小卫星飞轮低速摩擦补偿观测器及半实物仿真

反作用飞轮在低速过零时，摩擦力矩的突变严重影响小卫星姿态控制的精度和稳定度。文中研究了改善其低速摩擦特性的补偿观测器技术，并基于dSPACE仿真系统和实物飞轮，对该补偿观测器性能进行了半实物仿真验证。仿真结果表明，补偿观测器可有效改善姿态控制性能，克服低速摩擦对小卫星姿态控制精度和稳定度的影响。     

基于CMAC的CMG框架伺服系统摩擦补偿方法研究

为消除磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)框架伺服系统摩擦的影响,对陀螺框架系统进行动力学分析,分析了摩擦力矩随陀螺输出力矩和框架角位置及角速度的关系,建立了框架系统的非线性摩擦力矩模型.针对此摩擦模型,采用基于CMAC神经网络的摩擦补偿方式进行补偿.根据实际磁悬浮控制力矩陀螺的系统参数建立仿真模型,仿真结果验证了基于CMAC神经网络摩擦补偿的有效性.     

光栅实验台的模糊神经网络补偿器设计

在惯导测试设备设计过程中经常会碰到摩擦干扰问题。为消除光栅试验台稳速系统中影响低速平稳性的摩擦干扰 ,提出了一种采用模糊神经网络补偿器的控制系统设计方案。这种方案是先采用传统方法基于对象简化线性模型设计PI控制器 ,然后利用模糊逻辑对摩擦干扰进行补偿。从而较好地解决了摩擦干扰造成的低速性能差的问题。     

Meso-scale级微细电解加工系统设计与运动学分析

微细电解加工技术目前已成为制作微纳米级金属结构的主要工艺方法之一.针对实际工业需求,开展了微细电解加工系统的设计和运动学仿真等方面的研究工作,重点讨论了微细电解加工的工艺特点,微细电解加工系统的硬件设计,控制系统设计并进行了必要的运动学分析.最后对系统的进给传动单元和主轴运动单元等结构进行了静态装配、动态干涉检查并进行了低速和抗干扰特性仿真,仿真结果表明该系统结构设计合理,其低速特性和抗干扰特性能够满足微细电解加工的技术要求.     

惯性冲击马达的建模与仿真

建立了惯性冲击马达的动力学模型,该模型考虑了摩擦的非线性.应用MATLAB/Simulink软件进行了仿真分析,得到了马达的位移曲线、平均速度-电压曲线和平均速度-频率曲线,最后设计了实验装置进行了验证.实验结果表明,惯性冲击马达的运动速度与驱动信号的幅度和频率基本上呈线性规律变化,与理论计算相比,仿真结果更接近马达的实际运动过程,因此所建立的模型可以用于预测惯性冲击马达的运动性能.     

摩擦非线性环节的特性、建模与控制补偿综述

首先介绍了机械伺服系统中摩擦非线性环节的动态、静态特性的研究成果和目前常用的几种摩擦模型 ,讨论了摩擦非线性环节对伺服系统的动态性能和静态性能的影响 ,以及摩擦非线性环节导致的极限环振荡、低速爬行等现象。然后对有关摩擦补偿方法方面的研究成果进行了总结 ,介绍了传统的摩擦补偿方法和基于智能控制理论的摩擦补偿方法方面的研究成果。最后 ,展望了该领域今后的发展方向。     

二维变刚度蛇形机器人的运动仿真与性能分析

针对二维变刚度蛇形机器人运动性能的研究,建立了 Simulink/Adams联合仿真模型,利用仿真模型研究变刚度驱动器的阻尼系数、刚度参数及角频率对其运动能耗的影响.为实现关节轨迹和关节刚度的同步控制,提出了基于双层CPG的运动控制器.结果表明:阻尼系数能够有效降低起动能耗占总能耗的比例,且低速运动时的起动能耗占比随刚...     

仿真转台克服低速滞滑的判据研究

常规PID控制器由于摩擦存在 ,使得转台低速产生滞滑爬行现象 ,严重影响了仿真转台的低速性能。采用相平面法和代数分析法、李雅普诺夫稳定性定理 ,得出了克服低速滞滑爬行的判据 ,通过该判据得到系统参数与低速滞滑爬行的关系 ,由此可确定在满足常规稳定PID参数选择范围的基础上 ,为消除低速滞滑爬行现象 ,PID参数还应满足的条件。根据该判据确定PID的参数系统既满足稳定 ,又无低速滞滑爬行现象 ,而且简单实用 ,工程上证明了它的正确性。     

基于虚拟样机的磁浮列车转向机构动力学仿真

研究了CMS-03型中低速磁浮列车转向机构的动力学问题。首先在理论上分析了转向机构的作用和列车速度对钢缆拉力的影响,证明了钢缆拉力总是约等于钢缆预拉力。然后将虚拟样机技术应用于转向机构的动力学仿真,得到了与理论分析相同的仿真结果,并通过实验结果验证了仿真结果的可信性。研究结论为转向机构的设计和改进提供了可靠的参考依据。     

基于Agent建模的机载激光武器系统作战效能影响因素分析

为了研究机载激光武器的安装对轰炸机作战效能的影响，提出了基于功能组件的模块化作战仿真框架。采用基于Agent的建模与仿真方法,基于感知、通信、决策、运动、执行的功能对Agent模块进行划分,提出了基于功能组件的模块化作战仿真体系。在此模型框架下,设计机载激光武器系统、雷达系统、导弹等模块的状态机,并建立考虑相对位置变化的详细数学模型,以分析在战斗每一时刻影响作战效能的指标参数变化情况。最后通过对典型突防作战算例的仿真,研究了在动态作战过程中激光武器的发射镜直径和发射功率与目标表面光斑大小和能量密度随相对距离的变化关系,分析了在载机为高速小雷达散射截面积(radar cross section, RCS)和低速大RCS两种情况下,机载激光武器的发射镜直径和发射功率对轰炸机突防效能的影响。分析结果表明,提高机载激光武器的发射功率和发射镜直径对作战效能提升显著,尤其是在载机为低速大RCS的情况下对效能的提升非常显著。     

船舶运动控制硬件在环仿真系统的研究

目前众多学者致力于将当前先进的控制理论应用到船舶运动控制领域,但在实际船舶上验证这些先进的控制算法面临很多困难,为此,设计并实现一套船舶运动控制硬件在环仿真系统。该系统包括船舶运动DSP控制器,船舶运动仿真系统,控制与监测系统三部分,对相关硬件电路和软件设计进行了研究。系统测试结果表明该系统性能良好,为在实验室环境下进行船舶运动控制算法研究和船舶运动控制器开发提供了一个有效的测试平台。

Abstract：

Many scholars devote to applying current advanced control theories to the ship motion control.However,there are many difficulties in verifying the performance of the control theories.In the view of this contradiction,a hardware-in-loop simulation system for ship motion control was designed,which includes ship motion controller based on DSP,ship motion simulation system,and control-monitoring system.The relative design of hardware and software was discussed.The simulation results show that the proposed hardware-in-loop simulation system has satisfactory performance and it can provide an effective test platform for the study of the ship motion control theories and the development of the ship motion controller in the laboratory environment.     

基于递推设计的鲁棒自适应摩擦补偿

针对机械运动控制系统中的非线性摩擦、惯量及外部扰动等不确定性,应用分段递推法设计了一种新型鲁棒自适应跟踪控制器。运用Lyapunov稳定理论证明这种控制器具有指数稳定的特点,且跟踪误差可以自由调整。仿真和实验结果表明,这种控制器具有良好的跟踪精度,其性能优于常规的PD控制。     

热超声倒装芯片运动平台的模糊PID控制

针对自行设计的步进电机结合传动装置构成的热超声倒装芯片运动平台，建立了含摩擦等扰动因素的系统非线性数学模型。针对这一非线性数学模型，研究了传统PID控制和模糊PID控制的控制性能。结果表明，传统PID控制难以达到理想的性能，而模糊PID控制能显著地改善定位精度和运行速度。     

一种运动控制器建模与网络控制系统仿真研究

提出了一种机理分析与系统辨识相结合的直流驱动运动控制器建模方法,并根据实测数据确定了研究对象的开环传递函数,在此基础上介绍了运用Matlab和Truetime工具箱建立运动控制器网络控制系统仿真模型的方法。通过对由CAN总线构成的运动控制器网络控制系统的仿真验证了建模方法的有效性,并对仿真结果进行了分析。     

歼击机飞行员三轴加速度过载建模与仿真研究

持续载荷飞行仿真平台是一种新型飞行模拟器,为了能够精确控制该模拟器的运动系统,需要解决飞行员的三轴加速度过载的计算问题。通过对模拟器运动系统以及飞行员的运动规律分析,运用理论力学的知识,推导出歼击机飞行员三轴加速度过载的数学模型。最后对该模型进行了数字仿真,并用实验方法对仿真结果进行了检验,显示该数学模型正确合理,能够作为解决上述问题。     

基于干扰观测器的导引头稳定平台滑模控制

针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导数值进行估计,进而得到干扰项的估计值,通过坐标变换,将系统中的不确定项进行归一化处理,便于控制器设计;其次,基于新型微分跟踪器设计了新型非线性干扰观测器,以实现对归一化后系统干扰项的精确估计;最后,采用二阶滑模控制算法进行控制器设计。仿真实验证明,新型非线性干扰观测器精度高、响应快,基于干扰观测器的二阶滑模控制方法能够有效隔离弹体扰动与非线性摩擦对导引头稳定平台的干扰,提高了稳定平台的鲁棒性和跟踪精度。     

仿生水下机器人运动仿真技术研究

以哈尔滨工程大学仿生水下机器人“仿生-Ⅰ”为研究对象,建立了其运动仿真模型。采用水下机器人六自由度空间运动模型,对仿生水下机器人与传统水下机器人区别较大的推进系统、操纵系统以及附加质量的变化等进行了阐述。利用该模型进行的运动仿真结果和“仿生-Ⅰ”水池试验吻合的较好,表明该仿真模型是符合实际的。本研究也为仿生水下机器人运动控制研究提供了平台,对今后的工作有较大的现实意义。     

水下机器人半实物运动仿真系统的设计

通过对水下机器人体系结构中的控制层进行实物仿真和对感知层以及执行层进行虚拟仿真相结合的方法建立了水下机器人半实物运动仿真系统,该仿真系统不仅能够对整个系统的软件逻辑进行测试,同时能够对水下机器人控制系统的硬件体系、数据接口、可靠性都进行验证。详细阐述了水下机器人半实物运动仿真系统的硬件和软件体系结构,并对虚拟仿真中的水动力仿真、运动传感器仿真以及实物仿真中的运动控制系统的设计进行了说明。最后通过远距离航行仿真试验和避碰仿真试验证明了所设计的水下机器人半实物运动仿真系统对实际海试具有重要的参考价值。     

基于自适应和模糊控制的新型XY平台同步控制研究

高性能XY平台普遍应用于集成电路(IC)制造和封装设备中.为获得较高加速度,提出了一种单边双直线电机冗余驱动的新型XY定位平台.冗余驱动系统在高速和高加速运动时均存在同步运动精度问题.针对X轴向双直线电机的同步驱动控制,建立了冗余驱动数学模型,并基于模型参考自适应控制和自适应模糊控制算法,设计了运动控制器,确保了同步运动精度.仿真结果表明,在较高加速度运动时,系统具有良好的静态、动态性能和较高的同步运动精度.     

基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统

基于Unity3D研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统3部分组成的水下机器人半实物仿真系统,为水下机器人开发过程中的性能测试、控制算法分析和人员操作培训提供了仿真和测试平台。该系统采用同一地面控制终端作为三维仿真系统和机器人控制系统的统一指令输入源,以实现虚拟对象和机器人本体的同步工作,可对系统进行实时监测、调参。采用多目视觉技术对机器人位置采集,对传感器数据进行卡尔曼滤波处理。机器人运动仿真试验结果表明,机器人实际运动路径和仿真规划路径基本相同,该系统动态响应性和控制系统同步性较好。