刚体机构的鲁棒变结构控制

本文针对仅装备位置传感器的刚体机构,提出了一种新的鲁棒变结构控制算法。该算法克服了传统的变结构算法中由于过大的开关项系数而激发系统的未建模模态所引起的系统振动现象。重新定义的状态变量实现了观测器和控制器的解耦。在控制器中,对滑动误差的收敛速度进行控制的新概念被首次提出。在我校自行研制的“JTR-1”教学机器人上的实验,证明了这种算法良好的性能。     

一种机器人系统的鲁棒轨迹跟踪方法

文章基于标称模型，在反馈力矩补偿控制的基础上，考虑在实际机器人系统存在不确定性(外部扰动及摩擦力)时，基于终值有界定理，运用连续状态反馈的方法设计出一个新的机器人轨迹跟踪控制器．数值仿真表明，在初始误差较大的情况下，该轨迹跟踪控制器能够保证跟踪误差的终值有界性。     

冗余度机器人关节变量的滑模变结构控制研究

对冗余度机器人关节变量的滑模控制进行了研究，并给出了其具体的算例仿真结果。     

一种简单的机器人鲁棒自适应轨迹跟踪控制算法

针对不确定性存在情况下的机器人轨迹跟踪 ,提出了一种鲁棒自适应轨迹控制算法 .控制算法是全局按指数收敛的 ,不需要知道机器人动力学模型 ,结构简单 ,计算量小 ,能使轨迹误差收敛到一任意小的区域内 .利用Lyapunov直接法分析了控制算法的稳定性和鲁棒性 .两关节直接驱动机器人的实验研究验证了算法的有效性 .     

机器人关节空间的轨迹规划及仿真

为了保证搬运机器人在整个作业过程中运行平稳、连续,在关节变量空间直接进行轨迹规划,通过示教的方法,确定路径所经过的几个中间点。对于没有给定的区间,则利用5次多项式进行轨迹插补,可方便、实时地得到机器人末端执行器的目标轨迹。应用该方法对搬运机器人关节空间轨迹规划进行仿真,得到的机器人工作过程中4个关节的位移、速度、加速度的仿真直线平滑、连续。实际运行也证明搬运机器人的关节运动的轨迹控制达到了预期的目的。     

基于鲁棒神经网络的水下机器人运动控制

针对水下机器人神经网络控制中系统响应速度慢及对噪声较敏感的问题,依据变结构控制理论,提出了一种基于鲁棒神经网络的水下机器人控制方法E利用指数趋近律,推导出神经网络参数的镇定算法,并采用标准误差反向传播(EBP)算法最小化目标函数,最后在水下综合探测机器人仿真平台上进行了试验研究E试验结果表明,该控制方法对神经网络学习率的改变和外界扰动有很强的鲁棒性,大大降低了机器人机械传动系统的磨损,且能够保证神经网络快速、稳定地学习,从而满足实时性控制的要求,具有较高的理论和实用价值.     

并联机器人轨迹跟踪积分变结构控制的研究

根据并联机器人控制的特点，将积分变结构控制理论应用于半联机器人的轨迹跟踪，同时引入了趋近律。给出了积分变结构控制规律。仿真表明，该方法对并联机器人轨迹跟踪具有很好的控制效果。     

漂浮基双臂空间机器人关节运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态、位置均不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型.以此为基础,对双臂空间机器人关节运动的控制问题作了研究.考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了双臂空间机器人关节运动的滑模变结构控制方案;为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振.系统数值仿真证明了该控制方案良好的控制效果.     

平面并联机构的鲁棒轨迹跟踪控制

为提高并联机构运动精度,以2自由度平面并联机构为模型,研究了提高并联机构轨迹跟踪精度的方法.在机构运动学分析的基础上,应用Lagrange乘子法建立并联机构的动力学模型.利用非线性系统的线性反馈理论,考虑动力学建模的模型误差和外界干扰等不确定因素,提出了一种鲁棒轨迹跟踪控制策略.该控制方法能够保证系统稳定,同时对外界干扰具有抑制作用.仿真表明,鲁棒轨迹跟踪控制可以显著减小跟踪误差,加快误差收敛速度.这种控制策略同样适用于其他类型的并联机构.     

自由漂浮双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪的变结构滑模控制

利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的控制问题作了研究.考虑到双臂空间机器人系统的结构复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案.此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对双臂空间机器人载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗.通过对该机器人系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性.     

基于变结构的移动机器人侧向控制器的设计

采用基于后推与模糊滑模控制相结合的方法设计了移动机器人的变结构状态反馈控制器,实现了对道路跟踪侧向误差的渐近镇定控制.应用Lyapunov定理推导了移动机器人满足非完整性约束的时变光滑状态反馈镇定控制律;将状态控制区域分为远离奇异点的稳定工作区域与含有奇异点的非稳定区域2部分.设计模糊控制嚣来控制移动机器人的状态从非稳定区域向稳定区域转变,并采用移动机器人Amigobot作为实验平台验证了控制器设计的有效性.研究结果表明:侧向误差较大时,模糊控制器确保移动机器人在稳定区域内沿着模态切换线减小误差;当侧向误差较小时,时变光滑状态反馈控制实现对移动机器人的平稳镇定.在控制器设计中,将移动机器人的平移速度视为渐变参数,根据侧向误差能量函数的变化进行模糊自适应调节.     

移动机器人运动控制系统设计及控制算法研究

提出了一种移动机器人的运动控制系统硬、软件结构 .此控制系统是由工业计算机 ,ADT85 0运动控制卡及相关传感器组成 ;其操作系统采用Windows98,用VC 6 .0开发 ,并应用模块化及Windows线程的多任务处理机制实现控制程序设计 ;根据状态反馈控制理论 ,设计了移动机器人路径跟踪控制算法 .实验论证了此控制系统及控制算法的有效性 .     

基于视觉引导的Baxter机器人运动控制研究

高速和高精度的传统工业机器人已经广泛应用于制造业,但是传统工业机器人只能工作在结构化及封闭的环境中,从而限制了其应用领域。能够跟人协作互动、本质安全的智能协作机器人突破了传统工业机器人的环境限制,具有广阔应用前景。采用最新的智能协作机器人Baxter作为平台,介绍了双臂智能协作机器人Baxter的系统组成,分析了机器人操作系统(robot operating system,ROS)的通信机制,设计了基于视觉引导的智能协作机器人运动控制软件。机器人控制软件由视觉定位软件模块和手臂引导抓取软件模块组成,通过ROS的消息主题机制及ROS服务器来实现机器人手臂运动控制。实验结果证明,设计的控制软件能够准确控制Baxter机器人识别和抓取目标物体。     

足球机器人底层运动控制研究

足球机器人底层运动控制在足球机器人比赛中起着至关重要的作用 .首先通过一系列试验 ,利用函数拟合的方法构造足球机器人的基本运动模型 ,然后在此基础上对足球机器人底层运动控制进行了较深入的分析 .试验结果和实际比赛证明该方法有助于改善足球机器人的运动控制 ,并且可以为更高层次的基本动作和整体决策子系统的研究奠定良好的基础 .     

双臂空间机器人系统动力学与关节运动的非线性反馈控制

利用拉格朗日方程建立了漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程,给出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人关节运动的非线性反馈控制规律.结果表明,在系统动力学模型及参数较精确确定情况下,本文提出的控制方案能够有效地控制双臂空间机器人系统完成关节空间的指定运动,而不需对其载体的位置、姿态进行主动控制.仿真计算结果证实了方法的有效性.     

伺服系统中系统结构可变的二自由度PID控制

阐述了系统结构可变的二自由度通用控制系统，依据伺服系统的应用，推导了二自由度控制器的设计与调整方法，给出了试验结果，展示了它的跟踪性能及抗扰性。     

基于变结构控制的卫星姿态轨道一体化控制方法

针对导航卫星四斜装化学推进姿态轨道一体化控制系统,设计了两级脉冲的变结构相平面分区的姿态控制器.本文建立了相平面控制器的模型,给出了时频域下参数变化趋势的稳定性分析.创造性地将该控制系统建立为变结构控制模型,根据现代控制理论给出了系统得以稳定条件下的参数下界.通过控制器参数设计,有效地降低了开关线处的震颤,保证了控制系统的稳定,提高了轨道控制效率,并就挠性卫星推力器在最恶劣的安装偏差情况下进行了数学仿真.最终,通过卫星在轨姿态控制良好的表现,充分验证了姿态控制算法设计的正确性、有效性和鲁棒性.     

针对飞机机载作动系统的模糊变结构控制

为了提高一类电机泵阀并联式飞机机载作动系统的鲁棒性,设计了一种模糊变结构控制方法。该方法综合了模糊控制理论与变结构控制两者的优点,既具有模糊控制不依赖于对象模型的特点,又具有变结构控制鲁棒性强的特点,并通过选用不同形式的模糊控制方法来提高飞机机载作动系统适应复杂环境的能力。仿真结果证明了该文设计的模糊变结构控制系统能提高该类电机泵阀并联式机载作动系统的负载鲁棒性,且这种设计方法具有一定的工程可行性。同时也表明了这种模糊变结构控制方法对于飞机机载作动系统的设计具有理论与实践上的指导意义。