基于四元数的四旋翼无人飞行器轨迹跟踪控制

四旋翼无人飞行器具有复杂的数学模型,但现有控制方法大多是基于系统简化模型提出的. 为此,该文分析了这类方法的局限性,并基于原始数学模型研究了非线性轨迹跟踪控制问题. 通过期望轨迹建立跟踪误差模型,将其分解为两个相互独立的子系统,并以刚体旋转的四元数为系统状态对姿态子系统进行描述. 利用backstepping 方法设计时变反馈控制律使其子系统指数稳定. 根据级联系统的全局稳定性判据,通过研究耦合部分的性质证明系统的全局指数稳定性. 仿真结果表明,该方法能够实现四旋翼无人飞行器对期望轨迹的跟踪.     

欠驱动舰船系统的跟踪控制

针对欠驱动系统的跟踪控制问题,在被跟踪目标指数收敛情形下,利用基于膨胀的时变变换和非自治系统的级联控制方法,将非线性误差系统的镇定问题转化为两个简单线性时变级联系统的镇定问题,并设计了全局–K指数收敛的跟踪控制律. 所给跟踪控制律亦适用于参考轨迹为直线或圆情况下的一般跟踪控制问题. 数值仿真验证了控制方法的有效性.     

基于干扰观测器的移动机器人轨迹跟踪控制

针对移动机器人的轨迹跟踪问题,设计了基于干扰观测器的积分滑模控制器.考虑侧滑与干扰的影响,建立了移动机器人的运动学和动力学模型.基于终端滑模理论设计了自适应滑模干扰观测器,实现了对复合干扰的有限时间逼近.在此基础上设计了基于运动学模型的轨迹跟踪控制器,保证了位置跟踪误差的渐近收敛和角度误差的有界收敛.结合干扰观测器和积分滑模方法,设计了基于动力学模型的速度跟踪控制器.通过仿真验证了所设计控制算法的有效性.     

水面无人艇分层策略局部危险规避

根据水面无人艇运动学和基础控制特性提出一种局部危险规避算法. 采用分层策将动态窗口分解为艏向窗口和线速度窗口,使用切线法和弧线法分别从艏向窗口和线速度窗口中求出规避角速度和线速度,并引入角速度缓冲模型以提升规划过程中艇体的稳定性. 仿真实验验证了算法具有规避能力强和稳定性高的特点,并由湖试实艇实验验证了算法对实艇的基础控制特性具有良好的适应性,能引导水面无人艇在实际环境中实现有效安全的危险规避.     

反馈线性化超低空空投抗侧风滑模控制律设计

超低空空投过程中货台运动与侧风干扰耦合会影响载机的安全性和空投任务的完成,为此提出了基于反馈线性化和滑模变结构相结合的控制律设计方法. 利用微分几何反馈线性化完成系统解耦线性化,在此基础上采用滑模变结构控制设计系统内环姿态角的跟踪控制器,保证了系统鲁棒性,并结合外环PID 轨迹保持控制完成整个飞行控制系统设计. 仿真验证了控制器的鲁棒性,且满足空投战技指标要求.     

非线性系统的鲁棒自适应模糊轨迹线性化控制

针对一类非线性多输入多输出不确定系统,基于小增益理论提出了鲁棒自适应模糊轨迹线性化控制方法。利用T-S模糊系统逼近未知干扰和不确定性因素,采用Lyapunov方法及小增益理论证明了闭环系统所有信号一致最终有界。该算法自适应律的学习参数仅有1个,便于工程实现。最后利用本文提出的控制方案设计了空天飞行器飞行控制系统,仿真结果表明了控制方案有效性和鲁棒性。     

可重复使用运载器上升段飞行控制

上升段是整个可重复使用运载器任务飞行的初始阶段,这个阶段中飞行器重心、大气环境和运动状态变化较快. 为便于分析整个飞行过程的特性,保证可重复使用运载器在整个飞行过程中具有良好的稳定性与操纵性,该文将上升段分为投放分离段、拉起点火段、动力爬升段和无动力爬升段. 通过分析各段的飞行特点并结合轨迹线性化技术,采取不同的控制策略设计了前馈与反馈控制律,前馈控制用于提高控制系统的非线性跟踪能力,反馈控制增强控制系统的鲁棒性. 非线性仿真结果表明,控制方案能满足上升段的飞行控制要求,实现姿态的快速跟踪.     

超机动飞行的鲁棒自适应神经网络动态面控制

针对超机动飞行过程中气动参数变化剧烈、控制精度高的特点,提出了一种基于神经网络的鲁棒自适应动态面控制方法。模型不确定性和外界干扰由RBF神经网络在线补偿,控制律由动态面控制方法得到,降低了反推控制器的复杂性,改进的神经网络权值调整自适应率改善了系统的过渡过程品质。利用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统所有信号有界,系统跟踪误差和神经网络权值估计误差指数收敛到有界紧集内。对所研究的飞行控制系统进行了herbst机动仿真,结果验证了该系统在过失速机动条件下具有良好的控制性能。     

基于微分律的机车单元制动器自适应鲁棒控制

针对机车单元制动器制动时闸瓦位置控制中存在的时变扰动等非线性因素,结合Lyapunov稳定性理论,构造基于super-twisting观测器和微分控制律的自适应鲁棒控制器,并对其应用效果进行研究。设计super-twisting观测器对轮瓦间因挤压产生的时变扰动进行估计并对估计误差自适应模糊逼近以削弱时变扰动;引入微分控制律并通过求解微分方程确定控制器中的鲁棒项。理论分析及仿真结果表明,系统各状态变量闭环输出有界,跟踪误差及滑模面导数一致有界并收敛于0,滑模面常值收敛。系统输出能够快速、稳定且精确跟踪输入,并对外部时变扰动具有较强的鲁棒性。     

基于RBFNN和回馈递推的新型多旋翼飞行器控制

研究了新型多旋翼飞行器的建模与轨迹跟踪控制. 建立了非线性运动学和动力学模型,并提出基于全调节径向基神经网络和回馈递推的鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略. 首先设计了飞行器的位置误差PID控制器,用于实时消除飞行轨迹与期望轨迹的偏差,并为姿态控制环构建姿态角指令. 采用全调节径向基神经网络估计飞行器动力学模型中的复合干扰,为避免回馈递推控制器设计过程中对虚拟控制信号的繁琐求导运算,减小对解析模型的依赖度,设计了一种基于指令滤波回馈递推的飞行器姿态控制器. 该设计方法通过滤波器而非直接用解析方法对虚拟控制信号求导,大大简化了控制器的设计过程,节省了控制能量. 仿真实验表明所提出的轨迹跟踪策略的正确性和有效性.     

机器人的时间最优控制轨迹规划

以时间最短作为性能指标,建立了机器人轨迹规划的最优控制算法。这种算法对于PTP运动和沿CP运动都是适用的。本文工作的实际意义在于可以提高产业机器人的工作效率。以PUMA-560机器人为例,对所建立的最优控制算法进行了计算机仿真,结果表明该算法是正确、有效的。     

非线性系统的广义模糊控制

提出了一种基于T-S 模糊模型的非线性系统的鲁棒跟踪控制方案. 首先将系统的模糊模型等价变换为广义系统模糊模型,然后设定跟踪性能指标,结合线性矩阵不等式方法设计了鲁棒跟踪控制器. 该方法不仅减少了求解复杂度,而且因减弱了对待定矩阵的限制而降低了保守性. 将该方法应用于倒立摆系统,实现了角度和角速率的 精确快速跟踪控制,从而表明了方法的有效性.     

计算机运态仿真技术在机器人轨迹规划中的应用

本文首先建立了PUMA-560机器人的数学模型,然后,依次建立了机器人点到点(PTP)运动的轨迹模型和机器人沿连续路径(CP)运动的轨迹模型。在此基础上,以PUMA-560机器人为例,借助计算机图形学中的动画技术,在IBM-XT计算机屏幕上显示出了该机器人的动态运动过程及相应的轨迹曲线,效果相当理想。由此证明计算机动态仿真技术在机器人的轨迹规划中可以发挥相当重要的作用。     

重复使用运载器末端能量管理段横侧向参考轨迹规划

根据重复使用运载器末端能量管理段的初始位置,采用蛇形机动原理规划横侧向参考轨迹,即消除初始 位置误差并使轨迹终点进入自动着陆窗口. 将初始位置误差分解为横向和纵向误差,分阶段予以消除. 在消除横向 误差阶段,提出消除横向误差同时兼顾减小纵向误差的轨迹形式. 在消除纵向误差阶段,根据误差大小采用相应轨 迹模态形式予以消除. 仿真结果显示,该算法具有快速、准确、鲁棒性强的特点. 作为TAEM段三维制导轨迹生成 的核心部分,横侧向参考轨迹算法为应急情况下的在线轨迹生成提供了基础算法.     

现代足球比赛中直接处理球技术的重要性

论述了直接处理球技术在现代足球比赛中发挥着重要作用 ,它是破门得分和加快进攻的一种重要手段 ,也是当今足球技术发展的方向 .     

高超声速飞行器再入突防轨迹快速优化

针对含路径点和禁飞区约束的再入突防轨迹快速优化问题,提出了一种基于自适应hp 伪谱法的多阶段求解策略. 给出了含路径点、禁飞区、热流、过载、动压等约束条件的轨迹优化模型,利用Radau伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题. 引入内点（连接点）概念,将路径点、禁飞区转化为内点约束,统一于一个优化框架内,结合自适应节点配置方式,在通用优化软件包内实施这一思想. 仿真结果表明,该方法能够更精确地捕捉状态变量、控制变量的不连续性、非平滑性及禁飞区的边界切点,适合求解含路径点和禁飞区的突防轨迹快速优化问题.     

插头锥套式空中加油对接过程中受油机的飞行控制律

摘要：: 采用基于参考观测器的轨迹跟踪控制方法,实现空中加油过程中受油插头与加油锥套的精确对接. 根据 受油机插头与加油锥套之间的相对位置,由参考轨迹生成模块实时生成受油机的机动轨迹. 通过参考观测器实时 估算出受油机期望跟踪的状态量与控制量,再采用全状态反馈控制,使受油机的受油插头与加油锥套对接. 仿真结 果表明系统具有良好的跟踪控制性能.