四级倒立摆的变论域自适应模糊控制

采用变论域自适应模糊控制理论研究四级倒立摆控制问题. 首先，给出四级倒立摆运动的数学模型并验证了它的可控性；然后根据变论域自适应模糊控制理论设计了关于四级倒立摆的控制器. 最后展示了仿真结果. 此外，还给出一级、二级和三级倒立摆的硬件（即实物系统）实验结果.     

双摆杂技机器人DD2DU仿人智能控制器设计

双摆杂技机器人的两根顶杆有四个平衡点:Down-Down(DD)、Down-Up(DU)、Up-Down(UD)、Up-Up(UU)。针对双摆杂技机器人从DD转换到DU平衡点(DD2DU)的大范围非线性欠驱动控制问题,应用基于动觉智能图式的仿人智能控制理论,将DD2DU控制任务分解为初始扰动、外杆摆起、姿态调整、稳定控制4个阶段,并设计出每个阶段的关联图式、运动图式(控制器),进而构建多模态控制的仿人智能控制器,最后通过验证实验证明了该控制方法的有效性。     

欠驱动三连杆机器人的混杂控制方法

针对第二关节为被动关节的欠驱动三连杆机器人,提出一种混杂控制方法．欠驱动三连杆机器人的运动空间分为3个阶段：退化阶段、摇起阶段和平衡阶段．首先,在退化阶段,对第三关节构造Lyapunov函数,并针对此函数设计控制律使其连杆相对于前一连杆自然伸展,使系统退化为类Pendubot机器人;同时基于能量不断增加的思想设计第一关节控制律,以节省后阶段的能量控制时间．其次,在摇起阶段,保持第三关节控制律形式不变;通过仅控制系统能量和同时控制系统能量、角速度两种方法设计第一关节控制律,使系统进入平衡区．最后,对退化后的系统采用线性控制将其稳定在竖直向上不稳定平衡点上．数值仿真结果表明文中所提方法具有控制时间短,所需力矩小等优点．     

垂直起降飞行器的自适应集群编队飞行控制

本文针对垂直起降飞行器集群编队飞行控制问题开展研究.集群中的飞行器具有异构性质,即它们具有不同的惯性参数,并且每个飞行器对其自身的惯性参数也并未确切已知.另外,飞行器间的信息交互是局部的,每个飞行器仅与其邻近飞行器进行信息交互.为解决上述问题,本文基于级联架构,设计了一种自适应分布式控制算法.首先,在位置回路中设计一个分布式指令控制力,实现集群编队目标;接着,从设计出的指令控制力中提取出控制推力和指令姿态;最后,在姿态回路中设计一个控制力矩,实现姿态对指令姿态的跟踪.此外,在指令控制力和控制力矩设计过程中,提出合适的自适应算法对飞行器惯性参数进行估计.通过使用李雅普诺夫理论分析可知,所提出的自适应分布式控制算法确保了垂直起降飞行器渐进稳定的集群编队飞行.仿真结果进一步验证了所提算法的有效性.     

基于累积变形演化状态控制的高速铁路基床结构设计计算方法

实现长期循环荷载作用下基床结构累积变形有效控制是建造高速铁路的技术难点之一.基于高速铁路无砟与有砟轨道路基承受列车动荷载特征,提出和完善了用于基床结构设计的荷载作用模式;根据循环荷载作用下土工填料累积变形演化状态的分类及阈值判别准则,结合室内单元结构填土模型试验,获得了级配碎石基床填料变形状态演化的阈值参数.以设计荷载条件和填料设计参数为基础,针对无砟与有砟轨道对基床变形状态控制的不同要求,采用结构分析原理,构建了基于累积变形演化状态控制的高速铁路基床结构设计计算方法,确定了无砟与有砟轨道基床结构累积变形分别满足快速稳定和缓慢稳定的状态控制要求,以地基系数K30值表征的关键参数指标.研究成果为实现高速铁路基床结构由构造设计向状态控制定值分析转变奠定了基础.     

具有通信受限的网络控制系统量化反馈控制

针对一类通信受限的网络控制系统,研究量化反馈控制器及动态调度策略的联合设计问题.考虑到介质访问约束和信号量化误差的影响,将网络控制系统建模为等价的离散时间切换系统;通过Lyapunov稳定理论推导出保证系统鲁棒稳定的模式及量化依赖型充分条件,并给出了量化反馈控制器的设计方法;在此基础上,设计了基于实时状态的动态通信调度策略,实现了网络控制系统的镇定控制.最后通过仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

探月工程3UPS-PU并联机构的动力学建模与分析

根据探月工程采样封装专项试验的要求,提出了一种3UPS-PU并联机构作为模拟着陆上升组合体在月球表面着陆姿态的实验平台。以此机构为研究对象,对其约束方程和位姿关系进行了分析,推导出驱动支链的杆长表达式和雅可比矩阵。在此基础上,利用虚功原理对该机构进行了动力学分析,建立了动力学模型。最后对典型工况进行MATLAB和ADAMS仿真验证,得到了驱动支链的杆长和驱动力变化规律,且仿真结果的误差非常小,验证了分析方法的正确性和可行性,解决了3UPS-PU并联机构运动学和动力学相关的一系列问题,同时该方法也适用于类似机构的研究与分析。     

无源数据传输系统的改进型Manchester码

针对能量传输效率和位定时信息提取的要求,提出了一种基带码型即改进型Manchester码。文中给出了该码的编码方法,分析能量传输效率、功率谱及AWGN信道非相干解调的误码性能,提出了解码方法并实测出系统关键节点的电压波形。该编码的能量传输效率比Manchester码高55%,同时具备位定时信息易于提取的优点,可以在非相干解调中充分利用其位定时信息解决接收端内部震荡器不稳定造成的采样时刻误差累积问题。     

基于分组一致性的刚体集群姿态协同控制

姿态协同控制是刚体集群相关应用的重要问题,而控制集群内刚体保持不同姿态的研究仍然较少.针对这一问题,引入了分组一致性理论,提出了基于分组一致性的刚体集群姿态协同控制.采用修正型罗德里格斯参数(modified Rodrigues parameters)描述刚体集群的姿态,并将集群中的刚体分为两个分组.对于刚体集群的无向通信拓扑结构,在入度平衡假设的基础上,运用Ostrowski圆盘定理,给出了集群包含两个分组的情况下Laplacian矩阵特征值的分布,为稳定性分析提供了确切的依据.设计了分布式的控制器,采用Lyapunov稳定性理论,理论上证明了该控制器的有效性,并通过计算机仿真对本文所提控制方法进行了验证.     

结构动力分析实际地震动输入的选择与能量评价

针对结构动力分析过程中实际地震动记录的合理选择问题,对选择实际地震动记录的思路、选择过程中数据库的建立及记录的筛选、选择地震动记录的原则、幅值调整和样本数量等问题进行了分析,提出了采用遗传算法和贪婪算法相结合的方式优化选择地震动记录样本的方法,对目前采用匹配设计加速度谱方法选择的实际地震动记录的输入能量特征进行了分析.采用所提出的优化选择方法可以使选择的记录均值谱与目标谱在控制周期段内较好的吻合,各记录反应谱之间的离散性较小,而且可以控制重要周期段各周期点均具有比限值更小的误差.考虑结构的累积损伤或分析具有明显耗散特性元件的结构,采用仅匹配加速度设计谱选择的记录并不适用,建议了考虑输入能量需求选择地震动输入的方法.