水下机器人欠驱动控制技术概述

运动控制作为自主水下机器人进行自主作业的基本保障,是水下机器人不可缺少的核心技术之一,因此对其进行深入研究具有重要的理论意义与工程应用价值。在水下机器人在海洋能源开发中发挥着不可或缺作用的今天,利用少于位形空间维数的控制输入控制欠驱动系统的运动具有非常重要的现实意义。欠驱动控制技术由于在减轻系统质量、节约成本和能耗以及提高系统可靠性等方面的优点使其广泛地应用在自主水下机器人控制技术中。     

基于模型预测控制的四旋翼无人机双闭环控制

针对欠驱动非线性的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,本文提出使用模型预测控制方法来解决小型四旋翼无人机的位置航向控制问题。在建立无人机动力学模型的基础上,采用双闭环路控制结构,对外环(位置控制环),MPC控制器旨在跟踪输入的参考轨迹;对内环(姿态控制环),为了实现对姿态的快速响应,将姿态子系统化为LPV表示,提出LPV-MPC控制器使用二次规划求解。通过仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

地震救援机器人轨迹跟踪研究

介绍地震救援机器人的系统构成,并简要介绍各构成部分的作用。采用积分Backstepping设计思想设计出轨迹跟踪反馈控制器,并且在MATLAB中进行仿真测试。仿真结果证明,所设计的轨迹跟踪控制器可以达到全局渐近稳定。     

欠驱动双足步行机器人关节控制器设计与实验研究

双足步行机器人发展至今,不自然的机械步态依然没有多大的改变,且一般依赖大力矩、高增益的反馈驱动系统以及上层的轨迹规划和姿态平衡控制来实现稳定双足步行。由于采用复杂控制策略和驱动系统造成机器人能量使用效率较低,而且不利于研究人类自然、高效的行走机理。本文旨在为欠驱动双足步行机器人提供稳定,可靠的关节控制器解决方案,以达到快速、精确控制,实现仿人类的动态稳定、自然高效步行。本文主要包括介绍机器人关节控制器的硬件系统设计,基于Hebb学习的单神经元PID算法在机器人关节控制器控制策略的实现。     

自抗扰控制器在水下机器人中的应用

针对水下机器人模型不确定性,且在实际运行过程中会受到各种不确定的干扰,因此利用自抗扰控制器不依赖于系统模型的参数,其可以实时评估和补偿内外部扰动的特点,对水下机器人进行控制.通过对水下仿机器人系统的仿真验证,从仿真结果中可以看出,所设计的控制器取得了较为优良的控制性能,具有较好的鲁棒性和抗干扰能力,具有一定的实用价值及...     

基于动力学模型的四轮全向机器人滑模轨迹跟踪控制

四轮全向机器人是一个复杂的四维冗余系统,其轨迹跟踪控制性能极易受到模型不确定性及外界干扰的影响。针对这一问题,本文提出一种基于动力学模型的四轮全向机器人滑模轨迹跟踪控制方法。首先,通过输入变换将复杂的四维冗余机器人系统模型转化为三维模型,然后针对模型不确定性及外界扰动,采用滑模控制算法进行轨迹跟踪控制。仿真结果表明,该方法能够有效抑制外界干扰,同时降低模型不确定性的影响,机器人能够很好地跟踪期望轨迹,跟踪速度快,跟踪精度高。     

一种精密运动平台轨迹跟踪控制器设计

针对基于直线电机的精密运动平台轨迹跟踪控制问题,基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)提出了一种跟踪控制方法,以提高精密运动平台的干扰抑制能力和轨迹跟踪性能。给出了永磁直线电机和运动平台数学模型。ZPETC是一种前馈控制器,通过零极点对消实现误差抑制,可以提高系统的响应速度和跟踪性能,降低系统动态跟踪误差;而干扰观测器则可以补偿系统参数变化、模型不确定、外部扰动、机械非线性等,提高了系统抗干扰能力。实验结果表明:所述方法不仅能够确保系统跟踪性能而且具有较强的鲁棒性,从而改善了运动平台的轨迹跟踪效果。     

网络化控制系统随机时延的补偿研究

在网络化控制系统中引入离散隐马尔可夫模型,建立网络状态与控制器-执行器时延之间的概率模型.网络化控制系统被建模成一个马尔可夫跳变线性系统,并预测出当前采样周期内的控制器-执行器时延.使用该预测值设计一个状态反馈控制器,实现对控制器-执行器时延的补偿.对比仿真实验验证了所提方法的优越性.     

一种跟踪式太阳能发电控制系统的研制

智能跟踪式太阳能发电双轴系统的控制器根据地平坐标、太阳方位角和高度角、光电跟踪原理设计。本系统采用双轴跟踪,需要调节太阳电池方阵的高度角和方位角,控制器以单片机和光电传感器为核心,控制高度角和方位角电机。当光电传感器检测到成束光时,单片机根据传感器信号,驱动高度角和方位角电机使太阳能组件跟踪太阳光,最终使组件保持与太阳光垂直。当没有成束光时,系统则按照控制器当前时间及地理位置计算太阳的理论方位角和高度角来驱动系统运行,实现实时跟踪太阳运行轨迹,达到提高发电量的目的。     

非参数不确定水下航行器系统轴向运动的鲁棒自适应反演控制

研究非参数不确定自主水下航行器系统的轴向运动轨迹跟踪问题,提出了一种鲁棒自适应反演控制方法。基于Lyapunov方法设计控制器,根据Lipschitz条件处理非参数不确定性,对于处理过程中出现的未知参数向量,利用自适应机制进行估计;并利用鲁棒方法补偿随机扰动,采用双曲正切函数代替符号函数,以消除使用后者可能产生的颤振现象。理论分析表明,采用本文设计方法可以实现水下航行器以预设精度渐近跟踪期望轨迹。仿真结果表明本文提出控制方法的有效性。