OGY法控制Henon系统混沌的研究

以Henon系统为研究对象,在作出系统全局分岔图和Lyapunov指数图,可以直观的看到系统是通过倍周期分岔进入混沌的。当系统在处于混沌状态时,使用OGY法对系统施加控制,并成功将系统控制到一个不稳定不动点上,很好的实现了混沌控制目的。研究中发现OGY法对响应矢量比较敏感,通过给定不同响应矢量和目标点可将系统控制到不同的多周期轨道上,可以确定目标点的选取以及响应矢量的大小对OGY法混沌控制效果起决定性作用。     

含双侧约束碰撞振动系统的OGY混沌控制

以单自由度含双侧约束碰撞振动系统为研究对象,数值仿真了系统1-1-1周期运动经周期倍化分岔和Grazing分岔向混沌转迁的路径;给出了OGY控制方法的原理和步骤。利用混沌运动对参数微小扰动的敏感性和混沌轨道的遍历性质,选择嵌入混沌吸引子中的一个不稳定不动点作为控制目标,当系统状态访问目标不动点的微小邻域时,给系统参数施加微小扰动,把混沌控制到期望的目标轨道。仿真结果表明,在极短的时间内系统的混沌得到了抑制。     

大型17R“加藤一郎”机器人仿人行走控制研究

针对大型17R"加藤一郎"结构双足机器人仿人行走控制问题,从仿人机器人的机械结构、控制系统、步态仿真、动力学参数等方面对机器人的影响进行了研究,采用仿生学原理,参考了人体上、下半身比例特点,对机器人的机械结构进行了设计;对机器人控制系统进行了设计,提出了一种基于DSP+FPGA的主控系统,将多CPU协同工作、分布式远程控制技术应用到仿人机器人行走控制中;利用人类行走过程中各关节的转动参数为输入的控制方法,在ADAMS上进行了步态行走试验,分析了动力学参数对机器人步态的影响。研究结果表明,以人类行走方式控制机器人步态行走,机器人行走步态稳定可行,可应用于大型双足步行机器人步态行走控制。     

基于遗传算法的欠驱动双足机器人步态优化设计

步态设计是双足机器人运动规划和动力学控制的关键问题。为了解决欠驱动双足机器人的步态设计问题,基于虚拟约束的思想,设计了3连杆欠驱动双足机器人的时不变参考步态,并以每步能耗为目标函数采用遗传算法对步态参数进行优化求解。基于有限时间反馈控制的动力学仿真表明,采用遗传算法得到的最优时不变参考步态,3连杆欠驱动双足机器人能够产生稳定周期行走,且具有较高的能量效率和较小的驱动力矩。建立的步态优化设计方法简单有效,可推广应用于其它类型的欠驱动双足机器人。     

教学型双足步行机器人直线行走步态稳定规划方法

通过对双足机器人行走步态的研究,利用多项式插值法对双足机器人直线行走步态进行规划,分析了踝关节轨迹和髋关节轨迹,通过调节单腿支撑期和双腿支撑期的比例系数来调整机器人的行走步态,使其实现稳定步行。再通过ADAMS建立虚拟样机仿真实验,验证了这种步态规划方法的正确性与可行性。     

基于OGY方法的间隙非线性齿轮系统混沌控制

针对单级间隙非线性齿轮系统在部分参数区域发生的混沌运动,运用OGY(Ott-Grebogi-Yorke)控制原理以两种途径实现了混沌吸引子内部不稳定周期轨道的稳定化。考虑到经典OGY方法只适用于离散动力系统的局限性,根据系统运动方程及其变分形式,指出了将OGY控制算法直接应用于周期性连续时间系统的方法和步骤;对于系统方程未知的情形,根据系统轨线频闪数据时间序列,从中提取不稳定周期轨道及计算参数扰动所需的信息,实现了混沌控制。通过数值模拟比较了采用这两种途径的控制效果。     

双足机器人步态控制的深度强化学习方法

针对双足机器人行走过程中的步态稳定控制问题,提出一种改进深度Q网络的深度强化学习方法.首先,将深度Q网络算法与确定性策略梯度相结合,提出用修正Double-Q网络优化操作一评论网络的评论网络,给出一种改进的深度Q网络;然后,建立双足机器人连杆模型,在常规的平整路面上将改进的深度Q网络用于作为智能体的双足机器人进行步态控...     

CPG机理的双足机器人运动轨迹生成与分析

目的在对中枢模式发生器(CPG)机理分析的基础上,生成关节运动轨迹,实现对双足机器人运动步态的控制。方法根据位姿矩阵实现对踝关节末端轨迹跟踪,整定CPG模型相位参数,利用节律信号输出叠加生成运动轨迹。通过联合仿真实验,对所规划的步态进行合理性、自稳定性和自适应性分析。结果生成的运动轨迹能够实现对双足机器人的行走步态控制。结论基于CPG生成的步态能够提高机器人的运动性能,具有更强的对复杂环境的适应性。生成的运动轨迹能够为双足机器人步态规划提供借鉴意义。     

一种基于神经网络的双足机器人混合动力学系统辨识方法

针对双足机器人的混合动力学系统辨识问题,从系统渐进稳定性角度分析,推导出连续与离散混合系统的可辨识条件,提出了一种基于混沌粒子群优化的径向基函数神经网络与动态模糊神经网络的联合辨识方法。利用混沌粒子群优化的径向基函数神经网络辨识双腿的连续摆动阶段,利用动态模糊神经网络辨识离散的足地碰撞阶段;依据两阶段同一变量的耦合、转换关系,实现了对双足机器人整体混合系统的准确辨识。仿真实验结果表明,该方法辨识和预测结果具有较高的准确度。     

基于空间算子代数理论的被动步行机器人局部稳定性分析

为了方便实现机器人稳定控制,利用空间算子代数理论构建了该被动步行机器人稳定性分析中的庞加莱映射函数,推导了其摆动相态和碰撞相态的动力学方程。利用数值分析的方法求解映射函数的稳定不动点,分析了该被动模型的局部稳定性。结果表明,空间算子代数理论在被动步行机器人稳定性分析中能有效快速地建立庞加莱映射函数,避免了拉格朗日力学在建模过程中求解偏导数的复杂计算;同时,局部稳定性分析中得知,该被动步行机器人只有在"稳定"不动点的时候才具备周期稳定步态,否则,会出现周期分岔现象。     

碰摩转子混沌控制的线性最优调节器方法

从OGY方法的参数微扰混沌控制思想出发 ,提出了基于线性二次型最优调节器 (LQR)的混沌控制方法。以转子转速为微扰控制参数 ,通过设计最优调节器 ,使碰摩转子原本的混沌振动稳定到周期等于工作转速周期的轨道上。仿真计算表明 ,按最优调节器设计的状态反馈比OGY方法获得了更好的控制效果。     

圆弧足被动行走机器人动力学参数影响研究

被动行走机器人运动特性主要取决于动力学参数的选择。为研究参数变化对机器人步态的影响,以圆弧足被动行走机器人为研究对象,利用拉格朗日方法建立动力学方程并进行了数值仿真。借助分岔理论研究了圆弧足半径、质心位置、转动惯量和斜坡倾角对机器人稳定步态的影响。采用正交扰动向量法求解被动行走机器人这种非光滑系统的李雅普诺夫指数,对分岔动力学进行了验证。结果表明：随着质心位置、转动惯量和斜坡倾角增大,机器人步态出现倍周期分岔现象,当圆弧足半径在特定区间内增大时机器人仍保持周期一步态,但足半径过度增大会导致步态失稳;另外,双参数研究中对圆弧足半径和质心位置联合作用下机器人稳定参数区间变化进行了分析,并且发现机器人步态呈现出逆倍周期分岔现象。该研究结果为未来双足步行机器人的优化设计和主动控制提供了重要参考。     

双足欠驱动机器人能量成型控制

研究欠驱动双足机器人在3D空间稳定行走控制器。建立双足机器人的3D动力学模型,通过构建概循环拉格朗日函数,把欠驱动双足机器人的3D动态系统解耦成前向和侧向部分。针对前向2D欠驱动部分设计势能成型和动能成型控制器,为了求解能量成型控制器,将匹配方程分解成分别与角度和角速度相关的两个子条件,再将非线性偏微分方程变为线性偏微分方程,求解出能量成型控制器对前向行走进行控制,使前向行走获得稳定且具有仿生特点。对侧向部分采用零动态控制,在保证侧向稳定同时,还满足系统的动态解耦条件。对不同步长行走进行仿真试验,仿真结果表明,动态步行收敛于稳定的极限环,步态符合仿生规律,验证了所提出理论的可行性和有效性。     

基于ADAMS的双足机器人运动学建模及仿真

由于对环境良好的适应性,双足机器人在各领域具有广泛的应用前景,步态规划是其研究重点之一.基于虚拟样机技术,根据双足机器人的行走步态,用D-H齐次坐标变换法建立双足机器人的运动学模型.设定髋部及踝部的运动轨迹,建立逆运动学方程,在MATLAB中求出前向和侧向各关节的运动参数.将求得的参数导入ADAMS中,作为虚拟样机模型的驱动,实现了机器人的静态稳定行走.仿真结果与规划的步态基本一致,验证了运动学模型的正确性,为双足机器人的结构设计和步态规划提供了理论依据.     

被动动力式机器人行走极限环收敛轨迹规划

对被动动力式机器人的步态进行分域控制，分为稳定收敛区域和不稳定区域。当受到较大干扰处于不稳定区域时，需要对其步态进行轨迹规划，根据能量最优原则，求出轨迹函数，采用反馈的计算力矩控制结构，使不稳定状态收敛到极限环上的不动点，并证明该控制的全局稳定性。仿真结果表明，得到的收敛轨迹不仅消耗能量少，而且误差小，符合被动机器人在不稳定区域的控制要求。     

多维数据关联的机器人运动步态识别方法

针对机器人运动步态识别方法存在有效识别率较低等问题,提出一种基于多维数据关联的机器人运动步态识别方法.首先通过背景减除法进行图像提取,采用形态学方法去除图像中的噪声及空洞;然后使用多维数据关联提取机器人运动步态轮廓形状静态特征,将计算动作能量图(AEI)以及步态能量图(GEI)进行对比分析,获取GEI更多的动态能量信息;最后通过FEI进行Fan—Beam变换,采用核主成分分析进行空间降维,获取运动目标的频率动态特征,将两个特征进行融合实现机器人运动步态识别.实验结果表明,研究方法能够快速、准确实现机器人运动步态识别,实际应用效果好.     

双足机器人蹲式行走步态的设计与研究

双足机器人具有结构复杂、系统耦合度高的特征,步态行走易受外部环境干扰。为有效提高双足机器人的行走稳定性,设计了一种蹲式行走步态。根据结构特点进行自由度配置,并完成运动学模型的建立。文章阐述了双足机器人蹲式行走步态的过程,对其质心及关键关节进行轨迹规划,并搭建了双足机器人实验平台。实验结果表明：在蹲式步行过程中,运动轨迹偏差小于0.5 cm,有利于保证行走时的稳定性。     

小型双足机器人步态规划研究

为了实现小型双足机器人的稳定步行,建立了SHR-8S双足机器人下肢运动学模型,将三次样条插值函数应用到机器人前向运动的步态规划中,得到机器人各关节平滑的运动轨迹,验证了步态规划的可行性。     

双足步行机器人步态规划方法研究

利用三步规划法对HIT-ROBOCEAN机器人行走步态进行离线规划,使其实现稳定步行.首先通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人的实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹;再建立机器人运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程,求解方程得到机器人各关节的运动轨迹;最后,针对前向运动与侧向运动之间的耦合,对得到的运动轨迹进行修正,使机器人行走更加流畅,并通过实验验证了这种步态规划方法的可行性.     

基于变长倒立摆模型的双足机器人爬楼梯步态规划

能在复杂环境中持续稳定地行走是双足机器人的一个重要性能,比如平地、楼梯.针对双足机器人爬楼梯的步态规划问题,提出了一种运用变长倒立摆模型来实现双足机器人爬楼梯步态规划的方法,并运用虚拟样机进行动态步行仿真.仿真结果表明,运用该步态规划方法可以得到可行的机器人爬楼梯轨迹.