轮泵复合式两栖驱动方法

将360°回旋喷管和二维矢量推进特性引入到喷水推进装置, 通过对现有两栖机器人的运动特性、两栖环境适应性的综合分析,将中空的驱动轮与轴流叶片进行复合,设计了一种轮泵复合式的两栖矢量喷水驱动装置. 根据动量定理与流道压力能损耗理论,求解了两栖喷水驱动装置的二维推力与电机转速的预估值. 基于能量守恒和粘滞阻力原理建立了驱动电机转矩的预估模型. 对两栖推进装置进行CFD仿真,得到了推进器内部流道的压力、速度等流动特性. 最后制作了轮泵复合式推进器,测试了推进器的推力性能,得到了特征尺寸为50 mm×100 mm×90 mm的推进器转速为2 800 r/min时推力大小为6.5 N,与仿真结果对比误差小于8%,验证了该构型在水下推进的有效性和二维矢量推力特性.     

基于滑模的外部干扰四旋翼姿态线性自抗扰控制

结合滑模控制(sliding mode control, SMC)和线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control, LADRC)的优点,针对具有外部扰动的四旋翼无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)的姿态控制问题,设计了一种SMC和LADRC相结合的控制方案。SMC可以增强控制器的鲁棒性,加快响应速度。利用线性扩展状态观测器(Linear Extended State Observer, LESO)估计系统的内外扰动,PD控制器对扰动进行补偿。此外,为了简化参数设置,在控制器中引入了自适应控制。然后用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性。最后将仿真结果与LADRC的进行了比较,结果表明该方法在具有外部扰动的情况下也能快速有效地跟踪参考输入。     

高速移动平台横向运动自抗扰控制

采用自抗扰控制（active disturbance rejection control,ADRc）方法,对高速轮式车辆和机器人等移动平台的横向运动控制技术进行了研究．首先给出带约束的平台横向运动数学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为两个仿射型的子系统模型的串联,并针对高速运行要求分别设计两个子系统的ADRC控制器;最后在平台参数摄动和道路扰动的环境下进行仿真．结果表明,ADRC控制器能够在0～40m／s速度范围内控制平台完成平稳和高精度的横向运动．     

非线性对象的自抗扰控制仿真研究

以2阶自抗扰控制器为例,介绍了其结构与原理.通过仿真试验研究分析了自抗扰控制器在非线性对象的应用能力.仿真结果表明,相对于常规的PID控制器,自抗扰控制器具有更好的控制品质和更快的响应速度,而且能有效地抑制干扰.     

三旋翼飞行器的建模及其姿态自抗扰控制

根据国内外旋翼飞行器的研究现状以及三旋翼飞行器的机械结构,对三旋翼飞行器进行力矩分析,建立数学模型。采用自抗扰控制方法对三旋翼飞行器的姿态角进行姿态控制,通过Matlab仿真与PID控制方法的对比试验,以及跟踪不同数值大小的阶跃响应信号进行分组仿真。仿真结果表明,自抗扰控制算法具有有效性和快速性,分组试验表明针对不同大小的阶跃信号,可采用不同的参数进行调节。结果表明：该方法既具有良好的滤波性与鲁棒性,又保留了PID控制的大体框架与结构简单等优势,在工程和之后的试验中有一定的指导价值。     

高速移动平台横向运动自抗扰控制研究

采用自抗扰控制(ADRC)方法,对高速轮式车辆和机器人等移动平台的横向运动控制技术进行了研究.首先给出带约束的平台横向运动数学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为两个仿射型的子系统模型的串联,并针对高速运行要求分别设计两个子系统的ADRC控制器;最后在平台参数摄动和道路扰动的环境下进行仿真.结果表明,ADRC控制器能够在0～40m／s速度范围内控制平台完成平稳和高精度的横向运动.本研究可为高速高机动移动平台的工程化设计提供指导.     

工业机器人鲁棒自适应PD控制的可行性研究

以HA006型工业机器人为例,针对常规的非线性PD控制器在应用中存在输出力矩较大的问题,提出了将鲁棒自适应PD控制策略应用于HA006型工业机器人实际控制的解决方案,并通过利用ADAMS/control和MATLAB/Simulink模块建立起的机器人联合控制系统仿真进行验证。当输入正弦指令时,跟踪信号与输入的正弦信号之间仅有较小的延时,可以较为准确地控制机器人的末端轨迹。仿真结果表明:建立的工业机器人联合控制系统具有良好的轨迹跟踪能力,证明了机器人的鲁棒自适应PD控制方法对HA006型工业机器人控制是可行的。     

两轮自平衡机器人的控制方法研究

由于两轮自平衡机器人在工业和社会的应用日益广泛,结合传统的机器人控制理念,提出了两种思路新颖、效果更优的控制方法.在数学建模基础上对自平衡机器人的运动进行分析,把非线性模型线性化.并针对两轮自平衡机器人平衡点线性化模型,采用现代控制理论经典的极点配置方法设计状态反馈控制器,对初始倾角及初始位移控制进行了仿真分析,同时也运用了LQR方法,对现代控制理论中的状态空间方程给出的线性系统进行研究,对倾角控制和位移控制进行仿真.     

深海机器人推进电机系统的混沌控制

深海机器人推进电机系统中出现的混沌现象，直接影响深海机器人稳定性、可靠性和安全性.采用自适应控制技术对其混沌行为加以控制，对该方法的可行性和有效性进行了证明.设计和构造了易于工程实施的混沌控制器，用于深海机器人推进电机系统混沌控制.仿真实验表明，推进电机系统在自适应控制器的作用下可迅速脱离混沌状态，并进入持续稳定状态，控制效果明显.可以为深海机器人推进电机系统中可能出现的混沌运行行为提供控制策略和抑制预案，有利于混沌控制嵌入软件的开发，确保深海机器人稳定、可靠和安全地运行，具有一定的实用价值.     

Dynamics model of underwater robot motion control in 6 degrees of frccdom

In order to analyze underwater robot control system dynamics features, a system 6-DOF dynamics model was founded. Underwater robot linear and nonlinear hydrodynamics were analyzed by Taylor series, based on general motion equation. Special control system motion equation was deduced by cluster of inertial items and non-inertial items. For program convenience, motion equation matrix format was presented. Experimental principles of screw propellers, rudders and wings were discussed. Experimental data least-square curve fitting, interpolation and their corresponding traditional equation helped us to obtain the whole system dynamic response procedure. A series of simulation experiments show that the dynamics model is correct and reliable. The model can provide theory proof for analyzing underwater robot motion control system physics characters and provide a mathematic model for traditional control method.     

基于自抗干扰的装配机器人阻抗控制技术

为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略.该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪.通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对环境参数的适应性.引入阻抗模型改进扰动观测器,使观测器的响应速度增大,力跟踪的精度提高.基于六自由度机器人的精密轴孔装配实验结果表明,与传统阻抗控制相比,基于自抗扰控制（ADRC）的阻抗控制能够在较小的接触力误差下完成装配,且基于改进型自抗扰控制的阻抗控制的力平均误差比改进前自抗扰控制减小12.0%～28.2%.     

Disturbance rejection SDRE attitude control

The nonlinear disturbance observer based disturbance rejection SDRE attitude control is investigated for a general nonlinear missile with parameter uncertainties and external disturbances. Firstly, the total effects of the parameter uncertainties and external disturbances are regarded as the lumped disturbances. And then, a disturbance compensation gain is carefully designed, so that the disturbance rejection SDRE attitude control method is able to address the mismatched disturbances. Finally, the nonlinear disturbance observer is introduced to estimate the lumped disturbances. Simulation results have demonstrated the precise tracking performance and the disturbance rejection capability of the proposed method with respect to the parameter uncertainties and external disturbances.     

机器人的自适应小脑模型控制

利用水脑模型算术模块模拟机器人动力学方程，计算实现期望运动所需力矩作为前馈控制力矩，采用自适应反馈控制消除输入扰动及参数变化引起的误差．控制方法的有效性通过回自由度直接驱动机器人仿真得到验证．     

磁悬浮系统自抗扰广义预测控制

针对负载扰动以及轨道“台阶”现象可能导致磁浮列车失稳的问题,将自抗扰广义预测控制（LADRC-GPC）理论引入磁浮列车悬浮系统,设计了一种新型悬浮控制器。控制器采用分层控制策略,内层利用扩张状态观测器(ESO)对系统进行动态补偿,得到被控对象的受控自回归滑动平均模型(CARMA) ,降低了对被控对象数学模型的依赖程度。外层以内层控制为被控对象,采用广义预测控制（GPC）对系统进行动态优化控制,提高了控制器的跟踪性。通过仿真和实验与PID控制算法、线性自抗扰控制（LADRC）算法比较,结果表明:自抗扰广义预测控制算法具有较好的跟踪性与鲁棒性,在较大负载扰动时仍能保持较小的误差。     

带有干扰观测器的凝视航天器姿态变结构控制

研究了实现对地凝视观测时的航天器姿态控制问题.首先介绍了对地凝视模式及其成像优点,继而推导出实现对地凝视的期望姿态四元数和期望角速度,在此基础上得到姿态相对动力学和运动学方程;考虑到提高凝视成像精度、延长成像时间的要求,设计了一种变结构控制律,并采用干扰观测器的方法来抑制变结构控制的固有振颤,提高控制效果,并对这种方法和传统控制方法进行了比较.仿真结果表明,在实现对地凝视的姿态控制过程中,设计的控制器响应速度更快,具有更好的鲁棒性,并减弱了变结构控制的振颤问题.     

挠性航天器姿态机动的主动振动控制

针对挠性航天器三轴姿态同时机动时太阳帆板的振动抑制问题,提出了采用压电智能元件作为致动器的主动振动控制方法,基于Lagrangian方法和四元数参数化建立了航天器姿态动力学和运动学模型.利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了一种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的控制规律,使得在大角度姿态机动的同时能有效地抑制太阳帆板的振动;基于Lyapunov方法证明了设计的动态控制器能够保证姿态的渐近稳定性和模态振动的衰减性.将该方法的控制效果与PD控制方法进行了比较,仿真验证了所给出的控制方法的可行性和有效性.     

Study of dynamic stable control for a leg-wheeled robot

Leggedrobotsaredrawingmoreattentionandre searchfortheirhighterrainadaptability.However,limitationsexistintheircomplexityofstabilitycontrol limitspeedandrealapplications[1,2].Usually,wheeledrobotswithhighspeedandefficiencycannotnegotiateroughterrain.Thecontrolofawheeledrobotisverysimpleandisnotconcernedwithbalanceanddynamicstableproblems.Manystudieshavecontributedtothedevelopmentofhybridleg wheeledrobots,whichcantakeadvantageofbothleggedrobotsandwheeledones.Amongthem,therearetheRoller Walkero…