水下清洗机器人路径跟踪反演控制方法研究

针对海上鱼场网衣清洗问题,文中提出了一种水下清洗机器人的反演跟踪控制方法.首先对机器人的运动进行分析,建立了运动学、动力学模型.为了保证机器人在扰动环境下具有良好路径跟踪能力以实现对网箱的有序清洗,将控制系统分为三个子系统,分别定义了位置误差、速度误差、扰动估计误差及各自的李雅普诺夫函数,对每个子系统设计中间虚拟控制量...     

自治水下机器人自适应滑膜控制

对影响自治水下机器人控制性能的因素进行分析,提出将自适应滑模控制方法应用于水下机器人的深度控制,使其在在各种干扰的条件下仍保持稳定且具有满意的性能.采用系统辨识的方法得到系统的模型,进而通过辨识得到的模型修正滑膜控制量.引入平滑饱和函数,改善控制的暂态品质和震颤现象.仿真结果表明控制算法的有效性.     

自治水下机器人深度的动态Terminal滑模控制的研究

自治水下机器人的深度控制一直是影响其自主性的一个关键因素,文中应用了一种动态Terminal滑模控制方法对自治水下机器人的深度控制进行了具体的分析与研究,并用MATLAB进行了实验仿真,仿真结果证明这个方法对自治水下机器人的深度控制有一定的实用意义。     

机器人焊缝跟踪神经网络控制的研究

研究神经网络技术在弧焊机器人焊缝跟踪过程中的应用,通过神经网络在笛卡尔空间轨迹的补偿作用,确定出基于笛卡尔空间参考轨迹控制的机器人焊缝跟踪神经网络控制器。与传统的关节计算力矩法相比,所设计的神经网络控制器具有良好的控制特性及较强的鲁棒性,焊缝跟踪精度得到了显著的提高。     

水下六自由度机械手的自适应模糊积分滑模控制方法研究

针对水下机械手对水下航行器的动态捕获问题,文中对其捕获过程的控制问题进行研究.提出了水下机械手的自适应模糊积分滑模控制(AFISMC)以实现其对航行器的轨迹跟踪,针对控制系统中存在的抖动问题,提出了自适应模糊策略,用以减弱滑模控制中的抖动现象.用李亚普洛夫方法证明了水下机械手系统的稳定性.将AFISMC方法应用于一个六...     

采用激光辅助装置的机器人视觉跟踪自适应控制

本文从机器人视觉系统的实际问题出发,提出一种采用激光辅助装置的机器人视觉系统对运动目标进行跟踪的自适应控制方案,介绍了自适应系统的结构并对自适应律的设计进行了推导。     

智能水下机器人BP神经网络S面控制

针对智能水下机器人传统S面控制器参数设置过程依赖经验且设置不当将严重影响运动控制效果的问题,设计了BP神经网络S面控制器,由神经网络正向传播输出S面控制器参数,并在反向传播中实现参数的在线整定。采用某微小型智能水下机器人模型仿真实验的结果表明,该控制器能够自主完成控制参数初始化与调整,具有收敛速度快、超调与稳态误差小、干扰条件下能够迅速恢复稳定等优点,可以为实际工程中运动控制器设计提供参考。     

气动人工肌肉外骨骼机器人位置跟踪控制

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。     

多机器人系统的编队路径跟踪控制

介绍了一种多机器人系统的编队路径跟踪控制方法。首先将非完整约束机器人的动态方程转化为跟随者和领航员间相对运动模型,克服了非完整约束机器人结构奇异的缺点。随后将滑模控制方法应用于多机器人系统中,分别设计了领航员跟踪希望路径的滑模控制律和跟随者跟踪领航员的滑模控制律。算例仿真表明了应用本文介绍的编队路径跟踪控制律,各机器人能够较快地形成希望的编队,并按希望队形跟踪希望路径。仿真结果验证了此控制方法的有效性。     

分散滑模控制理论在自主式潜水器（AUV）控制中的应用

对自主式潜水器（ＡＵＶ）水动力模型进行了近似处理，利用改进的变结构滑模控制方法设计了ＡＵＶ控制系统，仿真表明模型处理合理，控制系统能克服模型强耦合和严重非线性，效果好，且系统鲁棒性强。     

基于自适应反演滑模控制的AUV水平面动力定位方法

自主水下航行器(AUV)是一种高度耦合的强非线性系统,传统的定位方法采用解耦线性化模型,很难保证控制品质。本文针对未知海流作用下AUV的非线性水平面运动模型,充分利用其运动学和动力学模型的特性,提出了基于自适应反演设计方法的AUV水平面动力定位算法,在线估计海流速度。仿真结果验证了跟踪控制系统的全局渐进稳定性,及对有界外部扰动的鲁棒性。     

自治水下机器人运动控制的动力学分析

运动控制是水下机器人自治化的核心,准确的动力学分析为分析控制系统的物理学特性提供了理论依据。以葛特勒为原始母型方程,深入分析了水下机器人在水下运动中的受力情况,建立了水下机器人水下运动的一般方程,为自治水下机器人控制系统的设计和仿真提供了调试环境。     

水下机械手分数阶积分滑模轨迹跟踪控制方法研究

针对未知有界外部干扰下水下机械手的轨迹跟踪问题,提出了一种分数阶积分滑模控制方法。该方法采用了基于分数阶积分滑模面的指数趋近律,考虑外部扰动,在模型中添加了外部扰动的近似估计项,使得系统可以实现快速收敛,且具有较强的抗干扰能力。利用李雅普诺夫理论证明了该方法的稳定性。对六自由度水下机械手的跟踪问题进行了仿真,结果表明,该控制方法具有良好的轨迹跟踪能力,且对外部干扰表现出良好的鲁棒性。     

无人水下航行器用双转子无刷直流电机的控制

根据无人水下航行器的任务特点,研制出无位置传感器的双转子对转无刷直流电机推进动力装置。介绍了无刷直流电机利用专门设计的转换电路,直接检测电机绕组线电压获得功率管驱动信号的方法,研究了无位置传感器无刷直流电机的起动方法,通过样机实验验证了系统设计的合理性。     

基于模糊控制的水下自航行器着陆策略分析

由于所携带能源总量的限制,目前水下自航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV)不能满足长时间海洋环境测量的要求.为了有效地减少能耗,解决AUV工作时间短的问题,提出一种具有变浮力系统、能够着陆坐底的小型AUV.该AUV通过着陆坐底实现定点测量,可以利用有限的能源实现长时间的海洋环境监测.基于此,对AUV的着陆策略进行研究.在对注水自由下沉着陆策略进行分析的基础上,分析水舱注水量与着陆速度、着陆时间以及着陆俯仰角的关系.最终选择控制注水着陆策略作为AUV的水下着陆方案,并基于模糊控制设计着陆控制器.该方法根据AUV距离海底的高度和俯仰角通过模糊推理来控制AUV水舱的注水量,可以使AUV以较短的时间着陆于海底,同时又将着陆速度和着陆俯仰角控制在很小的范围内,满足了AUV安全着陆的要求.仿真和水域试验结果证明了采用该着陆策略的可行性.     

输入受限无人帆船自适应航向跟踪控制

针对带有输入受限且存在未知控制系数约束情形下,考虑了具有未知模型和风、浪等外界干扰的无人船航向跟踪控制问题,提出一种受限控制输入约束下的跟踪控制方法。该方法运用RBF神经网络对未知模型进行在线逼近,利用Nussbaum自适应增益技术解决未知控制系数问题。根据滑模控制理论,设计具有指数趋近律的鲁棒控制项,保证所得误差闭环系统快速响应且最终趋向0。为弱化传统滑模控制产生的抖振问题,将符号函数替换成饱和函数使控制输入变得平滑。引入一种误差辅助系统,构建了帮助误差闭环系统输入退出饱和机制。通过李雅普诺夫稳定性理论,给出了跟踪控制方法的稳定性数学分析过程,证明误差闭环跟踪控制系统的所有信号最终一致有界性。最后通过仿真结果验证了所得理论的有效性。     

智能汽车路径跟踪混合控制策略研究

针对传统单一控制算法无法有效协调智能汽车不同转向工况下横向控制性能要求的问题,根据智能汽车在高速和低速转向工况下呈现出的系统特性差异,设计了一种基于PID控制和模型预测控制的智能汽车路径跟踪混合控制策略。该控制策略在低速模式下采用PID控制,在高速模式下则采用模型预测控制,通过车辆速度确定路径跟踪控制模式,进而设计带稳定监督的控制模式切换机制,实现了横向控制系统的平滑切换。基于Carsim和MATLAB/Simulink仿真平台对所设计的智能汽车路径跟踪混合控制策略进行了仿真验证,在此基础上,进一步完成了实车试验。仿真和实车试验结果表明,所设计的混合控制策略能够保证智能汽车不同速度下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度、实时性和车辆行驶稳定性。     

基于LPC2292的通用型水下机器人控制系统设计

分析了混合驱动水下自航行器的优势,简述了天津大学开发的Petrel要完成的功能任务。在充分考虑可移植性的基础上,设计了堆码结构的控制系统硬件,并介绍了控制系统的软件结构以及在线编程功能的软件实现。     

基于多传感器的水下定位控制策略的研究

设计了一种基于多传感器的水下潜器定位系统.在系统中加入多个传感器对被控对象进行检测,采用多传感器数据自适应加权融合估计算法,将融合后的数据反馈到PID控制器输入端,从而避免了单传感器由于物理原因损坏或干扰噪声过大等因素造成的控制效果不佳等问题.