基于反步自适应神经网络的船舶航迹控制

针对欠驱动船舶在稳定航速条件下轨迹跟踪问题,提出了一种基于自适应神经网络与反步法相结合的控制算法.该算法将实际的欠驱动船舶视为模型完全未知的非线性系统,利用神经网络的函数逼近特性实现控制器中非线性部分的在线估计,采用同时调整输入层-隐层、隐层-输出层间的权值阵的方法进行神经网络权值调整.通过选取积分型Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性.仿真实验表明该控制策略具有良好的跟踪特性,可以实现对期望航迹的精确跟踪.     

某型电视制导空地导弹仿真研究

为了实现某型电视制导空地导弹全数字模拟,从而达到该型导弹经济、安全以及经常性训练的目的,根据该型导弹实际的工作原理和过程以及弹道性能参数,建立了该型导弹的弹道数学模型、碰撞检测模型和"人在回路"模型,实现了该型导弹对地攻击全过程仿真,补充了某型模拟器的战术模拟性能,有利于增强空军的空对地精确打击能力。     

乒乓球机器人的视觉伺服系统

视觉伺服的乒乓球机器人系统作为典型的"手眼系统",是研究高速视觉感知和快速伺服运动的理想平台,其涉及的高速物体识别跟踪、快速精确轨迹预测及机械臂伺服准确回球等关键技术在工业、军事等领域有广泛的应用前景.本文提出了乒乓球机器人的高速视觉伺服系统实现方法,包括基于特征直方图统计和快速轮廓搜索的目标识别算法,基于模型参数学习和自适应模型调整的物体运动状态估计和轨迹预测算法,及基于轨迹预测的灵巧臂回球规划算法.通过实验验证了各算法的实时性和高效性,并在165cm高的仿人机器人"悟"和"空"上成功实现了双机器人对打和与人对打任务.     

An iterative linear quadratic regulator based trajectory tracking controller for wheeled mobile robot

We present an iterative linear quadratic regulator(ILQR) method for trajectory tracking control of a wheeled mobile robot system.The proposed scheme involves a kinematic model linearization technique,a global trajectory generation algorithm,and trajectory tracking controller design.A lattice planner,which searches over a 3D(x,y,θ) configuration space,is adopted to generate the global trajectory.The ILQR method is used to design a local trajectory tracking controller.The effectiveness of the proposed method is demonstrated in simulation and experiment with a significantly asymmetric differential drive robot.The performance of the local controller is analyzed and compared with that of the existing linear quadratic regulator(LQR) method.According to the experiments,the new controller improves the control sequences(v,ω) iteratively and produces slightly better results.Specifically,two trajectories,’S’ and ’8’ courses,are followed with sufficient accuracy using the proposed controller.     

基于非线性PID的柔性两轮机器人运动控制

柔性两轮机器人是一种不稳定、非线性、强耦合系统。该系统的突出特点是在机器人的腰部装有柔性的机体结构,能够更好地模拟人和动物的生物动力学特性,具有更好的仿生性质,同时,系统的控制难度显著增大,为使机器人能够平衡直立运动,且具有较强的鲁棒性,提出了非线性PD的姿态平衡控制方法,实现了机器人的姿态平衡,并同时设计了PID航向差动控制结构驱动左右轮电机,使机器人能够完成直线行进、自旋、环绕等多种运动平衡模式。实验结果表明,机器人具有优良的平衡能力和机动性能,从而验证了方法的有效性。     

步进电机S曲线精确控制的研究与验证

针对生产中对步进电机运行时间和距离有精确要求的常见工况,设计一套步进电机S曲线控制算法,根据不同的运行要求灵活设定运动过程,设定较少参数即能规划整个运动路径,达到理想的运动效果。设计新型余弦S曲线,搭建MATLAB/Simulink仿真控制模型和硬件测试系统进行仿真和试验验证。结果显示电机实际加减速过程运行平滑,起步稳定振动小,设定参数下可以精确运行,与直接起停相比,运行效果有很大改善。新型余弦S曲线已在全自动号码机项目中得到实际应用。     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

基于再生核理论的月球车轨迹跟踪控制*

针对平整坡面上行驶的月球车,研究了基于再生核理论的月球车轨迹跟踪控制新方法.它是基于描述月球车运动的动力学模型方程,对有限时间内的期望轨迹进行采样;利用再生核方法,数值求解控制参数,从而实现月球车期望轨迹的跟踪控制.该方法计算量小、方法简单、精度高,且可实现任意的非线性曲线的期望轨迹追踪.数值实验验证了该方法的正确性和有效性.     

基于操纵平稳性的液压挖掘机轨迹规划方法

以既能达到良好的轨迹规划精度,又有优良的操纵平稳性为目标,提出了一种挖掘机器人的智能轨迹规划方法.以挖掘姿态角为优化变量;油缸进程和加速度梯度为双目标;位置盲角和最佳切削范围为约束建立优化数学模型,采用遗传算法寻找最优值.对3种规划策略：被动修正法、主动调整法和智能规划法进行了行程和速度梯度对比,结果表明,采用优化规划方法可以大幅减少液压系统冲击和振动,使挖掘机操纵更加平稳.     

主旋翼升力和机身姿态受限的模型直升机非线性控制（英文）

A nonlinear control is proposed for trajectory tracking of a 6-DOF model-scaled helicopter with constraints on main rotor thrust and fuselage attitude. In the procedure of control design, the mathematical model of helicopter is simplified into three subsystems: altitude subsystem, longitudinal-lateral subsystem and attitude subsystem. The proposed control is developed by combining the sub-controls for the corresponding subsystems. The sub-controls for altitude subsystem and longitudinal-lateral subsystem are designed with hyperbolic tangent functions to satisfy the constraints; the sub-control for attitude subsystem is based on backstepping technique such that fuselage attitude tracks the virtual control for longitudinallateral subsystem. It is proved theoretically that tracking errors are ultimately bounded, and control constraints are satisfied.Performances of the proposed controller are demonstrated by simulation results.