轮腿式机器人倾覆稳定性分析与仿真

在复杂的三维地形中,移动机器人的抗倾覆能力非常关键.针对非结构化环境对小型移动机器人的运动要求,设计了一种具有多驱动模式的轮腿式机器人.该机器人采用对称结构,有四个独立的运动单元,能够变化多种构型.采用动态能量稳定锥方法和倾覆稳定性指数对机器人的稳定性进行综合评价.分析了机器人变形过程中的稳定性变化,以及存在路面干扰和惯性力干扰时机器人六种典型能动构形的动态倾覆稳定性.仿真试验表明,该机器人的多种能动构型有利于提高其倾覆稳定性.     

链式可重构模块机器人非同构构形仿真研究

可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自动变形的特点。根据模块的物理结构和邻接关系,提出用构形矩阵来表达机器人的拓扑信息,并在仿真环境下进行描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵对对机器人的对称构形进行判断。最后仿真设计了4模块和5模块可重构机器人的对称构形,验证了算法的可行性。     

不确定非完整移动机器人的自适应模糊控制

为解决具有两个驱动轮的受非完整约束移动机器人的轨迹跟踪问题,首先针对系统的运动学模型,设计了一个运动学控制器;然后,基于系统的动力学模型和运动学控制器,设计了一个自适应模糊控制器,该控制器能有效地克服机器人模型参数未知和扰I动的影响,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性且跟踪误差收敛.仿真结果表明文章所设计的控制器具有良好的控制效果.     

基于粒子滤波的机器人定位及动态目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波的动态跟踪算法,解决了传统SLAM理论在处理动态目标时误差不断累加的问题。通过分析移动机器人和激光测距仪,里程计的原理,建立了机器人的运动和观测模型。将数据关联的方法用于动态环境中则提高了系统的稳定性和定位的精度。仿真结果表明此算法能够比较精确地估计出机器人的位姿以及动态目标在地图中的位置,为开展将静态与动态相结合的定位与地图构建的研究提供了一种可行方案。     

多移动机器人混合避障算法的编队策略

针对多移动机器人系统在未知静态障碍物环境下的编队避障问题,提出了一种多移动机器人混合避障算法的编队策略,使多移动机器人系统在整个运行过程中保证系统内不发生碰撞,并且在未知静态障碍物环境中能最大程度地保持队形进行有效避障,以及能够在较短时间到达指定目标点。该编队策略基于领航跟随法和人工势场法,将系统内机器人划分为领航机器人及跟随机器人,并根据各自角色任务的差异,对其采用了不同改进方法的人工势场法进行避障,形成一种混合避障算法,其中针对领航机器人提出了LAPF(leader artificial potential field)避障算法,该算法改进了传统人工势场法的斥力函数,解决了传统人工势场法极易陷入局部极值困境的问题,并有效缩短了避障过程所用时间。为保证整个系统运行过程及避障行为之后能够恢复队形保持系统稳定性,该编队策略利用一致性模型控制机器人的速度,使领航机器人与跟随机器人的状态趋于一致,进而保持队形。仿真结果验证了LAPF算法及该多移动机器人混合避障算法编队策略的有效性。     

双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统

介绍一种双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统。用户通过图形编程界面对机器人编程和任务规划，在三维仿真环境中预宽和分析规划结果，最后将优化程序下载到真实机器人中进行控制。采用Java3D和VRML实现三维仿真；基于RT-Linux平台保证仿真控制的实时性；实现了多机器人机制以支持机器人的流水线协作。该系统现在支持日本安川电机株式会社的双臂移动机器人产品。     

模糊控制策略在避碰运动系统中的应用

目前多机器人避碰运动已经被广泛研究,其控制策略也多种多样.主要解决基于全景视觉传感器的多机器人多目标系统中机器人之间以及机器人和静态障碍物之间的避碰问题,提出了单个自主运动机器人的结构模型、自主机器人周围物体的态势模型以及移动机器人动态速度的快速检测方法.机器人的运动决策采用基于Step-Forward策略的模糊推理机制,实现机器人在动态环境中快速、准确的找到一条无碰撞的路径,最终达到目标点.仿真结果表明了该算法应用于移动机器人在动态复杂环境中的无碰撞运动具有正确性、实用性和智能性等优点,同时该算法计算量小,运算速度快,提高了机器人控制的响应速度.     

基于动力学系统的非完整移动机器人的跟踪控制

为解决具有两个驱动轮的受非完整约束移动机器人的轨迹跟踪问题,文章从机器人的动力学和运动学模型出发,设计出一种结构简单的控制器,该控制器利用单神经元网络的自学习和自适应能力,来克服未建模的系统扰动,并用Lyapunov函数对所设计的控制器进行了稳定性分析。最后仿真结果验证了所设计的控制器的有效性。     

移动机器人导航中噪声影响的仿真研究

基于行为的移动机器人在获取外界信息时不可避免地会引入噪声,给移动机器人的导航造成一定的影响。首先建立了一个考虑了噪声影响的基于行为的移动机器人的仿真实验系统,然后以机器人导航任务为例,定量研究均匀分布噪声和高斯白噪声对机器人导航效率的影响;同时讨论机器人运动模块间的两种组合方式——加权平均方式和加权最大方式在抑制噪声方面的作用。研究结果表明噪声使移动机器人的导航效率降低,完成导航任务所需的行程时间增加;加权平均方式比加权最大方式在抑制噪声方面效率更高,这对机器人运动模块的抑噪设计有良好的指导作用。     

基于自适应变结构控制的机器人系统仿真研究

针对机器人系统的参数与非参数不确定性，提出一种新颖的控制策略。将自适应滑模变结构理论应用于机器人轨线跟踪控制，鲁棒增益自适应调整，Lyapunov直接法分析证明系统可实现全局渐近稳定。在保持渐近稳定性的前提下，引入平滑饱和函数，有效改善控制的暂态品质和震颤现象。仿真结果表明系统估计参数收敛，并有较高的鲁棒性和精确性。     

实时RK算法的稳定性分析

首先针对一般RK算法与实时RK算法的稳定域进行比较,提出了求解绝对稳定域的方法,分析了绝对稳定域面积与绝对稳定区间大小的区别,采用寻优方法推导出实时三级二阶、四级三阶、五级四阶、六级五阶实时RK算法的最大稳定域,并画出不同阶实时RK算法可能达到的最大稳定域与稳定区间的图形。最后通过对实时RK算法的绝对稳定域面积与稳定区间的比较和仿真实例分析,得出了采用绝对稳定域面积能更好地表征实时RK算法稳定性的结论。而且基于最大稳定域面积的实时RK算法将在实时仿真中得到了广泛的应用。     

基于分位数回归的金融市场稳定性度量

基于系统风险视角,通过分位数回归技术,提出了金融市场稳定性度量的新方法,在论述金融市场稳定性度量原理的基础上,设计出可行的 计算步骤,并据此实证分析了我国金融市场的动态特征. 实证结果显示,本文提出的金融市场稳定指数在数值上和趋势上都与金融市场的现实情况相符,能够有效检测出市场不稳定的时间区间,且具有稳健性,是监测金融市场运行状态的有效定量指标,可为金融监管提供技术支持.     

模糊广义系统的稳定性分析

研究了模糊广义系统的二次稳定性问题,给出了使系统二次稳定的公共矩阵X存在的必要条件。在此基础上,通过线性矩阵不等式技术,得出了求解公共矩阵X的方法,与以往的结果相比,减少了求解过程的计算量。并给出了状态反馈控制器的设计以及相应的必要条件和求解方法。最后,通过数值例子验证了结论的正确性。     

离散动态系统稳定与不稳定的简捷判据

运用矩阵特征值分析技巧研究了区间矩阵及一类离散动态系统的稳定性问题。在无需任何附加条件的情况下,仅用区间矩阵的界阵元素给出了一般区间矩阵及离散动态系统混合稳定、渐进(离散)稳定与不稳定的简便代数判据(含充分条件、必要条件与充要条件),弃掉了对区间矩阵的下(上)界阵为非负(正)的条件要求。相对于现存结果,提出判据不仅明显具有普适性强实用范围广且保守性小的特性,而且还涵盖了一些原有的稳定性判据。     

区间系统鲁棒绝对稳定性分析

针对区间型Lurie间接控制系统和直接控制系统,提出了鲁棒绝对稳定性分析的新方法。该方法通过引入区间矩阵的一种新的描述方法,利用李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性理论分别给出了间接控制系统和直接控制系统的鲁棒绝对稳定性的新的判别方法。所得判据以线性矩阵不等式的形式进行描述,保守性小,计算方便。分别就间接控制系统和直接控制系统,给出了算例以说明方法的有效性。     

时间滞后系统鲁棒控制方法及在飞控中的应用

给出了一种时间滞后系统的鲁棒控制方法。通过对系统鲁棒稳定性条件不等式的等价变形，得到了该不等式可解的条件并且大大简化了不等式；从而得到了包含复极点的时间滞后系统的鲁棒稳定性判据。针对系统具有多个时间滞后问题，运用系统单个滞后的鲁棒稳定性不等式判据，给出了包含复极点的简明鲁棒稳定性判别式。该方法接近于普通的状态反馈设计，便于工程实现。飞行器控制设计的仿真计算结果表明，采用新方法可以得到满意的设计结果。     

车辆电子稳定系统的最优控制与仿真分析

在建立了车辆动力学模型的基础上,运用线性二次最优控制理论设计了车辆电子稳定控制系统,针对车辆电子稳定系统的最优控制器,分析了其能控性与能观性.以车辆质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,在MATLAB/SIMULINK环境下对该系统进行了仿真分析.仿真结果表明,利用最优控制理论设计的车辆电子稳定控制系统能有效防止车辆侧滑,提高了车辆在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下的操纵稳定性,使驾驶员能够对车辆进行正常地操纵.     

STABILITY CRITERIA FOR A CLASS OF UNCERTAINSYSTEMS WITH TIME—DELAY

Some stability criteria are obtained for a class of uncertain systems with time-delay usingLyapunov functional and analytic techniques. It is easy to check the criteria by making use of theboundedness of the uncertainties.     

非线性中立型延迟微分方程Runge-Kutta方法的稳定性

对Rα,β类非线性中立型延迟微分方程给出了稳定及渐近稳定的充分条件,对于Runge-Kutta方法应用于上述问题得到的数值方法，获得了其稳定及渐近稳定的条件。     

车辆转弯制动动力学稳定性控制建模与仿真

在Matlab/Simlink下建立了八自由度车辆动力学模型,针对车辆转弯制动工况,采用模糊控制方法,设计了基于滑移率的ABS控制算法和分别以质心侧偏角、横摆角速度及二者加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法.并对车辆转弯制动工况下车辆稳定性控制做了仿真分析.利用稳定性判定式,对车辆转弯制动稳定性做出了判定.结果表明,车辆转弯制动时ABS控制并不能达到稳定性控制的要求,而采用以质心侧偏角和横摆角速度加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法能更好地达到稳定性控制的目的.