基于DSP的柔性绳索并联机构控制系统

针对某被动防护系统对平台姿态的控制要求,设计了一种新型的柔性绳索并联机构,并为该机构设计一款控制系统。建立基准坐标系和动平台固连坐标系,在上述坐标系下分别用球坐标角和欧拉角表示动平台的姿态,并给出两种姿态表示的转换关系。分析该机构的运动反解模型,建立关于索长的PID控制模型。通过电机转动角度改变绳索的长度。根据建立的模型与控制要求设计控制系统的软件和基于DSP的硬件。最后通过实验和仿真验证：该控制系统各个模块工作稳定、高效,控制模型正确、有效,达到控制要求,实现了预期的功能。     

高超声速飞行器三通道耦合制导律与鲁棒控制律设计

针对高超声速飞行器俯冲段制导控制问题，提出了一种基于李代数和增量非线性动态逆的制导控制系统联合设计方法。将飞行器在俯冲段的制导目标转换为需求视线坐标系约束，在李群上建立了以当前视线坐标系与需求视线坐标系转换矩阵变化率表示的飞行器与目标的相对运动模型，同时建立以欧拉运动方程表示的飞行器姿态运动模型。针对李群上建立的相对运动方程，基于SO(3)上的广义PD控制方法设计了制导律，并针对姿态运动方程借助增量非线性动态逆方法设计了对气动干扰具有强鲁棒的姿态控制律。通过蒙特卡洛仿真试验，验证了制导控制系统联合设计方法的有效性和鲁棒性。     

航天器降维姿态-轨道一体化控制算法

针对航天器控制系统在本体坐标系下出现单轴姿态控制失效的问题,提出一种降维姿态-轨道一体化控制算法。该首先设计降维姿态稳定控制器,通过对其他两轴的姿态控制实现对航天器全姿态的渐近稳定控制;然后设计耦合轨道控制器,引入自适应滑模控制器,在单轴失效情况下确保轨道控制的渐近稳定,最后给出降维姿态稳定控制器和耦合轨道控制器渐近稳定控制的证明过程。仿真结果表明,提出的降维姿态-轨道一体化控制算法可将单轴控制失效的航天器调整到渐近稳定控制状态,计算结果满足工程精度要求。     

某型无人机三维空间航迹跟踪控制方法研究

研究某型无人机三维空间航迹跟踪问题,通过在理想航迹上选取一系列航迹点,将航迹跟踪问题转换为航迹点跟踪问题。建立了无人机的动力学模型,将无人机的速度坐标系对准航迹点所在的理想坐标系,使位置跟踪问题转化为姿态跟踪问题。推导了无人机的制导律,并利用滑模变结构控制理论和反步控制理论分别设计了姿态控制器和速度控制器,姿态控制器使飞行器的速度矢量方向对准航迹点所在的方向,然后利用速度控制器控制速度的大小使飞行器到达预定航迹点。对整个制导、控制系统进行了全系统仿真,仿真结果表明：所设计的控制器具有较高的跟踪精度,且具有较强的抗干扰能力。     

基于特征模型的主被动一体化隔振平台控制分析

在各类飞行器飞行的过程中,飞行器载荷会受到不同频段的外扰影响,出现拍照模糊不清楚等问题,建 立主被动一体化隔振平台模型,阐述使用特征模型思想对该平台主动隔振系统进行控制,抑制台面振动。选取超磁 致伸缩作动器作为主动控制元件,建立主被动一体化隔振平台模型;根据力跟踪的平台模型设计了基于位移跟踪的 平台模型;建立位移跟踪隔振平台的特征模型,并将特征模型估计所得的状态变量和黄金分割控制、逻辑微分控制 相结合,对隔振平台的主动隔振控制系统进行控制;通过Simulink 仿真验证了控制器的有效性,并与传统的PID 控 制结果进行对比,证明了该控制器的优越性。     

干扰速率补偿式火炮线自稳定跟踪控制建模与仿真

为适应动基座、高射角条件下火炮高精度的稳定跟踪控制的需求,提出一种基于大地坐标系下干扰速率补偿式火炮线自稳定控制方法,以有效抑制自行火炮车体姿态扰动对火炮线指向的影响。根据指向稳定的火炮线在动基座上的运动规律,设计新的干扰速率测量陀螺安装方式,推导在大地坐标系下的方位向和高低向干扰速率解耦补偿值,并在传统的高炮随动基础上应用干扰速率前馈补偿,实现火炮线自稳定和控制解耦。由于火炮稳定只涉及炮塔回转、火炮俯仰两个自由度且都存在偏心矩等因素,采用牛顿-欧拉法建立运动车体与火炮、炮塔之间的动力学模型,并考虑传动机构的刚度和齿隙的非线性,结合执行电机模型和经典闭环控制,以车体航向、俯仰、横滚各幅值为7°,周期为2 s的三轴复合摇摆条件,分别对该控制策略在忽略弹性、考虑动弹性的两种情况下对该控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,所提稳定控制方法实现了稳定射角不低于60°,在传动弹性条件下的稳定误差不大于0.5 mrad,正弦稳定跟踪误差不大于2.8 mrad,同时实现了高低向和方位向的的控制解耦,为火炮线高响应、高精度稳定控制提供了新的研究思路和方法。     

动基座条件下捷联惯导系统初始粗对准新方法

针对捷联惯导系统在动基座条件下难以实现自主粗对准的问题,提出了一种采用GPS辅助计算姿态矩阵的新方法。姿态矩阵的计算被分解为三个独立的变换矩阵的求解,而GPS和IMU的输出数据则以积分的方式在不同的坐标系中表示出来,从而得出各个不同坐标系之间的变换矩阵以完成粗对准过程。经过仿真验证,该方法能使捷联惯导系统在动基座上快速的计算出初始姿态矩阵,且姿态角误差小于1°,满足为后续精对准过程提供初始值的精度要求。     

某小型低空高速无人机控制律设计与仿真

利用自动控制理论的知识,分析并建立了某小型低空高速无人机飞行控制系统的控制律,并采用飞机小扰动运动方程进行了初步的验证计算。利用飞机系统仿真的方法,采用飞机全量扰动运动方程对该型无人机飞行控制系统的控制律进行了仿真验证,结果表明,文中所设计的该型无人机飞行控制系统的控制律可以实现该无人机安全发射、稳定爬升、高度稳定、姿态稳定、航向稳定的要求,进而可以实现无人机按预定航路的飞行。     

模型快速插入机构控制系统

为避免高超声速风洞测热试验时模型在投放前被加热引起的测量误差,要求模型快速插入流场中间,研制了模型快速插入机构。该机构采用气液增速缸和伺服比例换向阀驱动,当风洞流场建立时由上驻室快速插入到试验流场中。控制系统运用计算机集中控制技术、电液伺服技术、交流伺服技术和工业现场总线技术,建立了相互独立的各个运动自由度控制回路。系统通过高速的数据采集和模拟量输出、读取CPU工作频率等方式,解决了模型快速插入和计时的难题。试验结果表明：该机构能实现模型的快速插入,动作过程响应迅速并运行平稳,达到了预期技术指标,说明该控制系统的设计是合理的。     

基于专家PID的滚转导弹控制系统

针对滚转导弹俯仰和偏航通道较强的气动不确定性和运动耦合,设计了一种专家PID控制系统。建立了滚转导弹的动力学模型,并采用十字舵来控制俯仰和偏航通道,利用专家PID控制方法设计该导弹的控制系统,并在Matlab中对控制系统进行仿真。仿真结果表明:该控制器能满足良好的性能要求,具有较强的鲁棒性和自适应性,能有效应对俯仰和偏航通道产生较强气动和运动耦合。     

液压排雷机械手作业系统的运动学分析

通过对机械手作业系统的运动学分析,按照D-H坐标系的建立原则,确定系统的广义坐标,选取机构中的旋转副和移动副作为关节变量,推导出各关节的广义变换矩阵,得到了机械手指端的运动学方程,求出机械手运动学的正解.经计算机模拟得到机械手作业系统的工作几何参数和主要技术指标,结果表明其能够达到完成作业任务规划的要求.该研究为机械手应用时的优化结构参数提供了理论基础,从而也论证了机械手运用于液压挖掘机平台上的可行性.     

The Kinematics Analysis of the Hydraulic Mine-clearing Mechanical Manipulator

Through analyzing the kinematics of the hydraulic manipulator operating system, according to the rules for set-ing up the D-H coordinate system, the generalized coordinate of the manipulator system is established. The rotating and moving joints are selected from the mechanism as joint variables. Each generalized transformation matrix of joints is worked out. The kinematics equation at the finger end of the manipulator is calculated. The obverse solution for the manipulator is gained. The geometrical operating parameters and primary technical specification of the manipulator system are simulated through the computer. The simulative result has shown that the manipulator operating system meets the working task requirements. This research provides theoretical basis for optimizing structural parameters of the manipulator operating. So it also is justified the feasibility for mechanical manipulators to be used in the engineering equipment platform of the hydraulic excavator.     

某两自由度弹药传输机械臂拓扑优化设计

为了对两自由度弹药传输机械臂进行轻量化,并保证轻量化的机械臂仍能满足动静态性能要求,采用拓 扑优化的方法进行优化设计。在RecurDyn 中建立弹药传输机械臂的动力学模型,在Matlab/Simulink 中建立弹药传 输机械臂的联合仿真系统,采用PID 方法对弹药传输机械臂进行位置控制,通过OptiStruct 软件平台建立其左臂和 右臂有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术对机械臂的左右两臂进行减重。结果表明：该设计是合理的,左 右两臂质量比原模型质量降低36.6%,优化后的模型满足刚强度性能要求。     

无人机通用实时半物理仿真系统设计与应用

为了满足对无人机飞控系统有效性验证的需求,设计一种基于嵌入式PC104平台、QNX实时操作系统的通用半物理仿真系统.介绍了半物理仿真系统的硬件、软件和系统处理流程,分析了各个结构的模型设计,并对仿真机的软、硬件进行重新设计.分析结果表明:该系统不仅可对直升机飞控进行仿真,也可对定翼机飞控进行仿真,满足飞控的实时仿真需求,并已在多款无人机型号上得到实际验证.     

基于神经元控制的机械臂伺服系统设计

对于大功率的3自由度机械手臂,为保证系统具有较高的控制精度和较强的鲁棒性,采用神经元模型参考自适应设计系统方法,通过关节处的角传感器构成闭环系统,取线性自适应神经元作为神经元控制器,设计了基于神经元控制的机械臂伺服系统,实验研究表明,该系统具有较好的控制品质。     

排雷机械手指端轨迹的控制

本文按挖掘阻力最小的原则建立排雷机械手挖掘抓取轨迹方程 ;为减少计算机在线计算量 ,便于计算机控制 ,由最少二乘法建立机械手两关节运动量间的拟合关系 ,并据此对机械手指端的作业轨迹进行控制。试验结果表明 ,该方法对排雷机械手实施指端挖掘轨迹控制达到了理想的效果。     

基于PLC气动机械手的控制系统

介绍一种基于PLC气动机械手的控制系统，其工作原理：当A流水线上的工件到位后，机械手便下降，用气夹夹紧工件，然后机械手上升，右移到B流水线上方，接着机械手下降，随即气夹释放工件到B流水线上，最后机械手全部复位。     

水面仿生矢量推进器倒车性能分析

针对两栖平台倒车机构复杂、性能研究难以开展的问题,基于水面仿生矢量推进器,提出了一种倒车方式。设计了新型两栖平台,通过推进器反向转动输出倒车拉力,实现了平台0.7 m/s 速度的直线倒行和0.75 m小半径的转弯倒行,提供了更为快速灵活的倒车方式;建立了推进器流体动力学模型,结合下压力、倒车拉力和转矩三维驱动的周期性输出规律,分析轮轴高度、轮辐长度、转速和叶片夹角对推进器倒车性能的影响,扩展了平板旋转绕流的研究;建立敞水试验系统,验证了数值计算模型的正确性。结果表明：随着推进器轮轴高度增加,转矩单调递减;下压力和倒车拉力随着轮辐长度线性变化,转矩与轮辐长度呈二次函数关系;随着转速提高,三维输出单调递增。研究结果为两栖平台倒车控制提供了理论参考依据。     

基于嵌入式工业控制计算机的雕刻机数控系统

基于嵌入式工业控制计算机雕刻机数控系统,硬件采用具备PC104总线的嵌入式工业控制计算机,4轴控制的智能运动控制卡和具有方便适用的手持控制器.软件基于WINCE平台,采用模块化结构化设计,整个软件系统采用嵌入式C语言设计,功能包括文件编辑、参数设置、刀路预览、运动控制和工作记录等.该系统在文字图案雕刻和模具制造等实际中应用.