基于动力学与运动学的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制

建立了四轮全向移动机器人的运动学模型和动力学模型,并分析了四轮全向移动机器人执行器的机械特性。在此基础上,利用反馈控制设计了四轮全向移动机器人的运动学控制器,利用逆动力学补偿控制设计了四轮全向移动机器人的动力学控制器,实现了基于动力学与运动学的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制系统设计。最后,利用Matlab/Simulink完成了基于动力学与运动学的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制仿真实验,实验结果验证了该轨迹跟踪控制方法的有效性。     

如何构建中国特色的陆战平台目标自动跟踪火控系统

陆战平台火控系统是坦克和自行火炮等战车中控制火炮瞄准和射击的系统。它的功能是快速搜索、发现和瞄准目标,快速采集各种影响射击精度的数据,解算出射击诸元并控制火炮达到正确的位置(方向、高低),然后在炮长的监控下实施射击。现代陆战平台火控系统是一个多工况、多任务的复杂系统, 一般由观察瞄准镜、火控计算机、测距仪、火炮稳定器、各种传感器,以及车长和炮长操纵机构等部件组成。基本概念目标自动跟踪(Automatic Target Tracking,ATT)火控系统是先进的陆战平台火控系统,也是各国军队竞相发展的电子信息系统。有趣的是,虽然美、     

冗余并联机构的PD控制

采用并联机构的简化树动力学模型 (reducedtreemodel) ,给出了冗余并联结构的动力学方程和基于PD控制策略的控制方法。为了消除冗余并联机构固有的内作用力 ,给出了一种基于静态力平衡的控制方法。最后 ,利用一个 2自由度的冗余平面并联机构作为控制实例 ,实验结果表明了控制方法的正确性     

火炮虚拟随机试验技术

为了实现装备的虚拟随机试验,运用虚拟样机技术和多刚体理论,建立了火炮系统动力学模型;基于模型考虑装备系统结构及参数的随机性、离散性,将随机模拟方法与虚拟试验技术结合,借助MSC\Insight模块开发了火炮虚拟随机试验平台。基于平台进行了火炮虚拟试验,并对实验结果进行了统计分析,实现了装备行为特征的有效模拟。     

无人直升机航路跟踪控制系统设计与仿真

针对无人直升机耦合强和抗扰能力差的特点,提出了一种基于增量非线性动态逆和比例积分(PI)控制器的混合航路跟踪控制系统。首先,建立无人直升机的飞行动力学模型;其次,对增量非线性动态逆控制原理进行说明;随后,推导增量非线动态逆控制律计算式,并构建角速率、姿态以及高度控制回路;然后,采用PI控制器搭建航迹控制和速度控制回路;最后,通过4种工况下的飞行仿真验证了控制系统的鲁棒性和正确性。     

一种无人地面车的轨迹跟踪控制方法

针对无人地面车辆经典轨迹跟踪控制方法的不足,提出了一种基于无人地面车辆运动学模型的轨迹跟踪控制算法。在算法中引入了位姿的纵坐标误差,以加快跟踪的逼近速度,并利用人工驾驶的思想,采用了一种位一姿交替控制的方法,使路径跟踪既准确又快速。仿真结果表明：该方法是有效的,且可使无人地面车具有更好的跟踪性能。     

变桨距四旋翼无人飞行器航迹跟踪控制

针对传统定桨距四旋翼无人飞行器定桨距机构限制的问题,提出一种变桨距电机旋翼系统。在电机旋翼系统动力学模型的基础上,根据最小二次型最优控制方法设计了变桨距电机旋翼系统控制律,基于牛顿-欧拉方程和四元数运动学,建立了四旋翼飞行器动力学模型,推导了桨距角分配矩阵,设计了航迹跟踪控制律。仿真结果验证了变桨距技术相对定桨距技术在控制响应方面的优势,证明了提出的控制方法能够实现对变桨距四旋翼飞行器的高精度航迹跟踪控制。     

导弹总装自动对接平台设计与研究

提出了导弹舱段的自动对接系统。该自动对接系统利用舱段调整机构及基于激光测距传感器测量的位姿测量系统来实现舱段的自动对接。针对调整机构的结构进行了运动学分析,得到其运动学模型及逆运动学解。另外研究对接过程机构设计方法,建立自动对接系统的误差模型,对其调整误差进行分析与研究,并进行仿真来验证设计方法的正确性。     

基于车载式武器系统抑制火炮抖动的模型研究

针对车载集中式武器系统对目标的跟踪出现火炮抖动现象，研究了武器系统控制火炮的机理并对火炮方位架位控制采取进行了详细地分析，提出了一种解决火炮抖动的方法：改进火炮方位控制传动链。仿真和试验表明该方法在保证目标跟踪过程中火炮平稳运转方面有效、可行。     

基于路径跟踪的平流层飞艇柔性编队控制

建立平流层飞艇驻空阶段动力学模型,在定高飞行前提下,采用小扰动方法对动力学方程进行线性化处理。提出采用路径跟踪的平流层飞艇柔性领航-跟随编队控制方法,领航者和跟随者通过速度控制与航向控制,分别跟踪保持特定距离的参考路径,实现编队的柔性控制。以采用直线路径跟踪和采用圆路径跟踪的三平流层飞艇编队控制为例,对提出的柔性编队控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:提出的路径跟踪方法控制精度高,提出的柔性编队控制方法可以实现编队稳定运行,避免编队成员碰撞现象的发生。     

基于输入特性分析的光电跟踪内模控制设计

内模控制是一种基于对象教学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆.根据内模控制原理及光电跟踪系统参考输入及扰动输入特性,设计了一种新型位置控制器.并分析了IMC跟踪控制器的零稳念偏差及抗干扰性能.从仿真结果看,与常规PID控制相比,内模控制器参数调整简单、跟踪性能良好.特别是在针对目标突然机动的情况下.IMC控制器具有良好的稳态误差重构能力,即能迅速收敛到稳态误差.根据仿真结果数据统计,系统跟踪误差的均方根可减小到0.5 tarad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制策略.     

无人侦察机目标跟踪系统控制模型

无人侦察机对目标的跟踪是通过调整陀螺稳定平台的高低角和方位角,从而使摄影设备的光轴对准目标来实现的。给出了根据摄影设备的焦距以及目标在监视屏上的坐标,求取平台的姿态角控制指令的系统方案;在考虑表观运动即无人机角运动对平台角运动影响的情况下,得出求取控制指令的表达式;并对无人机目标跟踪系统的控制模型进行了仿真验证。     

地面目标特征识别与无人飞行器位姿估计

针对小型无人飞行器位置姿态估计问题,提出了一种基于视觉图像目标特征的相对位姿估计算法。应用Camshift算法获取目标初始位置,利用非线性尺度空间下的KAZE特征进行跟踪区域特征点提取,与源目标特征点进行匹配,得到精确的目标位置信息,实现了在图像平面内的目标快速跟踪,并得到机体轴系下无人飞行器与目标间相对位置和姿态角的估计值。对算法进行了实验验证,具有优良的跟踪性和实时性。     

无人机规避或跟踪空中目标的自适应运动导引方法

无人机规避或跟踪空中目标可以看作是一个非线性运动导引控制问题。针对这类任务中无人机和目标存在高机动性、高时敏性等特点,提出了一种基于Lyapunov稳定性理论的无人机规避或跟踪目标运动导引方法。构建了基于精细时间运动导引方法的无人机规避或跟踪空中目标问题求解框架,并将无人机碰撞规避和机动目标跟踪问题分别转化为到达虚拟目标点和与虚拟目标点交会的问题。针对碰撞规避问题,将其转化为实现平行导引的控制问题,基于Lyapunov稳定性理论设计了无人机碰撞规避导引律。针对机动目标跟踪问题,在碰撞规避基础上,根据目标点交会的要求设计了相应的目标跟踪导引律。在Gazebo平台上开展了仿真验证实验,实验结果表明:所提方法能够有效避免大过载情况的出现,并具有较强的时变和参数适应性。     

火炮稳定系统动力学模型及系统稳定精度分析

根据运动载体上火炮运动的特点,建立了火炮稳定系统的动力学模型;叙述了直接稳定系统及间接稳定系统的特点;分析了系统在补偿载体摇摆时的稳定精度,提出了合理的设计方法.     

基于虚拟样机技术的某小口径火炮射击仿真分析

针对某小口径火炮在射击过程中零部件运动特性难以通过实弹射击试验获取的难题,联合三维建模软件和动力学仿真软件,建立了该炮的动力学模型。通过仿真数据与实弹射击试验数据的对比,验证了模型的有效性。在此基础上,研究了该炮在射击循环中各部件的运动规律和承受的发射应力载荷,研究结果可为该炮关键零部件的疲劳寿命分析和火炮射击精度研究提供参考。     

并联机构中奇异性的稳定性问题

将映射理论中的临界点稳定性概念引入并联机构的奇异性分析中 ,提出稳定奇异性和非稳定奇异性的概念 ,研究了低维并联机构奇异性的稳定性情况 ,对几种典型机构的分析验证了这种分类的合理性。提出的分析方法可以为并联机构的机构设计和控制等方面提供理论依据。     

采用终端滑模控制实现交会对接逼近段姿态跟踪

针对交会对接逼近段追踪器的姿态控制问题,采用反馈线性化理论推导了非线性姿态动力学方程的相变量模型.基于导出的姿控模型,引入模型误差和随机噪声,结合终端滑模控制理论,给出了能够在有限时间内完成姿态跟踪,并使状态跟踪误差收敛的控制律的设计方法.对具有扰动项的系统,仿真结果仍能满足交会任务对时间的要求,且姿态角跟踪误差趋于0,说明控制律对相变量系统的姿态跟踪控制具有较好的鲁棒性.     

船载火炮系统的动力学KANE方法研究

在刚体动力学和火炮发射动力学基础上进一步发展了船载火炮系统的发射动力学,运用多体动力不的ＫＡＮＥ方法建立了１０个自由度的动力学模型,真实地描述了系统的受力及运动规律,并对计算船载炮系统的稳定及强度具有普遍意义。     

风场中平流层飞艇轨迹跟踪的滑模控制方法

为实现平流层飞艇驻空阶段可控飞行，研究环境风场中横侧向轨迹跟踪的滑模控制方法。建立平流层飞艇驻空阶段动力学模型，将动力学方程解耦为纵向运动方程和横侧向运动方程，采用小扰动方法对动力学方程进行线性化；利用滑模控制对外部干扰强鲁棒的特性，设计横侧向轨迹跟踪的滑模控制器；以直线与圆组成的复合轨迹跟踪控制为例，对提出的轨迹控制方法进行仿真验证。仿真结果表明，所提基于滑模的轨迹跟踪控制方法鲁棒性好，在一定范围的风场扰动条件下，可以实现对指令轨迹的有效跟踪控制，响应特性好。