欠驱动两足步行机器人侧向稳定控制方法研究

以欠驱动两足步行机器人为对象研究其侧向运动稳定控制问题。首先分析引起机器人侧向运动不稳定的原因,然后提出步宽控制和侧向力矩补偿两种控制策略。步宽控制通过控制机器人侧向落脚位置,使其侧向运动周期与前向周期趋于一致实现侧向运动稳定。力矩补偿控制通过在踝关节引入侧向控制力矩,使侧向运动与前向运动协调一致实现侧向运动稳定。仿真实验表明,机器人实现了稳定的3D动态行走,达到了预期的控制效果。     

双足机器人上楼梯步态的规划与控制

研究双足机器人上楼路径优化技术,为了让双足机器人实现稳定的上楼梯的行走,应规划双足机器人的上楼梯的步态.为解决对步态进行合理规划与稳定控制问题,提出用几何约束法,用摆线拟合踝关节运动轨迹,设计模糊控制器,对踝关节的滚转角度进行调整,使ZMP位置靠近支撑区域中心,保证了机器人的稳定行走;最后在ADAMS软件中建立了双足机器人的虚拟样机,并通过与Matlab的联合仿真,实现了双足机器人上楼梯的稳定行走仿真.仿真结果验证了上楼梯步态与模糊控制器的有效性,为系统设计提供了保证.     

一种基于模糊控制理论的独轮机器人控制算法

以一种由一个车轮驱动并控制前向平衡、由电机驱动惯性轮形成反力矩控制侧向平衡的独轮机器人系统为被控对象,建立系统动力学模型,并将其在平衡点线性化,得到系统在前向和侧向两个正交方向解耦的近似线性模型.然后针对每一个控制方向上的子系统,分别设计基于融合函数的模糊控制器.该方法可以减少模糊规则,防止规则爆炸.仿真实验表明,所设计的模糊控制器可有效地实现独轮机器人的运动平衡控制.     

学习人类控制策略的双足机器人步态控制研究

针对双足机器人面临的复杂环境下动态行走的适应性难题,提出了一种基于学习人类控制策略的双足机器人步态控制方法。利用三维线性倒立摆模型构造双足行走系统的状态方程,建立学习人类控制策略的参数化模型,设计了基于SVM的学习型控制器。该方法保证了躯干始终处于与地面近似垂直,增强了步态控制的鲁棒性,提高了双足机器人在复杂环境下行走的动态稳定性。实验验证了该方法的有效性。     

基于STM32单片机的双足竞步机器人设计

文中设计了一种小型双足竞步机器人。机器人机械结构部分两足呈对称结构,可双足交叉直立行走。控制部分使用STM32F103RCT6单片机芯片作为控制器主控芯片,控制器具有低压报警功能和上位机软件编程功能,能快速调试机器人动作。机器人的双腿分别由3个双轴舵机串联而成,通过舵机控制机器人的重心来实现立正、向前走、向后走、向前翻跟斗、向后翻跟斗、向左转、向右转等动作。在不使用各种传感器的情况下,该双足步行机器人可实现直线行走,在不使用弹性连接件的情况下,可自由运动。     

双足步行机器人控制器的改进与实现

文章首先指出二十四自由度双足机器人的控制器是该型机器人的核心,也是扩展该型机器人功能首先需要改进的部件,接着介绍了双足机器人的控制器硬件和软件的改进设计。文章比较详细地阐述了双足机器人步态轨迹控制与规划,并指出下一步的研究方向是如何控制双足步行机器人稳定地和健壮地在复杂环境里及粗糙地面上行走。     

基于滑模阻抗的双足机器人单腿柔顺性控制研究

为了实现双足机器人在不平整地面的稳定行走,提高双足机器人的柔顺性,在阻抗模型的基础上,将滑模控制和阻抗控制相结合应用到双足机器人的控制中,建立了双足机器人系统的数学模型;基于阻抗控制模型设计滑模阻抗控制器,建立了被控对象模型、阻抗模型以及控制算法;应用SIMULINK分别对阻抗控制和滑模阻抗控制进行仿真,分析了两种控制...     

七连杆双足机器人建模和控制系统仿真

研究双足机器人稳定性控制问题,步行机器人作为一种载运工具适应地况能力强,结构复杂,运动控制难.实现类人型机器人动态行走,针对行走的稳定性,必须对机器人进行动力学建模、步态设计和稳定姿态控制算法设计.研究了一种七连杆双足机器人的动力学建模和控制系统仿真方法.建立两足步行机器人腿的可参数化仿真模型,对七平面双足机器人的运动情况和控制输入输出进行仿真,得出试验结果.并对影响步行机器人稳定性能的参数进行分析,为后面机器人样机的研制提供理论及数据依据.     

变长度柔性双足机器人行走控制及稳定性分析

针对传统双足机器人模型缺少脚质量和躯干的问题,提出考虑摆动腿动态及躯干影响的柔性双足机器人模型,并对其行走控制及稳定性进行研究。首先,建立系统的动力学模型并采用欧拉-拉格朗日法推导了系统的动力学方程;同时,在弹簧负载倒立摆（SLIP）模型的基础上添加刚性躯干、脚质量及采用变长度伸缩腿,充分考虑躯干及摆动腿动力学对机器人行走步态的影响;其次,设计基于变长度腿的反馈线性化控制器来跟踪目标轨迹,以及调节摆动腿和躯干的姿态;最后,利用Newton-Raphson迭代法和庞加莱映射分析机器人的不动点及轨道稳定性条件,并在理论分析的基础上进行仿真。仿真结果表明,所提控制器可以实现机器人的周期行走,对外界干扰具有良好的鲁棒性,且雅可比矩阵所有特征值的模均小于1,能形成稳定的极限环,证明系统是轨道稳定的。     

双足机器人NAO爬楼步态规划

双足机器人的爬楼梯性能是衡量其在复杂环境下行走能力的一项重要指标.本文针对双足机器人NAO爬楼梯步态规划问题,提出一种离线步态规划方法：基于几何法建立机器人爬楼梯逆运动学模型;将运动解耦为前向运动和侧向运动,对于起步、中步和止步三个阶段,采用加速度空间法和几何约束规划法,计算各关节运动轨迹,并基于其逆运动学模型,得到各关节角序列;分别基于NAOSim和NAO进行虚拟样机仿真实验和实物样机验证.实验结果表明,步态规划方法合理有效.     

间隙度量与跟踪系统中的鲁棒控制器设计

为定量研究鲁棒控制器允许对象有尽可能大的不确定性.在引入间隙度量的基础上,定义了跟踪系统鲁棒控制器的鲁棒边界,并对某跟踪系统设计了基于间隙度量的鲁棒控制器.该控制器能兼顾对象的不确定性与控制器的不确定性.由仿真结果可以看出,与普通的PID控制器相比,具有较大鲁棒边界的鲁棒控制器不仅具有较强的干扰抑制能力.而且能够在模型加性不确定性存在的情况下具有很好的跟踪性能.     

无人机三维编队飞行的鲁棒H∞控制器设计

针对无人机编队控制中模型不确定性与外干扰同时存在的情况,首先基于无人机自身的自动驾驶仪和编队运动学关系建立了无入机编队的三维数学模型,这种建模方式物理意义明晰;进而提出一种基于鲁棒H∞控制理论的编队控制器设计方法,按前向、侧向和垂直方向3个通道分别设计控制律,降低了鲁棒控制器的调参难度,简化了三维编队控制问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性,可实现无碰撞、快速、稳定地保持和调整无人机编队队形,具有良好的鲁棒性能.     

一类带有变时滞的广义切换系统的滑模控制

研究一类具有非匹配不确定性和变时滞的广义切换系统的滑模控制问题.首先,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,针对每个子系统设计对应的积分型滑模面,给出了每个滑动模态方程鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,设计了滑模控制器及切换规则,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态;最后以仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

基于非线性动态逆的无人机编队协同控制

针对多无人机在空间机动过程中的编队形成与保持控制问题,提出一种基于非线性动态逆的无人机编队控制方法.将编队控制过程分解为两步:首先给出分布式长机状态估计算法,各编队无人机根据"相邻"无人机状态解算自身的期望运动指令;其次是设计接于非线性动态逆的编队控制器,使各无人机快速跟踪其期望指令并形成和保持稳定队形.仿真实验表明,编队长机进行空间机动过程中,各僚机能够准确估计其状态,快速形成并维持队形稳定.     

一类高阶随机非线性系统的状态反馈镇定

针对一类既不可反馈线性化也不仿射于控制输入的高阶随机非线性系统,研究其状态反馈镇定问题.利用齐次占优和反推技术,所设计的状态反馈控制器使得整个闭环系统在[0,+∞)上几乎处处有唯一解,并使得闭环系统的平衡点是依概率全局渐近稳定的.主要贡献是完全取消了高阶系统的阶次限制,得到了新的结果.最后通过数值仿真验证了所提出控制方案的有效性.     

带ESO 的自适应滑模调节的SPMSM自抗扰-无源控制

设计了一种新颖的由非线性综合控制方法实现的表面式永磁同步电机调速系统.首先构造了基于扩张状态观测器(ESO)的自适应滑模速度调节器,采用ESO估计系统的部分扰动项并进行前馈补偿,参数的不确定项由新的自适应控制律估计得到;然后设计了自抗扰-无源电流调节器,简化了控制器的设计,在稳定性的基础上增强了鲁棒性和快速性.仿真结果表明,该方法对负载的自适应性、抗扰动性和鲁棒性均较强,系统具有优良的动、静态性能.     

基于滑模控制的单域电力系统负荷频率控制

针对一类包含非匹配参数不确定和负荷干扰的电力系统,提出一种负荷频率滑模控制器的设计方法.所设计的积分型切换面有效地改善了系统到达阶段的动态性能,提高了系统的鲁棒性;基于趋近律方法设计了滑模控制器,以保证系统运动轨线在有限时间内到达滑动模态;给出了单区域电力系统仿真模型,分别考虑了不同参数不确定条件下的仿真问题.仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和鲁棒性.     

一种基于反推技术和ESO补偿的解耦控制方法

针对一类非线性多入多出系统,设计了一种新的解耦控制器.首先采用反推技术设计每一个子系统的等效输入;然后用扩张状态观测器(ESO)对各个子系统的耦合、外扰和参数时变等不确定作用进行动态估计,并把估计值引入到反推控制器中进行补偿,最终实现解耦和摔制.利用Lyapunov稳定性理论证明了该方法的收敛性;数例仿真表明了该方法可获得较快的响应速度及较好的解耦效果和鲁棒性.     

永磁同步电机伺服系统模糊分数阶滑模控制

针对传统整数阶滑模控制系统中的抖震问题,结合分数阶理论、模糊逻辑推理和滑模控制技术的优点,提出了模糊分数阶滑模控制策略.将传统滑模控制器中的整数阶切换面推广到分数阶并设计了全控制域滑模面,保证系统在整个控制域都具有较强的鲁棒性.采用模糊逻辑推理算法,实现了开关切换增益的自整定.仿真和实验验证了模糊分数阶滑模控制系统不但能有效地削减抖震,而且能保持滑模控制器对系统外部扰动的全局鲁棒性.     

多操纵面飞机全局集合稳定非线性自适应动态控制分配

针对多操纵面飞机具有冗余操纵面的特点,考虑包含操纵面偏转角的位置约束和速率约束以及未知有界参数时的非线性控制分配问题,设计一种由上层虚拟控制律和自适应控制分配更新律组成的非线性角速度跟踪控制器.当系统满足充分激励条件时,基于集合稳定性理论,分别证明了上层虚拟控制子系统、控制分配子系统和整个闭环系统的全局一致渐近稳定性.对某多操纵面飞机的仿真结果验证了所提出方法的有效性,并且该方法能使参数估计收敛至真实值.