力矩受限的柔性空间机器人模糊神经网络自适应跟踪控制及振动抑制

针对力矩受限和存在参数不确定情况下,自由漂浮柔性空间机器人（FFFSR）关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题,利用奇异摄动法将系统分解为关节轨迹跟踪的慢变子系统和描述柔性振动的快变子系统,进而提出含慢、快变控制项的组合控制器。对于慢变子系统,设计一种无需模型的模糊径向基函数（RBF）神经网络（FRBFNN）自适应跟踪控制方案,利用神经网络观测器估计关节角速度信息,并对系统的未知非线性函数进行逼近;对于快变子系统,采用扩张状态观测器（ESO）对不易测量的柔性模态坐标导数和不确定扰动进行估计,并结合线性二次调节器（LQR）方法抑制柔性振动。数值仿真结果表明,当控制力矩限制在±20 N·m和±10 N·m范围内时,该组合控制器能够在2.5 s实现稳定的关节轨迹跟踪,并将柔性振动幅值限制在±1×10^-3 m内。     

异构变时延多智能体系统编队控制分析

实际工程应用中,异构多智能体的编队控制问题研究具有十分重要的意义。考虑现实环境影响,编队系统个体之间的通信变时延难以忽略。系统收敛速率是评价系统性能的重要依据,然而现有编队控制问题研究很少能给出相应的量化指标。针对上述情形,对包含一、二阶智能体的异构变时延系统的编队控制问题进行分析研究。首先,考虑固定有向通信拓扑情况,对领航跟随者模式下异构变时延多智能体系统提出线性一致性控制协议。然后,构建误差系统模型,利用图论与矩阵论分析方法,并结合Routh-Hurwitz定理与牛顿-莱布尼兹公式,获得系统实现编队控制的充要条件,同时得到估算系统收敛速率的不等式关系。最后,仿真算例中随机给定一种系统节点0全局可达的通信拓扑,并对不同时延情况的编队控制效果进行分析,验证一致性控制协议的正确性和有效性。     

基于脉冲控制的时延异构多智能体编队控制

为提高编队系统鲁棒性,降低系统对通信条件的要求,针对异构多智能体系统的编队控制问题,提出一种基于脉冲控制的编队控制方法.考虑异构多智能体的切换拓扑与变时延情况,根据一致性理论,提出基于领航跟随者模型的脉冲控制协议.利用矩阵分析方法将异构多智能体编队系统的变时延问题转化为时延上界问题,通过构造Lyapunov函数并利用Lyapunov稳定理论得到系统实现编队控制一致性的充分条件.同时,为比较不同控制协议的优劣性,提出切换拓扑下多智能体编队控制的平均通信代价指标.仿真结果验证了所提脉冲控制方法的有效性和优越性.     

异构多机器人编队相互通信时延精确控制

编队控制是多机器人协同控制领域研究的重点问题。考虑实际复杂环境,对异构多机器人系统的编队控制研究更具工程意义。再者,当异构多机器人编队系统存在通信时延时,同时对系统中不同阶机器人进行一致性分析的难度增大。针对以上问题,提出一种基于一致性理论的异构系统编队控制算法。考虑零时延与固定时延两种情况,首先,利用一致性思想将领航跟随者模式下的异构多机器人系统编队控制问题转换为稳定性问题。然后,根据矩阵分析与Routh-Hurwitz定理,推导出零时延系统实现编队控制的充要条件。进一步构造Lyapunov-Razumikhin函数,利用Newton-Leibniz公式与Lyapunov定理,推导出固定时延系统实现编队控制的充分条件。仿真结果表明：基于一致性算法的异构多机器人系统能够实现相互通信时延条件下的编队精确控制。     

一种基于VSLAM的室内导航地图制备方法

针对室内复杂环境下导航地图制备问题,提出一种采用图像传感器进行导航地图制备的方法。首先,基于VSLAM技术估计相机位姿,经后端优化后生成环境三维点云;其次,筛选出地面点云,基于随机采样一致性算法得到精确的地面平面方程;最后,投影机器人通行环境区域的点云至二维栅格地图,通过利用贝叶斯方法更新栅格占用状态后,实现室内导航地图的制备。实验结果表明,基于VSLAM制备的室内导航地图精度满足导航要求,且不同于传统激光地图构建方法,地图中包含环境的三维结构信息,在进行路径规划实验中,避免了规划的路径穿过低矮物体及悬空物体的错误。