双足机器人稳定行走步行模式的研究

研究了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制系统的双足机器人稳定行走步行模式生成方法.通过对双足机器人行走过程中行走参数及ZMP轨迹进行规划,计算出机器人行走过程中的质心轨迹.由运动学模型求解出其行走过程中步行姿态,预观控制器利用未来目标ZMP参考值和双足机器人状态计算控制输入,对机器人进行稳定行走控制.最后采用ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真技术对离线步行模式进行仿真验证,仿真结果表明双足机器人虚拟样机可实现稳定行走效果.     

四旋翼飞行器串级PID控制设计与实现

针对四旋翼飞行器姿态与高度控制问题进行了分析,设计了串级PID姿态和高度控制器。以功能强大的STM32F407芯片作处理器,由MPU6050测量模块、磁力计、气压计和超声波模块进行姿态角度的检测与高度测量,结合四元数姿态表示方法,以多种传感器数据进行姿态解算,提高了测量精度;姿态与高度控制都使用串级控制算法,由于增加了内环角速度和高度速度的控制,提高了系统的抗干扰能力。最后根据MATLAB仿真对比实验和飞行实验平台验证,结果表明,所设计的控制器不仅提高了系统的抗干扰能力而且提高了系统的控制精度,具有较好的飞行控制效果。     

欠驱动双足机器人稳定行走控制与策略

为了解决欠驱动双足机器人行走的控制问题,提出一种欠驱动平面双足机器人稳定步行控制方法和策略.首先,分析带有身体惯量的倒立摆模型的动力学特性,根据动力学模型和姿态信息,设计姿态稳定控制器,维持机器人身体姿态的稳定.然后,根据欠驱动量的动力学方程和行走速度反馈,设计行走速度稳定控制器.通过调整摆动腿步长的策略,实现速度稳定的连续行走.最后,在双足机器人上开展实验,验证了该控制方法和策略的有效性.     

基于反推法的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制

研究了四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制.针对建立的四旋翼飞行器位置及姿态误差动力学模型,采用反推法设计镇定控制项,分别进行位置控制器设计和姿态控制器设计.利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.数值仿真实验结果表明,所提方法具有较好的跟踪性能.     

一种无机械平衡调节器自行车机器人的惯性参数辨识

针对一种前轮驱动自行车机器人样机的惯性参数难以直接获得、控制器参数整定效率低和平衡控制效果差的问题,基于欠驱动力学特性对系统进行惯性参数辨识,并对辨识结果进行平衡控制试验验证.采用拉格朗日方法分析系统的力学机理,结果发现,其中包含有欠驱动子系统,若将该子系统进行变量分离,可以推导出系统的惯性参数辨识模型;根据惯性单元等传感器的实测信息,引入遗传算法对模型进行求解,辨识出了系统的惯性参数.样机试验结果表明,根据辨识出的惯性参数可以快速整定出控制器参数并实现样机在水平面上的稳定平衡行走,验证了辨识方法的有效性.     

矢量喷水推进式水下机器人的建模仿真与验证

为提高小型水下航行器的机动性与可控性,构建了一种基于矢量喷水推进系统的新型多自由度水下机器人。为使该机器人具有理想的运动特性和优异的操控性能,对其进行了理论建模、数值仿真与实验验证。首先建立其运动学和动力学模型,分析多矢量推进作用对机器人运动姿态和航行效果的影响,据此研究机器人多矢量喷水推进协调控制的策略与方法,实现机器人自主升沉、旋转、水平移动等多姿态水中运动。此后,采用MATLAB和ADAMS对所建模型和虚拟样机进行了数值仿真,并且对机器人实物样机进行了水下运动验证实验。仿真分析与实验验证的结果表明,该机器人的运动特性和操控性能符合高机动性和高可控性的设计要求。     

基于趋近律滑模的四旋翼飞行器姿态控制

针对存在扰动因素影响下的四旋翼飞行器姿态控制问题,设计一种基于趋近律滑模的四旋翼飞行器姿态控制器.首先,通过对螺旋桨的受力分析建立四旋翼飞行器的动力学系统模型.然后,为了实现系统姿态的稳定跟踪控制,采用趋近律滑模控制方法设计控制器,同时应用Lyapunov稳定性分析方法对闭环系统的稳定性进行了证明.最后,通过数值仿真验证了所设计控制方法的有效性.     

基于dSPACE的电机控制系统实时仿真研究

利用dSPACE实时仿真系统和Matlab软件设计了电机控制实时仿真平台.针对直流无刷电机(BLDC)调速控制系统,选用DS1005控制卡和DS1048电机控制卡设计硬件在环仿真和快速控制样机,实现从理论仿真到实验验证一体化设计.实验结果表明该设计能够在线修改控制参数,实时监测控制变量,快速进行控制算法的评估和功能测试,有效提高研发效率、降低研发成本.     

飞机纵向姿态传感器故障鲁棒容错控制

通过研究飞机纵向受力,建立了飞机在高空定速巡航过程的纵向运动模型.针对飞行过程中可能出现的传感器故障和系统参数摄动,考虑跟踪控制问题,利于跟踪误差对系统模型进行增广,在构建状态观测器的基础上,设计了飞机纵向姿态传感器故障鲁棒容错控制器.仿真结果表明,当传感器发生故障时,飞机系统能够迅速稳定,具有满意的稳态和动态性能以及良好的鲁棒性.     

面向核聚变舱探测的遥操纵蛇形机器人系统

为了监测核聚变试验装置的日常运转状况,代替人类进入舱内完成探测作业任务,设计一种具有蛇形多关节结构的遥操纵机器人系统.该系统由前端的双重观测机构、中部的多个悬空机械臂和后端的直线轨道推进装置组成.通过对系统各部分的结构设计及功能分析,确立了组合式悬空机械臂各关节的主要参数指标.对机器人系统的探测工作空间以及机械臂的运动和力学特性进行了仿真分析,实际构建了机器人原理样机以及核聚变舱的模拟几何环境.对原理样机的基本运动及观测性能进行了实验测试,测试结果验证了所设计的机器人系统的可用性和有效性.     

Neural—networks—based Modelling and a Fuzzy Neural Networks Controller of MCFC

Molten Carbonate Fuel Cells(MCFC) are produced with a highly efficient and clean power generation technology which will soon be widely utilized.The temperature characters of MCFC stack are briefly analyzed.A radial basis function (RBF) neural networks identification technology is applied to set up the temperature nonlinear model of MCFC stack,and the identification structure,algorithm and modeling training process are given in detail.A fuzzy controllery of MCFC stack is designed.In order to improve its online control ability,a neural network trained by the I/O data of a fuzzy controller is designed.The neural networks can memorize and expand the inference rules of the fuzzy controller and substitute for the fuzzy controller to control MCFC stack online,A detailed design of the controller is given,The validity of MCFC stack modilling based on neural networks and the superior performance of the fuzzy neural networks controller are proved by Simulations.     

基于Leader-follower的自主车辆跟随控制器设计

为解决自主车辆的跟随控制中误差系统的稳定性问题, 基于Leader鄄follower 法设计了车辆跟随控制器。对自主车辆进行运动学建模, 采用Leader鄄follower 模型描述车辆跟随结构, 用L鄄渍控制方法建立车辆跟随误差系统, 设计跟随车辆的速度控制器, 以实现跟随车辆对领航车辆的稳定跟随。通过Matlab 仿真实验结果证明,该控制器使误差最终收敛到0, 能达到跟随控制的目的。     

电子节气门仿真控制

简要介绍了电子节气门技术的发展情况、系统的典型结构和工作原理,分析了电子节气门系统机械结构中存在的非线性问题,建立了其数学模型,设计了3种控制器(PID控制器、模糊控制器、滑动模态控制器)并进行了仿真.对仿真结果进行分析表明,PID控制器的控制精度较差,而且超调严重;模糊控制器具有较好地跟踪性,但存在一定的滞后现象;滑动模态控制器具有和模糊控制器相当的跟踪性能而且滞后得到了较好的改善,可以较好地满足控制要求.     

基于神经网络辨识的熔融碳酸盐燃料电池建模

针对熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）电堆系统难以建模以及已建立的模型过于复杂，难以满足工程上对MCFC系统控制设计特别是实时控制需要的情况，绕开MCFC的内部复杂性，提出利用神经网络可能逼近任意复杂非线性函数的性能，将神经网络辨识方法应用到MCFC这种高度非线性系统的建模中。以燃料气和氧化剂气体的流速的输入量，MCFC电堆温度响应为输出量，根据输入输出数据用神经网络辨识建立MCFC电堆系统的温度模型，给出了辨识系统的结构及改进BP算法。仿真结果证明了这种方法的可行性，所建立的模型精度较高，使得设计MCFC的实时控制器成为可能。     

现代控制理论在三级倒立摆系统中的应用

本文提出了一种带有两个控制电机的三级倒立摆的新结构形式。文中采用Lagrange方法导出三级倒立摆的数学模型。控制系统的设计方法采用了基于现代控制理论的状态反馈控制器和状态观测器,并由单板机通过软件的方法实现。实验结果是令人满意的。     

链篦机-回转窑温度场过程控制系统设计

链篦机-回转窑温度场控制系统具有大滞后、非线性、多变量、强耦合的特点,很难建立控制过程数学模型,常规PID控制器难以实现有效控制。本文深入研究了球团生产工艺机理,并对某球团二厂进行现场调研,采用了模糊控制和解耦控制的理论,设计了模糊控制器和解耦控制器,对链篦机-回转窑温度场控制系统进行了详细设计,并借助于MATLAB对模糊解耦控制器进行了仿真,仿真结果证实了模糊解耦控制器合理性,为操作工提供了操作指导,也为将来实现球团自动控制打下基础。     

基于TrueTime的非线性网络控制系统

针对非线性系统往往具有不确定性、结构复杂、建模困难、难于在网络条件下进行仿真研究的问题,建立了一个基于TrueTime的非线性网络控制系统.在对弹簧连接的双倒立摆耦合非线性系统模型进行Matlab/Simulink模块化建模的基础上,结合TrueTime的网络通信模块,利用设计的鲁棒控制器将对象模型的不确定性和网络时延的不确定性进行了综合处理.仿真结果表明,该系统不仅降低了非线性系统建模的复杂性,而且为研究网络控制系统结构下非线性系统的动态特性提供了条件.     

基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法

两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡.为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果.仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性.     

数据驱动的网络化系统代理控制

针对复杂的控制系统对控制器完备性要求高的问题,提出了代理控制结构。将完备的集中式控制算法,分解为多个面向具体任务简单分布式控制代理;采用基于数据驱动的控制思想设计控制代理,充分利用系统输入输出计算最优控制律,从而避免了对复杂的动态系统建模困难的问题。仿真结果表明,数据驱动的网络化系统代理控制体系是有效的,且相对于未使用代理的网络体系结构具有更高的优越性,降低了网络控制器设计的复杂性。     

采用逆系统方法的混合有源电力滤波器逐步反推滑模控制

提出一种基于逆系统方法的逐步反推(backstepping)滑模控制策略.在明确混合有源电力滤波器(SHAPF)的仿射非线性模型具有强耦合非线性特点后,利用逆系统方法进行线性化解耦,与原系统复合形成2个独立的伪线性子系统.设计伪线性子系统建模和参数不确定性误差的backstepping滑模控制器.与传统控制策略的仿真对比表明:所提控制策略可进一步提高SHAPF的滤波性能.