基于能量优化的海洋机器人航向与横摇自适应终端滑模综合控制

近水面运动是海洋机器人的一种重要运动姿态,由于近水面处波浪比较剧烈,机器人无法靠自身保持一定的姿态和航向,特别是在一阶波浪力这种高频周期力的作用下,海洋机器人将不可避免地产生横摇、纵摇、垂荡等摇荡运动,严重影响到海洋机器人的正常工作及安全性,因此必须加以有效的控制。基于此,利用解耦及线性化方法得到海洋机器人水平面非线性运动方程,并依据终端滑模控制理论和零航速减摇鳍工作原理设计针对航向保持和横摇减摇的控制器,使系统状态的跟踪误差在有限的时间内收敛为零,另外考虑到海浪干扰的随机性及海洋机器人自身可携带的能量是有限的,因此在控制器的设计中引入自适应机制,并利用遗传算法从能量优化的角度出发对控制器参数进行优化。仿真结果表明,机器人在减少了系统能量消耗的同时保持了航向并达到了有效地减摇控制,从而提高了近水面航行时海洋机器人操纵控制的性能。     

基于SVM的内模控制算法在船舶航向中的应用

基于SVM的内模控制,采用SVM回归理论建立系统的内部模型和设计逆模控制器。首先简要介绍了SVMR的原理,然后将其应用于内摸控制问题.并建立了SVMR模型。其次,在控制过程可逆的条件下设计了SVMR控制器。最后将该控制方法用于具有大时滞性、非线性和不确定性的船舶航向控制中,仿真结果表明了该方法的合理性和有效性。     

基于神经网络的船舶航向控制

利用BP神经网络和PID进行结合对船舶航向进行控制。通过NN任意非线性逼近能力来调节PID的三个参数,以实现具有最佳组合的PID控制,达到船舶对航向自动跟踪的目的。通过matlab仿真验证阶梯参考信号和变正弦参考信号下的控制效果。仿真结果表明该方法能够有效地跟踪参考信号,实现船舶航向的自动控制。     

基础振动下两自由度机械臂的鲁棒控制

研究了基于基础振动的两自由度机械臂鲁棒控制问题.利用非线性状态反馈理论,对模型进行线性化处理,结合混合灵敏度理论,对所建立的机械臂动力学方程进行混合灵敏度频域整形.运用H∞控制理论和结构奇异值μ理论,建立了参数不确定系统的H∞控制框图,采用D-K迭代工具设计H∞控制器.仿真结果表明,在不需要基础运动测量的情况下,控制器能有效减少系统的外部干扰以及良好的鲁棒性能.     

独轮车机器人的欠驱动力学特性与平衡控制策略

提出一种具有3个驱动自由度的全方位行走独轮车机构,并对其动态行为及平衡控制策略进行了初步研究.考虑车轮的纯滚动和非完整约束条件,采用Kane方法建立了系统的力学模型;以此为基础,通过反馈线性化车架的3个欠驱动欧拉角,并选择全部6个自由度为输出,设计平衡运动控制器;借助MATLAB/Simulink模块,对系统平衡运动进行仿真控制,所得结果表明,通过合理选择控制参数,系统可以在短时间内实现车体平衡和航向稳定.     

悬臂梁非线性振动的压电分阶最优控制

提出非线性的分阶最优控制策略,并将其应用于悬臂梁非线性振动的压电减振控制.建立悬臂梁非线性压电减振系统动力学模型,导出减振系统的非线性动力学运动微分方程.将梁振动挠度和压电驱动器的控制电压同时展开为小参数形式,利用摄动法实现非线性压电控制微分方程的线性化.通过空间解耦,得到状态空间方程.设计非线性分阶控制器,对该减振系统进行分阶最优控制.     

船舶航迹保持的在线SIMO神经网络控制器研究

本文提出了一种船舶航迹保持的在线神经网络控制器.该控制器能解决精确的船舶动态模型难以建立问题,它能用舵角同时控制航迹偏差和航向偏差,它通过对控制精度的直接计算来自动在线训练学习,它不需离线训练学习过程.计算机仿真结果表明控制器训练方法的有效性和控制的鲁棒性.     

双馈感应发电机的微分几何变结构控制方法研究

为了实现变速恒频控制的双馈感应发电机风电系统的良好控制性能,从电机学基本原理出发,建立双馈感应发电机的动态数学模型.根据其数学模型的非线性特性,提出了微分几何变结构控制方法,运用微分几何精确线性化理论,把非线性系统转化成了一个线性系统.在此基础上应用非线性变结构控制理论进行设计控制器.用Matlab对系统进行仿真,结果表明:该控制方法能实现系统的有功功率和无功功率的解耦,进一步验证该控制策略的合理性及控制器设计的有效性和可行性.     

一种新型的智能船舶自动舵设计

借鉴生物系统免疫调节机理,将一种模糊免疫PID控制器应用于改造船舶PID型航向自动舵.针对船舶航行过程中存在长时间扰动特点,在对现有的模糊免疫PID控制系统进行研究的基础上,给出适用于船舶航行的控制系统形式,并利用改进粒子群算法对系统控制器进行参数优化.仿真结果表明,通过对普通PID型自动舵进行简单的改造,就能形成具有跟随船舶动态特性变化自动进行适应性调节的新型船舶自动舵,且跟踪速度、航向超调以及抗扰性指标都较传统自动舵有显著提升.     

基于Terminal的船舶动力定位系统控制器设计

滑模变结构控制是一种特殊的非线性控制,它具有快速响应、实现简单、对扰动不灵敏、无需在线辨识等优点。船舶动力定位系统属于不确定、非线性的系统,本文对一船舶动力定位系统的数学模型进行了Terminal滑模控制器设计、通过Matlab中的Simulink进行仿真,仿真的结果验证了滑模变结构控制对船舶动力定位系统控制的有效性。