基于分段模糊Lyapunov函数的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

研究了具有控制输入约束和外部干扰的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.在轨迹跟踪位姿误差的T-S模型和并行分布补偿框架下,利用分段模糊Lyapunov理论给出了满足控制输入约束的H_∞控制器设计方法,并证明了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了所提方法的有效性.      

基于遗传算法的机器人主动嗅觉研究

提出了基于遗传算法的多机器人主动嗅觉的一种新的实现策略.首先给出一个简单的多峰值的烟羽模型且只有一个最大值;其次给出在此仿真环境中的基于遗传算法的机器人主动嗅觉实现过程.仿真结果验证了该搜索策略的有效性.     

双模糊协调控制的移动机器人路径规划

根据在冶金行业中的移动机器人工作环境的不确定性,设计了双模糊协调控制器,把机器人的行为分成接近目标行为和中途避障行为,并对两种行为进行协调,达到对机器人下一步行动进行控制的目的,仿真实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

具有状态约束与输入饱和的全向移动机器人自适应跟踪控制

研究了全状态约束与输入饱和情况下的全向移动机器人轨迹跟踪控制问题.首先,针对一类三轮驱动的全向移动机器人,考虑系统存在模型参数不确定与外部扰动,建立了运动学与动力学模型;其次,利用障碍Lyapunov函数,结合反步设计方法,有效处理全向移动机器人跟踪过程中存在的状态约束,保证所有状态变量不会超出状态约束的限制区域;然后,针对系统参数不确定和未知有界扰动,设计相应的自适应律进行处理;同时,提出一种抗饱和补偿器保证机器人输入力矩满足饱和约束;并且利用Lyapunov理论分析证明了当选取合适的控制参数时闭环系统中的所有信号均能保证一致有界;最后,通过与未考虑状态约束和输入饱和的控制器以及经典比例-微分控制器进行仿真对比,验证了该方法的有效性和鲁棒性.      

自抗扰控制在推力矢量飞机大迎角机动中的应用

为实现推力矢量飞机的大迎角机动控制,提出一种基于自抗扰控制的三通道解耦控制策略.以第三代战机F16公开数据为基础,添加推力矢量模型,利用双发推力矢量喷管组合偏转产生大迎角机动的期望三轴力矩.在纵向、横向和航向通道分别独立设计自抗扰控制器,将系统中未建模动态、不确定性以及通道间的强耦合视作总扰动进行估计并补偿,并在纵向和航向通道引入角速度阻尼反馈项,使原始飞行器开环动力学闭环近似为一个广义对象,降低了自抗扰控制器的设计阶次.选取眼镜蛇机动和赫伯斯特机动两种典型的过失速机动动作进行控制策略验证,数值仿真结果表明,所设计的三通道独立自抗扰控制器能够消除通道间的强耦合,完成推力矢量飞机的大迎角机动控制.蒙特卡罗仿真测试表明,所提控制策略具有较强的鲁棒性.      

基于自适应滑模的多螺旋桨浮空器容错控制

针对多螺旋桨浮空器执行机构易发生故障的容错控制问题,同时考虑系统所受到的未知外部扰动和螺旋桨输入幅值的饱和约束,提出一种自适应滑模容错控制方法。建立浮空器的四自由度运动模型,系统分析矢量螺旋桨的故障类型,分为输出力的大小故障和矢量转角故障,得到浮空器执行机构的故障模型。基于自适应和滑模控制理论,由跟踪目标与系统当前状态偏差设计积分滑模面。针对未知外部扰动和执行机构偏移故障,设计相应的自适应律进行处理;针对螺旋桨输入饱和约束,应用Sigmoid函数设计跟踪轨迹进行处理。由此设计一种自适应滑模容错控制策略,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性能。以上海交通大学的多螺旋桨浮空器为模型,仿真验证了故障容错控制方法的有效性和鲁棒性。      

3-RPS并联机器人位置分析及控制仿真

应用坐标变换法和封闭解法,基于3-RPS并联机器人位置分析,采用Matlab建立3-RPS型并联机器人仿真模型,给定不同状态下的参考输入,通过合理设置PID控制器各项参数进行运动学仿真比较.仿真结果表明：在不同的参考输入的条件下,动平台的位置变化几乎相同,实现了PID控制调平作用,驱动杆实际输出与参考值的偏差在允许范围内波动,控制效果明显,为研究基于并联机器人自动调平提供参考.     

仿生水下机器人的增强学习姿态镇定

针对一类双波动鳍仿生水下机器人的姿态镇定问题,提出一种基于增强学习的自适应PID控制方法.对增强学习自适应PID控制器进行了具体设计,包括PD控制律和基于增强学习的参数自适应方法.基于实际模型参数对偏航角镇定问题进行了仿真试验.结果表明,经过较小次数的学习控制后,仿生水下机器人的偏航角镇定性能得到明显改善,而且能够在短时间内对一般性扰动进行抑制,表现出了较好的适应性.      

有色金属冶炼中的网络控制管理技术研究

提出一种基于参数自整定性失稳控制的有色金属冶炼网络控管理技术,进行有色金属冶炼的控制系统网络结构设计,进行控制约束参量模型构建,对约束参数进行自整定性调度,通过自整定反馈校正,计算有色金属冶炼中的网络控制管理参数的稳态指标,实现网络控制管理优化。仿真结果表明,采用本文算法进行有色金属冶炼中的网络控制管理,参数的自整定测量和控制精度较高,金属冶炼过程的控制性能较好。     

模型预测控制器的广义最小方差性能评价

基于滚动时域最小方差性能评价方法和广义最小方差控制原理,提出了可处理约束问题的滚动时域广义最小方差性能评价方法.该性能评价方法既可考虑过程变量的硬约束,同时相对于滚动时域最小方差性能评价方法,又可考虑操纵变量的软约束.基于Wood-Berry精馏塔模型的仿真实例证明了该性能评价方法较滚动时域最小方差性能评价方法具有更高的实际意义,并验证了这种性能评价方法的有效性.     

基于有限时间滤波控制的电机驱动系统结构/控制一体化设计

针对电机驱动系统进行了基于有限时间控制器的结构/控制一体化设计.针对电机驱动系统跟踪控制问题,采用有限时间收敛方法设计了跟踪控制器.考虑系统状态信息不可测的情况,设计了有限时间滤波控制器,在估计系统速度信息的同时实现了有限时间跟踪控制.为进一步提升系统控制性能,考虑结构与控制之间存在的耦合问题,对电机驱动系统进行结构/控制一体化设计.首先针对电机驱动系统设计了同时考虑结构优化和控制器优化的一体化性能指标.所设计一体化性能指标能够在满足控制性能要求的同时,得到所能驱动的最大负载.同时优化系统的结构参数与控制器参数能够使控制系统达到全局最优,从而取得良好的控制效果.随后,采用嵌套优化策略对电机驱动系统的一体化设计问题进行简化,采用自适应步长的布谷鸟搜索算法对控制器参数优化问题进行求解,得到了一体化最优解.通过数值仿真验证了所提方法的有效性.      

面向六关节机器人的位置域控制

多轴联动下的串联多关节工业机器人在空间轨迹运动时,在时间上保证各关节轴单独具有良好的跟踪性能,而由于机械电气的迟滞效应,并不能完全保证理想的轮廓轨迹,这说明各个伺服轴的运动在几何空间中的同步非常重要。针对运动指令与实际位置之间的迟滞所带来的机器人末端轮廓精度不高的问题,本文结合工业机器人现有的运动学和动力学以及传统的PID控制理论,研究了六关节机器人位置域控制算法。将机器人空间轮廓轨迹的控制,通过采用主?从运动关系实时建立的方法,将时域中的各个伺服关节的同步控制方法,变换到位置域的各个伺服关节的主?从跟随的控制方法,在实现位置域的同步控制的同时,引入基于位置域的PD控制,减少了主?从跟随控制的跟随误差,从而整体提高机器人末端的轮廓运动精度。该方法在Linux CNC(Computerized Numerical Control)数控系统上,以某公司HSR-JR605机器人为对象进行了实验,证明采用位置域控制方法对六关节机器人空间运动轨迹精度的提高有积极作用。      

基于特征模型和模糊动态特征模型自适应控制方法的网络控制系统

针对网络控制系统模型参数选取困难的问题,利用特征模型和动态特征模型的自适应控制方法在实际工程中建模简单、控制精度较高的特点,以直流电机的网络控制系统为例,研究了具有时延和数据丢包网络情况下的网络控制系统,提出了基于特征模型的自适应控制方法和基于模糊动态特征模型的自适应控制方法.仿真结果表明:丢包率对特征模型控制器系统的影响较大,而网络延时对模糊动态特征模型控制器系统影响较大.所提两种方法均可有效保证网络控制系统的控制性能.      

集总干扰下六旋翼飞行器的轨迹跟踪控制

针对复杂集总干扰下六旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,给出了混合积分反步法控制与线性自抗扰控制的控制算法. 首先,通过牛顿-欧拉方程建立六旋翼飞行器的非线性动力学模型,并剖析系统输入输出的数学关系. 其次,根据六旋翼飞行器动力学模型的特点,将其分为位置与姿态两个控制环. 位置环采用积分反步法控制理论设计控制器,通过引入积分项来提高系统的抗干扰能力,消除轨迹跟踪的静态误差;姿态环采用线性自抗扰控制技术设计控制器,通过线性扩张观测器估计和补偿集总干扰影响,提高系统的鲁棒性. 最后,通过2组仿真算例和1组飞行试验验证了本文所提飞行控制算法的有效性. 研究结果表明:该控制算法对集总干扰有较好的抑制作用,能够使六旋翼飞行器既快又稳地跟踪上参考轨迹,具有一定的工程应用价值.      

电弧炉电极调节系统的嵌入型无模型非参数自适应控制

基于电弧炉电极非线性和时变性的特点,在原有电弧炉电极自适应控制的基础上,提出了电弧炉电极的嵌入型无模型自适应控制(Model-free adaptive control,MFAC).模块化的设计可以不影响原有的自适应控制系统,嵌入型无模型非参数自适应控制方法比单一的有模型或无模型自适应控制方法的跟踪性能更好.仿真结果进一步验证了该方法的有效性.     

基于AMESim扭转疲劳试验机液压系统的仿真研究

运用AMESim软件对高频伺服扭转疲劳试验机液压系统建立模型,依据试验机的技术要求设置相应参数,并对该液压系统进行基于角度闭环反馈和扭矩闭环反馈的仿真。针对出现的问题提出解决方法,验证所设计的液压系统的可行性。通过AMESim的仿真分析,可以了解该系统的动态特性,为系统的设计、分析、研究及优化方案提供支持。     

基于迭代学习的金属加工机器人积分滑模控制算法

通过对金属加工机器人的优化控制设计,提高金属精加工的性能和精准度。提出一种基于自适应迭代学习的金属加工机器人积分滑模控制算法。首先构建金属加工机器人的控制参量模型和控制稳定性判别模型,在六自由度机器人动作空间内进行机器人滑膜积分控制,采用自适应迭代学习方法进行控制误差拟合跟踪,保障控制误差收敛到零,提高控制精度。仿真结果表明,该控制算法的收敛性好,鲁棒性较高。     

炸药破碎机开发中的虚拟装配与运动仿真研究

基于CAD/CAE的一体化软件CATIA建立炸药破碎机的零件三维实体模型,对所建零件模型进行虚拟装配,然后对装配模型进行运动仿真分析,在数字化样机中对初始的运动机构进行干涉分析和运动仿真,实现了产品的装配效果模拟功能,验证了设计的可行性和实用性.     

基于小波神经网络的通用模型自适应控制

提高控制系统鲁棒性的一种有效的方法是应用自适应控制.本文结合通用模型控制策略(Common Model Control-CMC),应用小波神经网络(Wavelet Neurall Network-WNN)自适应控制方法实现对被控对象的逆控制,从而提出基于小波神经网络的通用模型自适应控制(Common Modlel Adaptive Control-CMAC).基于小波神经网络的自适应控制器能产生复杂的控制规律,能更精确地逼近非线性被控对象,也克服了通用模型控制策略要求过程一阶微分模型应该有显式解的局限性.该控制策略的参考轨迹是一条典型的二阶曲线,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

基于前馈模型预测控制的类车机器人路径跟踪

在类车机器人路径跟踪控制方法中,模型预测控制（Model predictive control, MPC）在处理系统约束方面具有较大优势,但是现有的非线性模型预测控制（Nonlinear MPC, NMPC）实时性较差,线性模型预测控制（Linear MPC, LMPC）精确性较差,因此亟需提出一种同时具有较高精确性与实时性的类车机器人路径跟踪控制方法.为此,以无预瞄点的LMPC为基础,引入基于逆运动学模型的前馈转向角信息,提出了一种前馈模型预测控制（Feedforward MPC, FMPC）方法,并通过MATLAB和Carsim进行了联合仿真测试. FMPC具有较高的精确性,在所有仿真结果中,位移误差绝对值不超过0.1110 m,航向误差绝对值不超过0.1177 rad.在相同工况下,FMPC与NMPC精确性相当,LMPC、前馈控制和Stanley控制误差发散. FMPC也具有较高的实时性,在每个控制周期内的解算时间不超过4.31 ms.在相同工况下,FMPC与LMPC实时性相当,相比NMPC能将每个控制周期内解算时间的最大值减小80.68%,平均值减小65.14%.此外,FMPC...