基于微分平滑的四旋翼系绳运输系统轨迹规划

四旋翼系绳运输系统轨迹规划在航空运输领域有重要的应用。在给出轨迹规划模型的基础上,分析了系统飞行中受到的约束类型。引入微分平滑理论,利用系统的微分平滑特性将系统状态变量和控制输入的约束统一映射到平滑输出上。由于这个约束域是非线性的,基于半无限优化理论,用一个体积最大的凸多面体逼近约束域,从而将原来的非线性约束转化为凸多面体顶点的线性约束。选择多项式函数作为基函数对输出曲线进行参数化,并在时间上构建网格节点,从而将轨迹规划问题转化为有限个线性约束下确定多项式系数的最优化问题,给出了完整的轨迹规划求解步骤。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于IDA-PBC的全封闭波浪发电系统控制分析

针对波浪复杂的变化特性和全封闭波浪发电系统,基于互联-阻尼配置的无源性控制(IDA-PBC)理论,提出了一种对波浪变化情况具有鲁棒性的控制算法.首先建立全封闭波浪发电系统的欧拉-拉格朗日模型(EL),并根据系统结构和动力学特性进行模型分解,再基于李雅普诺夫稳定理论和阻尼注入的方法设计无源控制律,并推导出全封闭波浪发电系统最大平均输出功率下状态量期望值.在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了全封闭波浪发电系统的仿真模型,进行了无源性控制的仿真分析.仿真结果表明,所设计的无源控制律能够实现给定状态量的快速跟随,且在波浪变化条件下,也能达到控制效果.     

机器人yoyo轨迹规划与控制

以机器人yoyo运动控制为例,提出了一种针对周期性动态系统进行轨迹规划的通用方法.把yoyo达到底端时机器人机械臂的高度作为中间状态,通过逐个循环逐个阶段求解该最优问题,可得机器人的参考轨迹和名义控制,同时也可以得到被控对象相应的返回映射.该方法也可用于其他类似的周期性动态系统.     

直驱式波浪发电系统的状态切换控制方法

通过对直驱式波浪发电系统的功率捕获优化方法进行研究,文中提出一种基于直线发电机的状态切换控制方法.即基于直驱式波浪发电系统中直线发电机在空载状态的速度比发电状态时的速度高的特点,控制直线发电机使其在空载状态和发电状态之间进行切换,从而提高发电机在发电状态时的运行速度,最终实现捕获功率的进一步提高.与其他功率捕获优化方法...     

转向紧急避撞轨迹规划与模型预测跟踪控制

为了实现安全地转向紧急避撞,提出了一种限制侧向加速度的多项式轨迹规划方法。在确定规划起始和结束时间运动状态参数时,导出规划轨迹时间段内侧向加速度的表达式。为了提高转向避撞的车辆稳定性,设置一个侧向加速度峰值的限值,根据该限值下的加速度峰值方程式确定各种车速下的轨迹纵向末位置。其次,为在转向避撞时准确跟踪规划轨迹,采用多约束模型预测控制(MMPC)进行避撞轨迹跟踪。基于3自由度车辆动力学方程建立预测模型,同时考虑轮胎侧偏角、前轮转角及其增量作为稳定性约束。最后,进行3种车速下的Carsim/Simulink软件联合仿真,并与单约束模型预测控制(SMPC)进行对比。研究结果表明:MMPC最大横向跟踪误差不超过0.23 m,前轮转角无突变。车辆侧向加速度及轮胎侧偏角均在约束范围内,较好地实现了转向紧急避撞。与MMPC相比较,SMPC在80 km/h时轮胎侧偏角超过线性范围,车辆发生了侧滑。     

步进电机在机械手控制中的轨迹规划方法

步进电机在驱动机械手运动时,如果相邻两路径的速度方向相反,运动中将会产生严重的位置偏差。本文对误差形成的原因进行了分析,并提出了一种轨迹处理的新方法。     

基于根轨迹控制的球杆系统

通过建立球杆系统机械模型、角度模型和电机模型,得到球杆系统的数学模型,设计根轨迹控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明根轨迹控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

基于回旋曲线的垂直泊车轨迹规划与跟踪控制

为了提高复杂狭窄环境下的垂直泊车便捷性和安全性,提出一种基于回旋曲线的垂直泊车轨迹规划与跟踪控制方法.首先,将垂直泊车轨迹规划问题解耦成路径规划问题和速度规划问题,并基于回旋曲线规划曲率连续的垂直泊车路径,以及基于五次多项式曲线规划垂直泊车速度.随后,将垂直泊车轨迹跟踪控制问题解耦成垂直泊车路径跟踪控制问题和垂直泊车速度跟踪控制问题,并基于䦶Euclid Math OneLA@₂增益控制理论和预估模型设计非时间参考泊车路径跟踪䦶Euclid Math OneLA@₂增益控制律,以及基于PID控制设计垂直泊车速度跟踪控制律.最后,结合硬件在环试验平台对所提出方法的可行性和有效性进行验证.结果表明:所提出的垂直泊车轨迹规划方法得到的泊车路径曲率是连续的,且所提出的垂直泊车轨迹跟踪控制方法在泊车位宽度与车辆宽度之差大于0.655 m时可以安全、精确地引导车辆停放在泊车位.     

基于根轨迹控制的球杆系统

通过建立球杆系统机械模型、角度模型和电机模型,得到球杆系统的数学模型,设计根轨迹控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明根轨迹控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

基于离散优化的无人驾驶汽车轨迹规划

针对双向两车道无人车行驶场景,基于离散优化的方法,提出一种新的轨迹解耦规划算法。该算法将带有时间戳的三维轨迹规划问题,解耦成分别对路径和速度规划,速度规划时引入ST图,用以描述无人车与障碍物之间的运动关系。通过分层采样的方法构建路径Lattice图搜索初始路径,以及基于多目标A*搜索算法在ST图中规划出初始速度剖面,减少算法的计算量。同时,结合优化的方法对轨迹进行优化,使轨迹收敛到全局最优解。最后,通过仿真实验,验证了该算法的有效性和可靠性。     

双机器人系统的最短时间避碰轨迹规划

多机器人的避碰移动规划可由两步实现：路径规划和轨迹规划。路径规划是为机器人寻找避免与静态障碍物碰撞的几何路径。轨迹规划决定每个机器人需沿其几何路径以多快的速度移动以防止与其它运动中的机器人碰撞。     

基于受控动力学样条的轨迹规划

在利用多项式样条插值方法进行动力学系统的轨迹规划时,存在无法处理动力学约束的问题。为了克服这个困难,该文利用受控动力学系统的轨迹设计了一种受控动力学样条——基于最优控制方法的最优动力学样条基函数,并且用它作为基本插值样条曲线对双积分动力学系统的运动轨迹进行规划。与用三次样条函数作为插值基函数的插值结果进行了比较,在该插值结果中系统动力学约束自然满足。     

基于VR的冗余度机器人轨迹规划及仿真系统

研究了茯于VR的冗余度机器人轨迹规划仿真系统技术,首先讨论了面向机器人的VR系统的基本构成,其次研究了冗余度机器人机械手的VR建模技术,分析了虚拟模型的轨迹规划算法,最后进行了基于VR的冗余度机器人操作机轨迹规划的仿真研究。     

机器人轨迹规划的一个新方法

为了实现机器人所期望的运动,需要在关节坐标系或直角坐标中来描述和定义机器人的轨线与有关的姿态。机器人操作器末端的位置、姿态、速度和加速度在轨迹规划中应是连续的.同时考虑到CP 控制机器人的一般作业要求,作者导出了5-4-5样条函数.其次,利用相对当前工具坐标的欧拉变换来表示下一点的姿态,从而提高了姿态规划的效率.最后,作者用5-4-5样条函数实现关节与直角坐标空间平滑连接与切换。     

空间柔性机械臂建模、控制以及轨迹规划研究综述

经过几十年的不懈努力,我国航空航天技术日益突进,逐渐走向世界前列。但由于空间环境情况的复杂多变以及柔性臂本身固有的物理属性,常会导致末端执行器发生振动或未按规定路径运动等一系列问题。在简述国内外空间柔性机械臂发展现状的基础上,分析了空间柔性机械臂建模、控制方法以及轨迹规划3个方面的研究现状,并详细调研了相关内容在不同工况下适用的设计方法及其优缺点,以及部分专家学者对该方法的具体应用情况。最后结合上述分析内容,提出了柔性空间机械臂的发展趋势与展望。     

基于动态系统稳定估计器的机器人变刚度轨迹规划

针对现有基于动态系统稳定估计器(SEDS)的机械臂轨迹规划中无法兼顾运动精度和能量消耗的问题,提出变刚度轨迹规划的方法.首先,采用SEDS对示教轨迹进行拟合,得到从空间任一起点到终点的收敛轨迹.然后,基于人体上肢刚度模型,通过实验得到肌电信号与上肢末端刚度的映射关系,并使用高斯混合模型GMM和高斯混合回归GMR学习示教...     

基于无源性的异步电动机转速控制

为了尽可能的简化异步机转速控制，该文利用了从本质上是一种非解耦的非线性反馈控制，即基于无源性的控制方法。它是从能量的角度来分析电机系统，并从中分出可以不必抵消的“无功力”。因此控制器得以简化。而该文在控制器设计过程中先利用该思想设计转矩控制器，但考虑转速是慢变量而做恒值处理。然后通过建立从转速误差到转矩的反馈控制来设计转速控制器。这样就保留了原方法控制器形式简单和鲁棒性好等优点。仿真分析表明通过对控制器参数的适当调整，控制系统可获得良好的动静态性能。所以在基于无源性的控制基础上，无需做复杂的修正就可以实现对转速的控制。     

基于平衡轨迹库的应急路径规划

应急路径规划对飞机故障下的安全降落是非常重要的。本文研究了飞机副翼卡死故障下飞机的应急路径规划问题。通过扩展延拓算法给出故障下飞行包线边界,并通过分歧算法分析包线内可配平点的稳定性,从而建立故障下飞机可飞的平衡轨迹库。最后对实例飞机非线性模型进行仿真,证明了方法的有效性。     

采用hp自适应伪谱法的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制

针对平行泊车和垂直泊车应用场景,提出一种基于hp自适应伪谱法的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制方法。首先,综合考虑汽车运动学约束、泊车过程中避障约束和边界条件约束,建立泊车轨迹规划问题数学描述,并通过hp自适应伪谱法将其转化成非线性规划问题进行求解;然后,将泊车轨迹跟踪控制问题解耦成了泊车路径跟踪控制问题和泊车速度跟踪控制问题,并基于有限时间稳定性理论设计了泊车路径跟踪快速终端滑模控制律,以及基于"比例+积分"平滑切换准则设计了泊车速度跟踪控制律。结合汽车动力学仿真软件对所提出的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制方法的可行性和有效性进行验证,结果表明:针对不同泊车起始点,所提出的方法均可以规划出满足约束条件的时间最短泊车轨迹,并能够精确地控制汽车沿着规划的轨迹自动完成泊车操作。