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。     

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。     

双臂空间机器人的自适应鲁棒性联合控制

讨论了自由漂浮双臂空间机器人系统关节轨迹跟踪的控制问题.由于载体位置与姿态均不受控制,空间机器人系统控制方程失去了关于惯性参数的线性关系,给控制系统设计带来极大的困难.借助于增广变量法--即恰当地扩展系统的控制输入与输出,成功地克服了上述难点.以此为基础,针对机械臂惯性参数不确定与末端抓手持有载荷参数未知的情况下,设计了自由漂浮双臂空间机器人系统关节轨迹跟踪的自适应鲁棒性联合控制方案.系统数值仿真,证实了上述控制方案的有效性.     

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.     

非完整移动机械手的鲁棒控制及仿真研究

针对非完整移动机械手的模型参数不确定性提出了一种基于Lyapunov理论的鲁棒阻尼控制算法。在选定系统Lyapunov函数的基础上,证明了所选取的移动平台和机械手的控制力矩输入使系统全局渐进稳定。其中,输入力矩的计算仅依赖给定期望轨迹和传感器反馈数据且需要整定的参数少,在移动机械手的动力学模型参数未知情况下,保证闭环系统的稳定,使系统状态以任意小误差跟踪给定的期望轨迹。通过对闭环系统进行仿真实验,证明控制算法的有效性。     

平流层飞艇姿态鲁棒控制研究

由飞艇的动力学模型得到其姿态动力学方程，把该动力学方程与飞艇的运动学方程结合，得到了描述飞艇运动姿态的数学模型。在该模型的基础上，应用输入/输出反馈线性化和Lyapunov方法设计了飞艇姿态鲁棒控制律，该控制律可以实现飞艇姿态接指数规律跟踪期望值，仿真结果表明：即使系统存在不确定性，仍可在闭环系统中实现姿态的精确控制。     

保证内回路稳定的鲁棒可靠控制器设计

鲁棒可靠控制器的设计是容错飞行控制系统研究的重要内容,设计思想就是建立系统的正常情况下的模型和故障情况下的模型,根据Lyapunov稳.定性定理求得反馈增益K,使得其能保证正常情况和故障情况下都能满足一定水平的指标要求.基于参数依赖Lyapunov方程和迭代线性矩阵不等式在直升机不确定性、H∞/LQ性能指标约束下提出直升机鲁棒可靠控制器设计方法,保证跟踪增广系统中内环系统的稳定性,通过仿真验证了该算法的有效性.     

大型柔性卫星平台的H∞回路成形姿态稳定控制

研究了大型柔性卫星平台H∞回路成形姿态稳定控制问题.首先利用拉格朗日方程建立了该卫星的动力学方程,描述了系统存在的非结构不确定性,然后设计了H∞回路成形控制器.提出了控制系统所需要满足的鲁棒稳定性和鲁棒性能指标,随后利用H∞回路成形理论设计了卫星的姿态稳定控制器,最后通过数学仿真证明了所设计的控制器的有效性.     

Delta算子系统基于输出反馈的鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于输出反馈的鲁棒协方差控制问题,即设计输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界。利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出Delta算子不确定系统输出反馈鲁棒协方差控制器存在的充分条件,并在此基础上,提出Delta算子不确定系统输出反馈鲁棒协方差控制器设计算法。数值算例表明设计方法的可行性。