自主式水下机器人控制方法研究

水下机器人能够代替人类完成水下各种极端环境作业,其精确控制成为研究热点.阐述了国内外水下机器人控制方法的研究现状,对现有水下机器人的控制方法进行了分析整合,进而总结了水下机器人在无动力学模型依据和基于动力学模型时的控制方法,特别是归纳了基于水动力学建模控制方法的一般过程,最后对水下机器人控制领域未来的发展进行探索与展望.     

管道机器人直线行进过程中多模式模糊PID控制

针对管道机器人PID控制直线行进过程中的跑偏问题,提出了一种改进的多模式模糊PID控制方法。通过建立集成直线行进偏差维度、阈值更新时间维度和初速度维度模式切换自适应阈值模型,减小了因模式切换造成的时间滞后误差。依托能力风暴AS-UⅢ机器人搭建实验测试平台,获取了不同初始速度下驱动轮的轨迹曲线。对比采用改进控制方法前后的轨迹曲线,验证了多模式模糊PID控制方法的有效性和实用性。     

多智能体信息一致性在机器人编队控制中的应用

对固定拓扑结构下多智能体有向网络一致性问题进行了研究,提出了一类协调控制器并证明了使多智能体网络在固定拓扑结构下取得全局渐进一致的充要条件,考虑到智能体之间通讯过程中存在的时延问题,给出了最大固定延时时间的紧凑上界,取得了满意效果,最后将信息一致性思想应用于多机器人的编队控制。结果表明,基于信息一致性的方法可成功应用于机器人编队控制。     

基于加速度反馈的机械手位置控制

本文首先分析了影响机器人位置控制性能的几个因素。然后针对这些不利因素分析了加速度正反馈和负反馈对它们的不同作用,提出了一种用综合加速度反馈来提高机器人位置控制性能的控制方法。该方法能较大程度地改善机器人阻尼不足的现象,是实现机器人高速高精度控制的一条有效途径。机械手上的实验结果验证了本方法的有效性。     

基于力和视觉的机械手未知平面内曲线跟踪

针对工业机械手对未知平面内轨迹的跟踪和恒定接触力控制,给出了一种视觉和力觉混合的伺服控制策略。采用基于双目立体视觉eye-to-hand配置下的图像视觉伺服方法,构建PID控制器,实现对机械手在平行于平面方向上的运动控制。采用力传感器感知末端执行器与环境之间的接触力,采用PI控制器,实现了对末端执行器在垂直方向上的运动控制。在MATLAB环境中,利用机器人工具箱进行仿真实验,实现了对圆形曲线的跟踪控制,实验结果验证了方法的有效性。     

一种新型军用电源智能充电机控制算法

军用电源充电机是一个多参数、时变的非线性系统,传统的PID控制算法难以在线调节达到优化充电曲线的目的。针对该问题,提出了一种基于模糊和免疫机理的自适应PID控制算法。该算法通过模糊免疫反馈机理对PID控制的比例系数进行实时调整,采用模糊自适应控制器对PID控制的微分、积分时间常数进行在线整定。仿真结果表明,该算法具有响应时间短、超调量小,鲁棒性强等特点,极大地改善了系统的适应能力,达到了优化充电曲线的目的。     

机器人的自校正控制

本文从统一的角度给出了四种机器人的自校正控制方案,并通过仿真研究和算法的在线计算量估计,就控制性能和易实现性两个方面对各方案进行了比较。     

基于雁阵变换的微型扑翼飞行机器人集群行为控制方法

为了解决微型扑翼飞行机器人集群编队目标搜索覆盖效率、避障通过性和多机控制等难题,实现扑翼飞行机器人集群编队的智能控制,提出了基于雁阵变换的扑翼飞行机器人集群行为控制方法。利用仿生集群行为控制函数的参数化特性,实现了飞行机器人编队的队形变换和角度控制;搭建了多扑翼飞行机器人实验系统,并在多种情况下设计基于仿生行为的多扑翼飞行机器人集群控制方法实验。最终的实验结果验证了方法的可行性和有效性。与传统的多飞行机器人实时控制方法相比,所提方法大幅提升了集群编队的搜索覆盖效率和避障通过率,在某些作业环境条件下,搜索覆盖率可提升50%以上,障碍通过率可提升60%以上。同时,创新点体现在将雁阵变换应用于多扑翼飞行机器人集群编队控制和将仿生集群行为控制应用于扑翼飞行机器人集群控制两个方面。     

GKD-l RRC 机器人控制器与力反馈顺应控制研究

GKD-1 RRC是为开展机器人力反馈顺应控制的研究而设计的新型机器人实时控制器。本文介绍了它的主要性能、特点,并对用它在PUMA 562机械手上完成的几个典型的力/位置混合控制实验及其控制策略、实验结果进行了说明。实验表明,以GKD-1 RRC为核心的机器人力控制系统,控制周期仅为4.88ms,力控制稳态误差平均小于100g,位置控制精度不低于机械手原有水平,证明GKD-1 RRC控制器性能优越。     

基于人工势场法和Ad-hoc网络的多机器人编队控制

ad-hoc网络具有自组性强、快速组网和高抗毁等特性,以它组网的多机器人编队适用于一些无法预先安装通信设备的特殊场合。但是由于ad-hoc网络的通信覆盖范围有限、网络动态性强,在进行编队控制时如果不考虑编队中机器人之间的通信距离,可能导致机器人因与网络失去联系而脱离编队。为了确保多机器人编队的完整性,在使用势场法进行编队控制时,除考虑目标和障碍物的影响外,同时将机器人之间的通信距离作为一种引力加入传统的环境势场模型。仿真实验的结果证明该方法可以有效地控制ad-hoc方式组网的机器人编队。     

人工智能在军备控制领域的争议与挑战

随着人工智能技术的发展,当前国际社会对管控以“杀手机器人”为代表的致命性自主武器系统的呼声日益强烈,对于这类武器系统可能在未来引发伦理和安全危机的担忧逐渐增多。针对致命性自主武器,最严格的观点是全面禁止其研发和使用,以防止“杀手机器人”的出现;较宽松的观点是限制其使用、转让、扩散和购买;介于两者之间的观点是暂停其研发或使用,待相关管控规则形成后,再开展相关活动。本文认为,目前,国际社会就这一军控问题达成共识依然任重道远。根据现实情况,我国不宜过早寻求限制相关技术的研发工作,而应力求先确立管控致命性自主武器部署、使用、流通等方面的规则。     

考虑弹体动态特性的机动效率约束导引律

针对考虑交会角和过载约束导引律在大机动时能量损失大的问题,提出一种考虑导弹机动效率的多约束制导律。应用最优二次型原理推导出考虑一阶弹体延迟的时变导引系数闭环次优制导形式,将导弹机动时刻阻力系数引入时变权系数,并通过迭代确定机动效率约束边界。将时变约束表示成剩余时间与弹体延迟时间的函数,代入制导指令,进行弹道仿真。结果表明,对于常值与机动目标,文中制导律与过载约束导引律同只考虑交会角约束的导引律相比,对目标均能实现末端弹道成型要求,而考虑机动效率的制导指令分配更为合理,在避免指令加速度饱和的同时有效降低了拦截末端速度损耗,提高制导精度与毁伤效果。且该制导律中时变权系数无须配平求解,在保证精度的同时极大地提高了迭代速度。     

模型参考自适应电传飞行控制系统纵向控制律设计

针对电传飞行控制系统中被控对象模型参数时变的特点,应用模型参考自适应控制方法设计纵向控制律。论述飞机纵向运动的动力学模型和参考模型的建立,以及基于此参考模型用超稳定性理论设计自适应控制律的方法,并且通过仿真试验进行控制性能验证。仿真结果表明,所设计的控制律可以根据飞行状态的不同自适应的调节控制律,控制性能指标满足飞行品质规范要求,设计方法可行。     

EMS型磁浮列车悬浮控制系统对爬坡能力的约束分析

分析EMS型磁浮列车的悬浮控制系统对爬坡能力的约束。首先基于系统开环传递函数和通用的悬浮控制器模型,通过将其单实极点配置为闭环非主导极点,将爬坡能力与控制系统的频带和阻尼等参数对应起来;然后以圆曲线型缓和曲线为例,分析得出坡道段的最大跟踪误差与行车速度的关系;最后结合允许误差,给出最小竖曲线与最大爬坡速度半径的关系。研究结果对实际工程具有一定的指导意义。     

超低空重装空投纵向自抗扰控制

针对超低空重装空投过程中,货物的持续移动及瞬间出舱对载机产生的干扰力矩严重影响空投任务的完成性甚至危及飞行安全的问题,提出了一种基于自抗扰理论的超低空空投运输机纵向控制律设计方法。将气动参数摄动、未建模动态等不确定因素都归结为"未知扰动",利用扩张状态观测器对扰动进行实时估计和补偿,实现了飞机内环速度和俯仰角的解耦控制,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计。数值仿真结果表明,该系统具有良好的响应特性,且对系统不确定性具有较强的鲁棒性。     

Rényi信息增量和协方差联合控制的多传感器管理算法

针对目标跟踪中雷达组网场景下多传感器管理问题,结合Rényi信息增量和协方差两种算法各自特性,利用并行处理的思想提出了一种基于Rényi信息增量和协方差联合控制的传感器管理算法。在具体仿真设计环节,分为传感器跟踪能力大于目标数和传感器跟踪能力小于目标数两种场景。仿真结果表明该算法在单目标匀速、多目标匀加速等多数场景下能够对目标进行有效跟踪,同时降低了传感器的切换频率,具有更好的实时性。     

关于雷达角跟踪性能测试方法的探讨

基于雷达跟踪目标最大角速度和角加速度的定义,分析了用雷达跟踪目标最大角速度和角加速度表征雷达跟踪性能的可行性,并对角误差信号的模拟方法进行了讨论。介绍了一个可以测试幅频特性、暂态特性、雷达跟踪目标最大角速度和角加速度的测试系统设计思想。     

基于新型滑模面的机械臂快速轨迹跟踪滑模变结构控制

从滑模变结构控制的趋近运动和滑模运动两个阶段人手,分别对影响其性能的滑模面和趋近律进行了设计．首先,基于线性滑模面和终端滑模面,设计了一种具有较快收敛速度的新型非线性滑模面,以缩短系统在滑模运动阶段的运动时间．同时,根据幂次趋近律提出了一种改进的趋近律设计方法,保证了其趋近运动的速度,并减弱了传统滑模变结构控制所固有的抖振．最后,将该方法用于机械臂的滑模轨迹跟踪控制策略设计,仿真结果表明,该策略保证了机械臂对期望轨迹的快速跟踪,具有较强的鲁棒性,并且验证了控制策略的有效性．