自由漂浮双臂空间机器人基于RBF神经元网络的关节运动自适应控制

讨论了自由漂浮双臂空间机器人关节运动的控制问题.由拉格朗日第二类方法及系统动量、动量矩守恒关系,建立了自由漂浮双臂空间机器人完全能控形式的系统动力学方程.以此为基础,借助于RBF神经网络技术、Ge-Lee(GL)矩阵及其乘积算子定义,对自由漂浮双臂空间机器人进行了神经网络系统建模;之后针对双臂空间机器人系统所有惯性参数均未知的情况,设计了自由漂浮双臂空间机器人基于RBF神经元网络的关节运动自适应控制方案.提出的控制方案不要求系统动力学方程具有惯常的关于惯性参数的线性性质,且无需预知系统惯性参数的任何信息,也无需对神经网络进行离线训练、学习,所以更适于实时、在线应用.系统数值仿真证实了该控制方案的有效性.     

漂浮基空间机械臂基于速度滤波器的鲁棒控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,自由漂浮空间机械臂基于速度滤波器的姿态、关节协调运动鲁棒跟踪控制问题。系统动力学分析的结果表明,结合系统总质心定义得到的系统动力学方程为系统惯性参数的线性函数,而由动力学方程得到的控制方程系数也可以表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。以此为基础,针对末端抓取载荷未知及仅有精确姿态、关节位置反馈的情况下,利用速度滤波器生成关节空间的伪速度,设计了基于伪速度的关节轨迹鲁棒跟踪控制方案。该控制方案的显著优点为不需要测量、反馈漂浮基的位置、移动速度、移动加速度和载体姿态及各关节铰的转动速度、转动加速度。系统的数值仿真,证实了方法的有效性。     

空间机械臂关节运动的自适应模糊补偿控制

讨论了本体位置与姿态均不受控制情况下,漂浮基空间机械臂关节空间轨迹跟踪的控制问题。结合系统动量及动量矩守恒关系并利用拉格朗日方法,建立了漂浮基空间机械臂完全能控形式的系统动力学方程。以此为基础,针对空间机械臂末端爪手所持载荷参数未知的情况,设计了一种标称计算力矩控制器附加自适应模糊补偿控制器的复合控制方案;即通过自适应模糊补偿控制器来弥补系统未知参数对标称计算力矩控制器的影响,以确保存在未知系统参数情况下整个闭环控制系统的渐近稳定性。提到的控制方案能够有效地克服系统未知参数的影响,控制漂浮基空间机械臂的两个关节稳定地跟踪关节空间的期望轨迹;并具有不需要测量和反馈空间机械臂本体的位置、移动速度、移动加速度以及姿态角速度、姿态角加速度的显著优点,同时也不要求系统动力学方程关于系统惯性参数呈线性函数关系。通过系统数值仿真证实了方法的有效性。     

空间机器人的增广自适应神经网络补偿控制

研究了具有外部扰动空间机器人系统的补偿控制问题。首先,给出了漂浮基空间机器人系统的动力学方程。进而借助于增广变量思想,针对系统存在有未知惯性参数及外部扰动的复杂情况,先后设计了空间机器人系统关节运动、末端爪手运动的增广自适应神经网络补偿控制方案。所提控制方案无需对载体的位置、线性速度和线性加速度进行实时地测量与反馈;且较比传统自适应控制方法,又不要求动力学方程满足关于系统惯性参数的线性函数关系,因此有效避免了对系统回归矩阵进行繁琐提取的麻烦。仿真运算,验证了上述控制方法的有效性。     

双柔臂空间机器人运动、振动一体化抗死区控制

探讨漂浮基双柔臂空间机器人存在关节力矩输出死区与外部干扰时的姿态角度运动跟踪及柔性抑振的控制问题。引入含有刚性运动与柔性模态的混合轨迹概念,提出基于运动、振动一体化的积分滑模神经网络自适应控制方案。此方案的优点是不但通过补偿项消除了死区斜率与边界参数不确定及最优逼近误差上确界未知的影响,确保了刚性运动的鲁棒性,而且能同时主动地抑制两臂杆的柔性振动,从而提高轨迹跟踪性能。仿真算例结果表明方案能有效地实现运动、振动一体化控制。     

柔性空间机械臂的模糊控制及抑振最优控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控的情况下,漂浮基柔性空间机械臂系统的轨迹跟踪和振动抑制问题。对系统进行输入输出反馈线性化,并采用奇异摄动理论,得到了慢变子系统和快变子系统。然后,设计了两种时间尺度的模糊逻辑控制器,以控制柔性空间机械臂的载体姿态和机械臂关节铰协调地来完成各自在关节空间的期望运动。慢变子系统用模糊控制来进行轨迹跟踪,而快变子系统用最优线性二次型控制来主动抑制柔性杆的振动。系统仿真结果说明了控制器的可靠性和有效性。     

空间柔性双臂机器人系统建模、控制与仿真研究

空间柔性多臂机器人系统是高度非线性，强耦合的动力学系统，其动力学的研究是比较复杂和困难的问题．本文针对极为复杂的空间柔性双臂机器人系统，建立了其系统动力学模型，利用逆动力学控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制，仿真结果表明该方法具有较好的控制效果，分析了在仿真过程中出现的有关数值算法的问题．     

自由漂浮空间机器人载体姿态扰动最优轨迹规划

针对机械臂运动产生的航天器载体姿态扰动,提出一种基于粒子群优化算法的自由漂浮空间机器人载体姿态扰动最优轨迹规划方案。对系统角动量守恒方程进行分析,给出了载体姿态扰动最优轨迹规划的目标函数。采用高阶多项式逼近机械臂关节角轨迹,将多项式系数作为优化参数。为保证规划算法的收敛性,采用带有收缩因子的粒子群优化算法进行轨迹寻优。仿真结果表明,在完成位姿调整任务的同时,载体姿态扰动得到了有效的抑制,验证了所提方法的有效性。     

基于高斯混合过程的空间机器人任务空间预测控制方法

针对空间机器人的精准操控需求和任务空间控制问题，提出了一种基于高斯混合过程的模型预测控制方法。在建立的空间机器人标称模型基础上，考虑实际工作过程中由于关节摩擦、参数测量误差导致的建模误差，利用高斯混合过程对标称模型的不确定性进行精确、高效的分析和修正。其次，基于修正后的模型提出了非线性模型预测控制方法，在考虑实际物理约束，如关节限位、输入饱和等的情况下，实现了空间机器人基座和机械臂末端位姿对期望轨迹的直接精准跟踪。最后，考虑航天器在轨操控中的推力器冗余配置问题，设计了推力分配方案，并通过仿真结果校验了所设计控制方法的有效性。     

基于组合非线性反馈机器人控制吸引域评估

在机器人的关节空间轨迹控制跟踪控制中,全局渐近的控制方法在存在驱动器饱和与摩擦扰动时,很难得到理想的控制效果.针对组合非线性反馈与计算力矩相结合的控制方法,研究了机器人驱动器存在输入限制时的吸引域评估方法.用Ricatti方程迭代法设计线性增益,以获得尽量大的吸引域,仿真结果证明了所提方法的有效性.     

基于信息-物理空间映射的智能空间建模方法

智能空间由大量的具有计算能力的信息设备组成,这些设备是信息空间与物理空间的接口,体现了设备服务之间的互操作关系,更体现了物理世界中实体间的关系和规则.基于本体建模技术,采用信息-物理映射的建模方法,建立了智能空间模型,从而在反映物理世界及其规则的同时,利用这些规则为信息空间中设备服务的动态规划与重组提供依据.最后设计了基于信息-物理映射的服务规划方法,验证了这种建模方法的有效性.     

作战任务空间的一致性描述

要解决作战仿真中军事领域专家与仿真技术专家之间的沟通问题,解决仿真间的互操作与仿真资源的重用,就必须要建立对真实世界(包括作战过程、作战实体、作战环境以及它们之间的交互等)一致性的描述模型,也就是要建立任务空间概念模型。本文提出了对作战任务空间的描述方法,并结合一个小例子,使用UML语言对其进行描述。     

三维空间中的黄金分割法

给出求解无约束问题的一种新方法——三维空间上的黄金分割法，这是一种直接解法，该方法是一维搜索中的0．618法在空间中的推广，无需计算函数的导数，仅需计算函数值既可。此外，本法克服了以往直接解法所共有的要求大量计算机内存的缺点，所采用的遮代方法每次只需要处理一个长方体的数字信息，因而仅需占用极少的计算机内存，并且并不因此而降低计算效率。此外，还给出搜索过程的几何表示。     

弹道目标空间反识别措施发展态势浅析

弹道目标空间反识别技术的研究具有重要意义。隐身和诱饵技术虽然在减小探测距离和拖延识别时间上具有一定作用 ,但是现代防御系统的天基和地基探测与识别系统通过对一段时间内累积信息的融合分析 ,仍能判别出真实目标的特征。因此 ,提倡对基于机动和近炸的双模式主动反识别技术进行探讨 ,并提出了若干问题以待研究。     

最优火力分配方案的一种空间表述方法

以向量空间观念来审视作战问题,通过对目标的突防概率的认识,创造性地定义了火力分配矢量及其范数,建立了相应的赋范空间.首次建立了最优火力分配问题在赋范空间中的描述模型,并在理论上证明了解的存在性,从而把防空作战中的火力分配问题转化为赋范空间中的最小范数问题,为研究战争中的火力分配问题奠定了理论基础.     

自适应波束域高分辨方位估计新方法

提出了基于均匀线列阵的自适应波束域MUSIC(ABMUSIC)法,它利用原有多波束系统的输出估计目标的分布区间,根据目标的空间分布情况自适应形成波束转换矩阵,并让形成的空间波束的主瓣覆盖目标所在的空间区域。ABMUSIC法形成的波束不仅能随目标的空间分布自适应调整波束的指向性和密集度,而且只在目标分布的空间区域形成波束,提高了信噪比。进行了相干和不相干情况下的性能仿真比较,结果表明:在相干和不相干情况下,ABMUSIC方法的高分辨估计性能都明显优于BMUSIC和MUSIC,并且不增加运算量,具有重大工程应用价值。     

基于空间划分的分解算法

充分利用具体优化问题的模型空间结构或性质,往往可以减少搜索的不确定性,提高优化效率.多目的间歇生产调度形成的混合整数规划模型中只有0-1变量和连续变量,而且0-1变量和部分连续变量有对应关系.根据问题的特点将原模型分解为含有0-1变量的优化主问题和连续变量的子问题,并提出分解算法,降低了相应连续子规划的规模和复杂度.从计算复杂度的角度分析分解算法适用的问题情形,并用一个典型的批量生产调度问题进行分析实验,结果表明分解算法可以降低实际计算的复杂度,提高解的质量.     

使命空间模型研究初步

使命空间模型(MSM)是使命空间概念模型(CMMS)的核心问题,是军事仿真领域的重要问题,是作战人员对真实世界军事行动的形式化规范描述,它描述了军事领域中过程、实体、环境、交互和任务。文中首先对MSM中经常使用的一些概念进行了阐述,接着介绍了MSM开发中的上下文、数据的收集和形式化及公共的语义和语法,给出了使命-阶段-任务的三层分解机制,最后结合一个攻击机场的实例进行了使命分解。