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水下自重构机器人的自动对接控制

上海交通大学学报 2012年第2期46卷 190-194,206页

作者：李家旺葛彤吴超王旭阳上海交通大学水下工程研究所上海200240

讨论了平面内水下自重构机器人的2个模块间的对接控制问题.根据传感器信号强度与模块相对坐标的误差之间的关系,给出了对接控制问题的优化目标函数.考虑到模块的运动学方程可逆,将该问题分解成了3个自由度上的子优化问题.依据对中法思想... 详细信息

讨论了平面内水下自重构机器人的2个模块间的对接控制问题.根据传感器信号强度与模块相对坐标的误差之间的关系,给出了对接控制问题的优化目标函数.考虑到模块的运动学方程可逆,将该问题分解成了3个自由度上的子优化问题.依据对中法思想,给出了各自由度上自动搜索的优化目标函数,并设计了相应的调整控制律.建立了模块的逆运动学离散方程,并设计了一种稳定化修正格式以提高数值计算精度.仿真实验结果表明,所提出的自动对接控制算法能够很好地实现模块之间的对接.

关键词：水下自重构机器人对接控制逆运动学对中法

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基于模型预测控制的移动回收站对接控制算法

自动化与仪表 2022年第11期37卷 49-53页

作者：齐贝贝宋敏王林林张亚维西安航空职业技术学院航空维修工程学院西安710089

针对自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的回收控制问题,在回收站是移动的情形下,该文提出了一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的对接控制算法。目前,模型预测控制算法是处理约束系统最有效的方法之... 详细信息

针对自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的回收控制问题,在回收站是移动的情形下,该文提出了一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的对接控制算法。目前,模型预测控制算法是处理约束系统最有效的方法之一。该文重点研究了AUV回坞时状态约束中的可见性约束和自身约束中的输入约束。通过设计预测控制器,在满足约束的条件下,实现AUV水平面的回坞导引控制。最后,在回收站移动的情况下,通过MATLAB仿真证明所设计的对接控制算法是有效的。

关键词：自主水下机器人对接控制模型预测控制移动回收站

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无人机软管式自主空中加油精准对接控制

电光与控制 2020年第9期27卷 1-8页

作者：王宏伦刘一恒苏子康北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学高等理工学院北京100191 南京航空航天大学自动化学院南京211106

对项目组在自主空中加油对接控制方面的研究成果进行了回顾。首先介绍了使用深度学习这一具有强非线性表征能力的回归技术结合CFD和高阶复杂模型的仿真数据,所建立的受油机前扰波和面向控制的锥套预测模型。在此基础上,介绍了借鉴空中... 详细信息

对项目组在自主空中加油对接控制方面的研究成果进行了回顾。首先介绍了使用深度学习这一具有强非线性表征能力的回归技术结合CFD和高阶复杂模型的仿真数据,所建立的受油机前扰波和面向控制的锥套预测模型。在此基础上,介绍了借鉴空中加油人工驾驶对接的优点,创新提出的反步高阶滑模抗扰动对接控制器、平动/转动综合的抗扰动对接控制器以及直瞄/变长度预瞄复合引导对接控制器。仿真结果表明,所提方法显著提高了自主空中加油对接精度。

关键词：自主空中加油对接控制抗扰动控制深度学习

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无人机自主空中加油对接控制技术研究

无人机自主空中加油对接控制技术研究

作者：张博连哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着无人机技术的发展,自主空中加油已经成为衡量无人机性能的一项重要指标。实现无人机自主空中加油技术,可以有效提高无人机的航程和航时,扩大无人机的使用范围。在自主空中加油的过程中,对接段是风险最大也是最为重要的阶段。在存在... 详细信息

随着无人机技术的发展,自主空中加油已经成为衡量无人机性能的一项重要指标。实现无人机自主空中加油技术,可以有效提高无人机的航程和航时,扩大无人机的使用范围。在自主空中加油的过程中,对接段是风险最大也是最为重要的阶段。在存在各种外界干扰的情况下,对接段对控制精度和安全性的要求很高,直接影响着加油设备对接的成功与否。本文主要针对无人机自主空中加油对接段的控制问题展开研究,主要内容包括如下:首先进行无人机自主空中加油系统的建模,介绍相关坐标系、气动力模型、大气模型等,建立了无人机的六自由度动力学模型。其次,考虑到无人机空中加油的实际情况,建立了大气紊流模型和加油锥套的运动模型。这是全文的基础工作,为后面控制系统的设计提供了数学模型。接着采用LQR方法设计了基于状态观测器的对接跟踪控制系统。相对位置信息经参考轨迹生成器的计算,实时生成一条光滑的轨迹用于无人机对加油锥套的跟踪。通过设计状态观测器估算出无人机的参考状态量和控制量,用LQR控制器控制无人机跟踪锥套并完成对接。为提高控制精度,在上述基础上加入积分环节,设计了改进的LQR-PI控制器,并对这两种控制器进行仿真,分析比较其跟踪精度和系统性能。然后针对实际对接过程中存在的各种不确定性干扰,设计了基于自适应滑模控制的对接控制系统以增强系统的抗干扰能力。采用层叠结构,分别使用一阶积分滑模和二阶终端滑模的方法设计了无人机的姿态回路控制器。通过仿真分析,验证了所设计系统的控制效果和稳定性。最后对所设计的自主空中加油对接控制系统进行了综合仿真。在三种不同程度的大气紊流干扰下,通过仿真验证,全面评估了各控制器在对接任务中的跟踪性能和对接可行性,并对仿真结果做了对比分析。

关键词：无人机自主空中加油对接控制 LQR控制滑模控制状态观测器

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某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究

系统仿真学报 2001年第3期13卷 280-283页

作者：赵超申功璋文传源北京航空航天大学自动控制系北京100083

研究了航天器与空间站对接过程的建模与控制问题。建立包括质心运动、刚体姿态运动和挠性结构弹性振动的对接系统的全面运动数学模型，分析了对接控制中需要注意的几个问题和具体的控制方案，最后通过计算机仿真说明了该控制方案的有效性。

关键词：航天器对接控制计算机仿真数学模型

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基于L1动态逆的自主空中加油对接控制

兵工自动化 2018年第1期37卷 19-23页

作者：朱虎袁锁中申倩南京航空航天大学自动化学院南京211106

为实现无人受油机与加油机的自主安全对接,提出基于L1自适应动态逆的无人机自主空中加油对接跟踪控制方法。根据时标分离的原则,将无人受油机的姿态控制分为快、慢回路,采用动态逆方法设计姿态回路控制器,设计L1自适应系统补偿外界气流... 详细信息

为实现无人受油机与加油机的自主安全对接,提出基于L1自适应动态逆的无人机自主空中加油对接跟踪控制方法。根据时标分离的原则,将无人受油机的姿态控制分为快、慢回路,采用动态逆方法设计姿态回路控制器,设计L1自适应系统补偿外界气流干扰和系统模型误差,并采用自主空中加油对接段仿真系统对所设计控制系统进行验证。仿真结果表明:该对接跟踪控制系统具有很高的抗干扰能力和鲁棒性,能满足自主空中加油的控制精度要求。

关键词：自主空中加油动态逆 L1自适应对接控制无人受油机

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空间机械臂辅助大质量舱体对接阻抗控制方法

载人航天 2016年第1期22卷 126-131页

作者：莫洋魏博李辉蒋志宏黄强饶炜王耀兵唐自新张晓东张大伟唐玲北京理工大学机电学院智能机器人研究所北京100081 北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

针对空间机械臂辅助大质量舱体对接任务中,由于大臂展机械臂柔性、控制误差、机械误差等因素,导致末端位置精度差、对接机构偏离对中位带来的对接困难的问题,提出采用阻抗控制的方法。分析了对接任务中的模拟对接机构的特性,发现其受到... 详细信息

针对空间机械臂辅助大质量舱体对接任务中,由于大臂展机械臂柔性、控制误差、机械误差等因素,导致末端位置精度差、对接机构偏离对中位带来的对接困难的问题,提出采用阻抗控制的方法。分析了对接任务中的模拟对接机构的特性,发现其受到的碰撞力与对中位姿偏离方向具有一致性,验证了阻抗控制算法的可行性;针对六维力传感器安装位置距离对接机构较远、惯性力影响严重的问题,提出了六维力信号补偿算法,保证了阻抗控制计算的正确性;进行了仿真实验,结果表明采用阻抗控制算法能在保证对接成功的前提下,有效减小接触力大小。

关键词：阻抗控制空间机械臂力补偿对接控制

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基于直接升力的空中加油对接飞行控制

兵工自动化 2021年第5期40卷 62-67,93页

作者：黄永康袁锁中闫留浩南京航空航天大学自动化学院先进飞行器导航、控制与健康管理工业和信息化部重点实验室南京211106

为解决传统空中加油对接过程中受油机纵向轨迹跟踪控制存在时间滞后的问题,提出一种基于直接升力的空中加油对接飞行控制方法。采用非线性L1制导的方法生成横纵向加速度指令,设计2种直接升力方案对受油机纵向轨迹控制加以改进,采用动态... 详细信息

为解决传统空中加油对接过程中受油机纵向轨迹跟踪控制存在时间滞后的问题,提出一种基于直接升力的空中加油对接飞行控制方法。采用非线性L1制导的方法生成横纵向加速度指令,设计2种直接升力方案对受油机纵向轨迹控制加以改进,采用动态逆方法对姿态回路设计,通过扩张状态观测器对动态逆内回路进行补偿。仿真结果表明:采用的2种方案均能消除纵向轨迹跟踪的时间滞后,实现受油机纵向轨迹的快速响应,完成空中加油的成功对接。

关键词：空中加油非线性L1制导直接升力对接控制动态逆扩张状态观测器

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一种TECA转运车的并联举升机构

机器人 2016年第3期38卷 378-384页

作者：刘媛郭伟斌王大庆史景飞张洪生高理富中国科学院合肥智能机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学自动化系安徽合肥230027 重庆大学动力工程学院重庆404100

为实现ITER(国际热核聚变实验堆计划)部件转运车TECA(Transfer Equipment CAsk)与托卡马克真空室或热室窗口的自动对接,提出了基于并联举升机构实现TECA的位姿调整的方法.设计了一种用于核环境下TECA转运车位姿调整的Stewart型并联举升... 详细信息

为实现ITER(国际热核聚变实验堆计划)部件转运车TECA(Transfer Equipment CAsk)与托卡马克真空室或热室窗口的自动对接,提出了基于并联举升机构实现TECA的位姿调整的方法.设计了一种用于核环境下TECA转运车位姿调整的Stewart型并联举升机构,分析了该举升机构及其运动特征,建立了该机构的运动学模型,给出了逆运动学解析过程,并通过牛顿迭代法得到正运动学数值解.最后,采取双闭环的控制方式,以提高对接精度和速度.现场实验中该并联举升机构能够在大尺度范围下完成4.25 m×1.3 m×1.75 m的TECA转运车与真空室窗口的精确对接任务,并且能够达到0.88 mm以内的重复定位精度.结果表明该方法在求解平台位姿参数过程中具有速度快、精度高等优点.

关键词： TECA(Transfer Equipment CAsk) 并联举升机构对接控制运动学解析