水下机器人作业平衡机构的滑模控制

针对水下机器人作业时机械手移动对机器人整体重心影响出现的机器人纵倾,研制了平衡补偿机构,采用滑模变结构控制方法对平衡机构进行控制,同时在控制系统中采用干扰观测器对干扰进行测量,因而大大减小了切换增益的幅值,削弱了滑模控制中的抖振,对因为机械臂及云台运动造成的机器人纵倾控制取得了较好的实际效果,说明设计的平衡机构以及采用的控制方法是可行的。     

水下机器人T-S型模糊神经网络控制

针对水下机器人模糊神经网络控制器运算量大和对强外界扰动的鲁棒性差及存在滞后性的问题,提出基于混合学习算法的水下机器人T-S型模糊神经网络控制方法.采用免疫遗传算法离线优化和神经网络自学习在线调整隶属函数的参数,从而减少神经网络的运算量,增强水下机器人对环境变化的反应能力.采用T-S模型,由后件网络动态调整模糊规则,提高控制系统的适应性.通过某微小型水下机器人的仿真和外场实验验证方法的可行性和优越性.实验结果表明,控制器对外界扰动具有较强的鲁棒性,保证即使在恶劣情况下,控制性能仍保持在较高水平.     

水下机器人基于sigmoid函数的软变结构控制

针对水下机器人滑模变结构控制系统抖振问题,利用具有光滑性和饱和性的sigmoid函数,提出一种水下机器人软变结构控制策略。利用Lyapunov稳定性理论,讨论控制受限情形的水下机器人软变结构控制系统的稳定性,构造基于sigmoid函数的软变结构控制器,给出水下机器人软变结构控制的具体算法。将基于sigmoid函数的软变结构控制策略用于水下机器人仿真实验研究,实验结果验证了该方法的可行性和有效性。与线性控制、饱和线性控制和基于变饱和函数的软变结构控制3种控制方法进行对比仿真分析,分析结果表明,基于sigmoid函数设计的软变结构控制系统调节精确度高、响应速度快,有效地削弱了系统抖振,具有良好的动态性能。     

水下机器人的动态Petri递归神经网络控制方法

针对传统的水下机器人模糊神经网络控制器存在计算量大、抗环境扰动滞后等缺点,设计递归模糊神经网络控制器,通过在线的动态反馈增强水下机器人对环境变化的反应能力。并在网络的第三层即Petri层设计阈值,根据控制器误差的在线控制网络的学习和训练量,从而减少了模糊神经网络的计算量,提高反应速度。基于反向梯度传播原理,由能量函数设计了该网络的学习算法,并根据离散型李亚普诺夫函数确定了学习率参数,从而保证整个网络的收敛性。实验结果表明,该控制器能够提高递归神经网络的计算效率,减少控制误差,对外界干扰具有较强的鲁棒性,在水下机器人的控制方面取得了更好的效果。     

水下机器人用永磁推进电机系统混沌控制

本文针对在水下机器人永磁推进电机系统中出现的、直接影响水下机器人稳定性、可靠性和安全性的混沌现象,研究永磁推进电机系统混沌行为控制问题;设计和构造了易于工程实施的混沌控制策略,用于水下机器人永磁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走出混沌状态,并进入持续稳定状态,控制效果明显;混沌控制效果、由混沌进入稳态的动荡程度和迁宿时间与反馈增益系数和控制信号的施加时刻密切相关。     

欠驱动水下机器人航迹跟踪控制

针对欠驱动水下机器人强非线性、模型不确定及存在外界未知干扰等特点,提出自适应模糊反演滑模控制系统,解决其水平面航迹跟踪问题。首先,采用模糊逻辑系统逼近模型未知函数,将反演思想与滑模控制技术相结合,设计反演滑模控制器;然后对水下机器人纵向速度进行控制,将航向角作为航迹跟踪误差的虚拟输入,设计航向角的镇定函数和航迹参数的变化率,实现水下机器人的航迹跟踪;最后使用李亚普诺夫稳定性定理,证明控制系统的稳定性。仿真实验表明,设计的控制系统能有效地处理水下机器人模型不确定性和外界干扰,控制性能良好,具有极强的鲁棒性,且避免了执行机构的抖振现象。     

广义S面的水下机器人控制器设计

为了改善水下机器人的控制效果,进行控制器设计研究.设计一个板极模型控制器,并且对Sigmoid型S面控制器和板极模型控制器进行对比研究.在此基础上,提出广义S面控制器.该控制器体现了模糊控制的思想,具有PD控制的简单结构;与模糊控制相比,不仅细化了模糊规则,而且降低了参数调整的复杂度,减少了计算量.将两种方法应用于水下机器人仿真研究和海上实验.仿真及实验结果的分析表明,在同样参数设置情况下,选择收敛性较好的S型非线性函数代替sigmoid型S面控制器中的sigmoid函数生成的广义S面控制器具有更好的控制效果.     

抗强海流海洋水下机器人电动机

介绍了抗强海流海洋水下机器人驱动电动机的特点,对该电动机的特殊结构、材料、制造工艺及电磁设计进行了研究,成功地研制出符合海洋机器人各种技术要求的样机。     

遥控水下机器人多电机协同控制研究

为了提高遥控水下机器人(ROV)多电机系统的同步性能、鲁棒性和动态性能,该文提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合控制结构和一种新型多模态非奇异终端滑模控制策略。该控制结构增加了电机间的速度检测和反馈,并且对反馈结构进行PID控制,提高了电机间速度的同步性;该控制策略结合线性滑模控制和非奇异终端滑模控制的优点,并优化了滑模面的设计,缩短了系统收敛时间,提高了系统的动态、稳态性能。仿真实验表明:该控制结构提高了系统的同步性能、抗干扰能力;该控制策略很好地提高系统的动态、稳态性能和鲁棒性。该文提出的控制结构和策略能够良好地运用于ROV多电机系统。     

基于模型预测控制的自主水下航行器模糊回坞导引算法

为了解决自主水下航行器(AUV)的水平面自主回收问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的模糊回坞导引算法。AUV的回坞导引过程被分为两个阶段,分别是回坞准备阶段和回坞阶段。在回坞准备阶段中,航路点导引AUV向着回收站方向运动;而回坞阶段利用模型预测控制在线求解最优的控制输入导引AUV进入回收站。使用模糊控制理论设计回坞导引系统,利用期望的方向矢量场和模糊规则给出期望的航向角。采用REMUS AUV的模型参数进行MATLAB仿真,仿真表明,基于MPC的模糊回坞导引算法是有效的。AUV能够较快地到达回收站,回坞误差为0.12m。     

无人驾驶汽车转向控制单元设计

无人驾驶汽车转向控制单元控制转向系统工作,是实现无人驾驶的关键技术.本文介绍了一种结构简单、易于实现且工作可靠的无人驾驶汽车转向控制单元设计方案.无人驾驶汽车转向控制单元通过CAN总线接收来自中央控制系统发送的转向指令,并按一定的控制策略控制转向系统工作,实现自动转向.文中给出了转向控制单元硬件电路与控制策略设计思路.对设计的转向控制单元进行了实车试验,结果表明,该单元能够控制转向系统实现准确、快速、平稳转向,满足了无人驾驶汽车转向要求.     

水下仿真转台系统的QFT控制

以水下转台的研制为背景,对同轴套装双无刷直流电动机驱动系统及其特殊问题进行了研究,并应用ＱＦＴ控制理论设计系统的鲁棒解耦控制器。该方法在保证系统闭环稳定性和动态性能前提下,使解耦控制器对系统作最大限度地解耦,仿真和实验结果表明,这种鲁棒解耦控制器效果良好。     

Evolutionary construction of an immune network-based behavior arbitration mechanism for autonomous mobile robots

In recent years, in the field of artificial intelligence (AI), much attention has been focused on reactive planning approaches such as behavior-based AI and new AI. However, a criticism of these approaches is that their arbitration among competence modules is fixed against dynamically changing environments. On the other hand, biological information processing systems have various interesting characteristics from an engineering viewpoint. Among them, the immune system plays an important role in maintaining its own system against dynamically changing environments. Based on this fact, we have investigated a new decentralized consensus-making system for the behavior arbitration of autonomous mobile robots, inspired by the idiotypic network hypothesis in immunology. In this paper, we illustrate the usefulness of our proposed method by means of computer simulations and experiments. © 1998 Scripta Technica. Electr Eng Jpn, 123(3): 1–10, 1998     

基于单片机的水下滑翔机控制系统设计

针对水下滑翔机的运动要求和结构特点,提出了一种基于STC单片机的运动控制系统设计方案,该系统通过单片机对滑翔机的运动参数进行采集,根据采集的反馈信号控制重心调节机构,改变滑翔机的运动姿态;控制重浮力调节机构,实现滑翔机的上浮和下潜,最终实现水下滑翔机的运动控制。通过对该系统的仿真和实验分析,验证了控制算法的可行性,为水下滑翔机的后续开发奠定了基础。     

基于免疫算法的机组组合优化方法

机组组合是改善传统电力系统运行经济性和电力市场出清的重要手段。基于群体进化的智能优化算法存求解过程中存在计算效率低和易于早熟收敛等缺点。提出机组组合的免疫算法，利用免疫算法保持种群多样性的内在机制和免疫记忆特性改进既有的智能优化方法。新算法扩展了约束处理技术，能更好地对可行解空间搜索，采用一种由后向前、由前及后、双向迂回推进的精简程序改善个体可行解的局部最优性，同时利用优先级顺序法产生能较好反映问题先验知识的初始种群。典型算例证实新算法能获得更优的结果，具有更快的收敛速度，且在系统规模扩大时有大致线性的计算复杂性，是一种新的高效的机组组合智能优化算法。     

一种用于电动车辆驱动控制的模糊控制系统设计

针对开关磁阻电机调连系统的实时控制问题,依据模糊控制理论,提出了用于电动车辆驱动控制系统。该系统由模拟电流调节器、数字速度控制器调节器和开关磁阻电机组成,并利用模糊控制的策略,设计了复合模糊控制器,实现实时控制。通过实验证明,该系统具有良好的启动特性和加速性能,更能适应频繁启动冲击下的电动汽车驱动负载。     

基于IGA的PID控制软开关静止变流器的研究

针对如何改善静止变流器输出电压波形质量、减小开关损耗等问题,提出一种基于改进遗传算法(ImprovedGenetic Algorithm,IGA)的PID控制策略,该方法可在全局空间内对PID参数进行寻优,并能迅速收敛到全局最优解。设计以三相ZVZCT软开关逆变器为主功率变换器、DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元的静止变流器实现方案,并制作调试了一台600 VA原理样机。实验结果表明,基于改进遗传算法的PID数字控制软开关静止变流器,变换效率高,开关损耗低,输出电压波形好。     

基于行为反应控制的UCAV自主航路规划研究

无人作战飞机（UCAV）自主航路规划整个过程是动态、实时、局部的,环境信息是不确定的,其研究的主要目标不同于一般航路规划,不仅要使无人作战飞机获得优化的航路,更重要的是让其具备自主寻求最优航路的能力。文章从混合主动控制的观点出发,设计了一种基于行为反应控制的自主寻优方法。采用分级组合的方法建立了航路规划模型,底层将任务目标作为李雅普诺夫行为控制函数,建立了航路优先级模型,上层利用多目标决策算法进行自主航路选择。并利用突发局部威胁进行了仿真实验,结果表明了系统设计的合理性和有效性。     

基于路径规划和双闭环控制的泊车系统研究

针对智能车辆垂直自主泊车的要求,采用分层自适应的方法设计了1种自动泊车系统,主要通过高精度的激光雷达进行车位的检测,运用轮速传感器进行车辆的定位,规划出了1条三段式泊车轨迹,并且采用了多路双闭环的控制算法对车辆进行轨迹跟踪控制.实验表明,该套系统可以有效地实现车辆的自主泊车,且控制精度高,系统稳定.