低空智能交通管理,为未来小范围空中物流系统的发展提供一定的参考和思想支持。     

电视跟踪测量系统跟踪和测角误差的检测

电视跟踪测量系统越来越多地应用在飞行目标的飞行姿态和轨迹的跟踪测量中,设备的跟踪水平和测角误差是仪器的重要性能指标.本文开头叙述了用动靶标检测电视跟踪系统的跟踪误差,接着介绍了以高速摄影结果为标准角值,用比对法检测电视测量系统的测角误差.最后,阐述了用等效正弦动态引导法,室内检测电视测量系统动态测角误差的方法和一个数据处理例子.     

一种新颖复合式被动探测系统的设计

本文根据国内外智能探测系统的现状和发展趋势,设计了一种以磁、声和红外传感器为基础的智能式无人职守探测系统.可以自动预警、跟踪、定位、点火、起爆,从而实现了全天侯无人探测可于反直升机、反坦克武器的引信中.     

伸缩因子优化机械臂轨迹跟踪控制的误差分析

提出了一种通过伸缩因子在线调节论域来优化机械臂轨迹跟踪控制的变论域模糊控制方法。首先设计了一种与关节角度偏差和偏差变化率动态加权相关的比例-指数混合型伸缩因子;然后,运用时间最优轨迹规划算法获取机械臂笛卡尔空间的期望关节轨迹;最后,基于所设计的变论域模糊控制器实现了一种三关节机械臂轨迹跟踪控制仿真,并分析了轨迹跟踪误差。仿真结果表明: 所设计的基于比例-指数混合型伸缩因子的变论域模糊控制器应用于机械臂轨迹跟踪的控制效果良好,具有响应速度快、无超调、稳态误差小的优点。     

带有扰动补偿的离散重复控制方法

本文提出一种基于抛物线吸引律的离散重复控制方法,用于解决离散时间系统的周期轨迹跟踪问题。该方法能有效减小系统抖振,同时通过扰动扩张状态观测技术对系统未知扰动进行有效抑制,并采用重复控制技术实现系统周期扰动的完全消除。为了刻画误差的动态性能,推导了稳态误差带、绝对吸引层、单调减区间的表达式以及跟踪误差进入稳态误差带的最小步长。通过数值仿真和永磁同步伺服电机实验,验证了所述方法的有效性。     

基于多目红外视觉的室内无人车导航系统研究

该文设计了一套基于视觉的室内无人车导航系统。首先,搭建多目红外相机运动跟踪系统实验场地;其次,使用一维标定法对相机参数和位姿进行求解;再次,根据相机成像模型对空间点进行三维重建,实现对空间点的定位;最后,基于STM32芯片设计一套无人车控制系统,实现对无人机轨迹的控制,并使用多目红外系统对无人车进行定位导航。实验结果表明,该系统成功实现了对无人车的运动跟踪,可用于无人车室内自动导航、机器人运动精度检测等领域。     

基于火箭橇试验的航向控制点轨迹测试技术

在弹射座椅的火箭橇试验中,针对空间三向位移的测量,提出了一种基于航向控制点的轨迹测试法.这种测试法充分利用航向位移远大于竖直高度的特点,将两台高速相机在锁定俯仰角的情况下只转动方位角沿航向进行跟踪拍摄,确保每帧影像上至少有一个航向控制点.依据俯仰角的大小将倾斜像片变换为竖直像片,通过前方交会计算得到目标点的三维空间坐标.在这项测试中以实体目标进行精度检测,其平面点位和高程测试精度约为0.5 m.     

基于贝塞尔轨迹的视觉导引AGV路径跟踪研究

为提高视觉导引自动导引车(automatic guided vehicle,AGV)路径跟踪精度,提出一种基于贝塞尔轨迹的精确路径跟踪算法。该算法首先将采集的多种路径特征图像进行预处理得到形状信息,训练SVM多层路径形状特征分类器;然后根据命令,改变AGV采集到的分支路径图像的权重,迭代计算所选择路径的若干最小内接圆;最后,利用最小二乘规则,将最小内接圆的圆心拟合成贝塞尔轨迹,实现AGV的精确路径跟踪。将该算法应用于视觉引导AGV中,并进行路径特征的在线识别和轨迹跟踪实验。结果表明:路径特征的识别准确率为99.7%以上,识别时间约为22 ms,弯道轨迹跟踪准确度为20 mm和20°;与传统方法相比,该方法显著提高路径特征识别和轨迹跟踪的准确率,更能满足工业现场需求。     

高倍聚光太阳能电池板跟踪系统

为了解决聚光太阳能电池板需要的高精度、低成本跟踪系统.设计了一种双轴太阳能跟踪系统.该系统由双直流电机、光跟踪传感器、主控与直流电源电路组成.光跟踪传感器可以检测光照强度,修正采用视日运行轨迹跟踪原理计算的误差、机械误差等.跟踪精度可以达到0.1°,从而满足了聚光太阳能电池板的跟踪要求.