基于RBF的机械手建模误差补偿自适应控制

针对机械手动力学建模误差,提出了基于RBF神经网络误差补偿的自适应控制策略。在基于逆动力学的计算力矩控制方法的基础上,对系统输入与目标轨迹进行修正,设计了两种误差补偿自适应控制器。利用RBF神经网络对修正项在线自学习,并根据Lyapunov稳定性理论建立了网络权重自适应学习律,保证了跟踪误差的收敛及系统的稳定。以平面转动双臂机械手轨迹跟踪为例进行仿真,结果表明该方法能够有效地补偿建模误差,提高了系统的控制性能并使控制系统具有对参数摄动的鲁棒性,对于机械手自适应控制具有一定的可行性。     

机械臂模糊超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制

针对工业机械臂模型误差和外部干扰等不确定性因素对末端轨迹跟踪精度的影响,设计了一种新的模糊自适应超螺旋二阶滑模轨迹跟踪控制方法。基于机械臂动力学模型,设计一种新的非奇异终端滑模面,采用超螺旋算法设计二阶滑模控制律;为解决滑模控制只能在已知扰动边界的情况下对匹配扰动进行补偿问题,结合模糊推理算法实现对系统未知不确定性的在线补偿,采用Lyapunov理论证明了闭环控制系统的稳定性。仿真与实验对比表明：该控制方法可使机械臂在复杂不确定性因素下实现末端轨迹精确跟踪,并对系统抖振现象进行有效抑制。     

Parametric approach to track following control of FFSM

A robust task space tracking scheme is proposed for the free-flying space manipulator system.The dynamic equations of the system are derived via the law of momentum conservation,and then a linear state space representation is formulated by local linearization.A parametric approach is applied by using the eigenstructure assignment theory and the model reference method.A feedback stabilizing controller and a feedforward compensation controller are built based on the approach.Then an optimization procedure is followed after that to obtain the desired requirement and characteristics.Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed method.     

时变非线性系统直接自适应迭代学习控制

针对一类含有非周期时变参数化不确定性的非线性系统,设计了一种新的迭代神经网络估计器,解决了非周期时变不确定性带来的设计难题。用迭代神经网络直接对期望控制量进行整体逼近,利用Lyapunov稳定性理论和自适应迭代学习控制技术设计了控制器,并进行稳定性分析,证明了系统所有状态量有界,且输出量将收敛至期望轨迹的一个邻域内。仿真结果验证了控制器设计方案的正确性。     

Second-Order Sliding Mode Controller Design with a Larger Domain of Attraction

In this paper, by combining a second-order sliding mode(SOSM) algorithm with the saturation technique, a novel SOSM control scheme has been presented. The feature of the proposed SOSM controller lies that there is a saturation function imposed on the sliding variable, which could significantly enlarge the domain of attraction for the closed-loop system. The geometric method has been utilized to prove that all the sliding variables will be steered to the origin in a finite time.Meanwhile, the relation between the control parameters and the shape of the phase trajectory has also been discussed. Finally, the proposed method has been applied to the tracking control problem for a robotic manipulator.     

变后掠翼航弹最优弹道自适应滑模跟踪控制

根据变后掠翼航弹在预定弹翼构型下对最优方案弹道跟踪的精确性和鲁棒性要求,设计了一种轨迹姿态双回路自适应滑模控制器。外环轨迹跟踪回路以位置偏差为参考输入,得到方案攻角参考指令,同时基于Lyapunov稳定性理论给出外环滑模收敛的充分条件;内环姿态跟踪回路则设计了参数自适应律,抑制由后掠角引起的时变参数摄动,同时生成舵偏控制指令,以实现对姿态的跟踪控制。仿真对比结果表明,该自适应滑模控制器在有效消除参数不确定性影响的同时保证了变后掠翼航弹在弹翼预定作动时对最优方案弹道跟踪的稳定性,并且消除了常规滑模控制的抖振现象。     

空间机械手模拟器系统设计与实验研究

空间机器人系统复杂,需要在地面进行充分的实验以验证和评估其设计方案和控制算法。为了对系统方案中各部件电气接口设计的有效性、信息传递的正确性进行检验,同时,演示验证信息管理、任务调度的实时性,以及在轨执行任务的能力,设计并研制了一套空间机械手模拟器系统。该系统由空间机械手中央控制器模拟器、关节电模拟器、手爪电模拟器、手眼相机电模拟器、图形仿真器、空间机械手动力学模块和信息调度仿真器组成,各部件之间的电气连接与星上实际系统一致。通过HLA/RTI(Run Time Infrastructure)仿真支撑环境与航天器姿轨控系统进行信息同步和交互,实现了空间机器人在轨任务的仿真。最后提出了一种空间机器人在轨协调控制方法,利用该系统进行了空间机器人协调控制圆弧实验,实验结果表明该系统设计合理、运行稳定,采用的协调控制方法可行有效。     

基于模糊逻辑的机械手智能力/位控制

提出了一种面向机器人参与机械加工的智能柔顺控制策略,通过一个模糊阻抗控制器和一个速度控制器,该策略被应用于机器人切除毛刺操作中。模糊阻抗控制器可以根据机器人末端实际位置和期望位置的误差调整阻抗参数,从而提高控制性能和加工效果。而模糊速度控制器被用来调节工具进给速度,从而彻底清除较大的毛刺,避免损害工件和刀具,得到理想的加工表面。为了验证控制策略的柔顺控制能力,以一个三关节机器人进行了计算机仿真,仿真结果表明提出的策略能够很好提高控制性能,获得理想的加工效果。     

基于分布式估计与模糊控制的多机器鱼编队控制

针对多仿生机器鱼编队控制问题,提出了一种分布式的分层控制方案。首先,各机器鱼以一致性算法为数据融合模块对编队中心位姿进行分布式估计,据此获得在编队中的期望位姿,作为路径规划模块的输入;其次,各机器鱼基于速度与方向模糊控制器,实时跟踪期望轨迹,形成和保持编队。所提方法实现了期望位置分布式估计与机器鱼个体路径规划的分离,为不同种类机器鱼的合作控制问题提供了新思路。实验结果表明了所提方法的有效性。     

PID feedback for mixed H2/H∞ tracking control of robotic manipulators

The design objective of a mixed H2/H∞ control is to find the H2 optimal control law under aprescribed disturbance attenuation level. This paper addresses a optimal PID control law on the basis of the newsolution to mixed H2/H∞optimal control problem that provide much more flexible design compared to the existing works. Then a closed-form PID controller to mixed H2/H∞ robotic tracking problem is simply constructed and hence the design procedure is presented.Finally, numerical simulations illustrate the effectiveness of the optimal PID feedback design proposed in this paper via a two-link robotic manipulator.     

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。     

基于迭代学习控制的PID控制器设计

针对传统的经验PID整定方法,提出了一种新的PID参数整定算法。该算法首先利用PD型迭代学习控制来进行期望轨迹的跟踪控制,然后根据迭代学习控制的输入输出数据序列,通过强跟踪滤波器来进行参数辨识,可获得对应于期望轨迹的优化的PID控制参数。给出了迭代学习控制的收敛条件,以及如何利用强跟踪滤波器来进行参数辨识。仿真和实验结果表明,采用该算法设计PID控制器,被控系统可以获得较佳的动态性能和较强的鲁棒性。     

非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制

针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统，研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题，基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。谊控制律将系统分解为低阶子系统来处理，利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计，并具有直观的稳定性分析．满足了移动机器人的轨迹跟踪要求，且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。     

海流扰动下无人水下航行器的动态面反演轨迹跟踪控制

针对存在未知海流扰动条件下无人水下航行器(unmanned underwater vehicle, UUV)的轨迹跟踪控制问题, 提出一种欠驱动UUV的动态面反演轨迹跟踪控制方法。首先, 设计一种改进型海流扰动观测器来估测航行器动力学模型中存在的未知海流扰动。然后, 采用反演法并结合动态面控制技术设计三维轨迹跟踪控制器, 将控制算法中微分运算转换为简单且易于实现的代数运算, 降低控制算法复杂性的同时避免“微分爆炸”问题, 结合李雅普诺夫理论证明系统闭环稳定性。最后, 对所设计的控制器进行仿真验证, 结果表明所设计观测器能够有效应对时变海流干扰问题, 精确地完成UUV的轨迹跟踪控制任务。     

基于内模原理的Stewart平台干扰抑制控制设计

针对应用于某型飞行模拟器的Stewart平台,首先利用Newton-Euler逆向力公式对平台动力学方程中形式复杂的连杆动态特性进行补偿,得到形式简单的误差动态系统。然后,为抑制其受到的未知谐波干扰,设计带有自适应内模的任务空间轨迹跟踪控制器,使闭环系统能够抑制未知的谐波扰动,同时能够渐近跟踪期望轨迹。仿真结果验证了该方法的有效性。     

间歇通信条件下多无人机保性能编队追踪控制

针对多无人机系统在通信链路非周期性中断情况下的优化编队控制问题, 提出了一种多无人机保性能编队追踪控制方法。首先, 引入一种分布式性能指标, 用于描述多无人机系统编队调节性能。然后, 设计了间歇型多无人机编队追踪控制器, 可在通信时段根据无人机间局部交互信息构建分布式反馈控制, 并在中断时段中止对无人机的编队追踪控制, 以应对间歇通信的影响。同时, 获得了间歇通信条件下多无人机保性能编队追踪控制判据, 确定了多无人机系统的保性能上界。最后, 通过仿真算例验证了理论结果的有效性。     

Robust dissipative control for time-delay stochastic jump systems

A robust dissipative control problem for a class of It?-type stochastic systems is discussed with Markovian jumping parameters and time-varying delay. A memoryless state feedback dissipative controller is developed based on Lyapunov-Krasovskii functional approach such that the closed-loop system is robustly stochastically stable and weakly delay-dependent (RSSWDD) and strictly (Q, S, R)-dissipative. The sufficient condition on the existence of state feedback dissipative controller is presented by linear matrix inequality (LMI). And the desired controller can be concluded as solving a set of LMI. Finally, a numerical example is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

机械手鲁棒输出跟踪控制与仿真

研究了两自由度机械手终端夹持不定载荷时的输出跟踪问题。应用输入 /输出反馈线性化法和李亚普诺夫方法 ,提出了一种基于不确定项上界的机械手鲁棒输出跟踪控制器设计算法。所述控制器可确保系统输出按指数规律跟踪期望输出 ,同时相应闭环系统的状态一致最终有界。该方法计算简单 ,容易实现。仿真结果证明了其可行性及有效性。     

空间最优交会轨迹跟踪控制的参数化方法

在空间交会状态模型的基础上,通过分析航天器的轨道动力学方程,给出了空间最省燃料交会轨迹和空间最优交会轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于线性系统的特征结构配置和模型参考方法,提出了一种空间最优交会轨迹跟踪控制的参数化方法。应用该方法设计了系统的反馈镇定控制器和前馈跟踪控制器。仿真结果表明提出的控制方案是行之有效的。     

基于非线性干扰观测器的拦截弹动态逆控制

针对直接力/气动力复合控制的临近空间拦截弹,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer, NDO)的动态逆复合跟踪控制器设计方法。首先设计NDO,对系统的不匹配干扰进行估计,并通过干扰估计值设计前馈补偿项来有效消除外部干扰对系统的影响。接着,设计基于NDO的动态逆复合控制律,获取期望控制力矩。然后,利用动态控制分配技术将期望控制力矩分配到气动舵和反作用喷流装置。最后,仿真结果表明,所设计复合控制器对过载指令具有较好的跟踪效果,适用于临近空间拦截弹复合控制。