软实时环境下机器人运动学逆解研究

为有效抑制串联机构的末端振动,使机器人运动系统的运行更加平滑,设计了以PC104为硬件基础、在RTLinux上进行二次软件开发的机器人控制系统。它通过PCI/ISA总线连接上位机和底层硬件接口电路,以控制伺服电机。分别研究了机器人系统的模型,以及在这一软实时系统上采用反变换法+Pieper方法求解机器人的逆运动学问题。通过比较工业机器人在伺服控制、板卡控制和软件控制三种模式下的运动性能,验证了软件方式的优越性,以及其在运动控制领域中的应用价值。     

基于滤波反步法的无人直升机轨迹跟踪控制

针对无人直升机模型阶数比较高,设计常规反步法控制器时面临着对虚拟控制输入信号求导过程较为繁琐的缺陷,提出一种基于滤波器反步法的控制方法.首先,通过滤波器而非直接解析地对虚拟控制量求导,从而显著简化了反步控制器的设计过程,而且由于导数是通过积分过程而非微分得到,大大降低了测量噪声的影响;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了补偿跟踪误差是全局指数稳定的;最后,通过仿真结果进一步验证了所提出方法的稳定性和有效性.     

改进的Unscented Kalman滤波算法

为了提高UKF的运算效率,本文分析了UKF中各参数对滤波效果的影响,给出了一种系统状态转移矩阵为线性变换时UKF的优化算法,并证明了本算法的正确性。针对野值影响UKF精度的缺陷,本文提出了使用新息判断野值是否存在的检测方法。对于野值存在的情况首先剔除野值,然后根据已经得到的滤波状态应用最小二乘法对当前状态进行预测估计,对于野值不存在的情况直接使用UKF滤波,最后推导了使用最小二乘法拟合野值存在时估计的合理性,从而证明了这种方法可以极大地提高UKF抗野值的能力。本文最后用具体的仿真实例说明了最小二乘法与UKF相结合算法消除野值的有效性。     

小型直升机LINUX仿真系统构建

无人直升机是一个极具挑战性的多学科前沿性研究课题.介绍了小型直升机LINUX仿真系统的构建过程及其相关软件实现.首先给出了小型直升机飞行控制系统和仿真系统的整体结构,并针对这两个系统结构做了简要说明.介绍了在LINUX平台下,采用FLTK图形界面库和Mesa/OpenGL实现小型直升机3D飞行和状态控制,可视化仿真及实时运动特性再现的过程.仿真系统的结果表明.仿真系统具有独特的优点和良好的开发潜力,可以辅助实际飞行实验进行无人直升机的研究.     

Pendubot机器人的计算机控制系统

该文提出并设计了一种使用打印并口做接口的上下位计算机控制系统,把它应用于Pendubot机器人中.该控制系统原理简单、实用,可应用于很多与此相类似的控制系统上,具有易于扩展、适用性广泛的特点.     

基于INTERNET的机器人实时跟踪系统

本文介绍了一种面向Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的机器人系统实验平台,阐述了在校园 网上基于ＴＣ／ＩＰ协议的通信和图像传输以及实时控制的原理和方案。     

基于预测误差法小型无人直升机系统辨识

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行数学建模.本文重点分析了Raptor90小型无人直升机悬停时横、纵向通道的输入输出关系,通过严格推导得到横、纵向通道通的参数化模型.通过试验采集得到输入输出数据,利用基于预测误差法的输出误差模型进行系统辨识.模型预测数据与实际飞行实验室数据的比较表明,所建模型很好的反映了小型无人直升机在悬停状态下的动力学特性,可在该状态下基于此模型进行飞行控制器的设计.     

串级PID控制在无人机姿态控制的应用

无人机姿态控制需要极高的精确性,传统的PID控制无法满足其性能要求,但如果采用复杂的控制算法,在软件上实现又具有一定的难度.而串级PID控制则具有较高的精度,同时在软件编程上的实现也比较简单.本文针对无人机滚转和俯仰通道的姿态控制实时性和精度要求高的特点,采用了PID串级控制,并介绍了参数调试方法.经过实际飞行测试可以满足要求.     

软数控系统中全数字控制的设计及驱动实现

在数控机床的控制系统开发中,现今国内交流伺服系统大都是采用连续的模拟信号,其控制精度和速度都难以适应现代高技术产业加工要求.为了满足精密制造行业对机床加工精度、速度的要求,在实验室项目的基础上,以Linux作为系统编译环境,以PCI04为系统平台,以FPGA作为底层硬件控制芯片,设计了与以往不同的全数字伺服控制系统,并开发了相应的RT-Linux下的驱动程序.在数控机床实际运行中,新设计的系统在精度和速度方面都有相应的提高,表现出了良好的可控性和稳定性.     

基于有限状态机的高速串行通信总线协议及其应用

高速串行通信总线适合于高实时性、高可靠性的底层设备间的数据通信。文章重点讨论了使用有限状态机进行高速串行通信协议中的收发两大核心模块的设计实现。设计不但在Quartus Ⅱ5．0中通过了全部功能仿真,还在实际数控系统中检验了,茁、线的有效性。