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多旋翼飞机鲁棒分布式运动同步算法研究

多旋翼飞机鲁棒分布式运动同步算法研究

作者：杨由之电子科技大学

学位级别：硕士

随着嵌入式系统技术、控制技术和无人机系统技术的快速发展,面对日益复杂的环境和多样化的需求,很多情况下,单机无人机系统无法满足复杂的任务要求,需要由具有单功能或多功能的单机构建的多机系统进行协同工作。协同无人机系统不但可以... 详细信息

随着嵌入式系统技术、控制技术和无人机系统技术的快速发展,面对日益复杂的环境和多样化的需求,很多情况下,单机无人机系统无法满足复杂的任务要求,需要由具有单功能或多功能的单机构建的多机系统进行协同工作。协同无人机系统不但可以完成单无人机无法完成的任务,而且能使效率明显提高。构建多机协同系统的过程中,鲁棒性是非常重要的考量因素。假设协同系统中某个单机出现故障,此时如果在设计单机无人机控制律或者协同控制律时没有考虑鲁棒性,那么该故障无人机很有可能出现不可预知的状况,给整个协同系统造成灾难性的后果。因此无论对于单机的控制还是协同控制律的设计,都应当考虑系统的鲁棒性。针对于单机控制,本文设计了基于不确定性及干扰估计器UDE的四旋翼飞行器的控制系统,包括姿态控制器与位置控制器,并在存在模型不确定性和外界干扰的情况下利用仿真平台验证干扰估计与干扰抑制技术的效果,验证了基于UDE的姿态以及位置控制器的有效性。针对由单机构建的多机运动同步系统,分别对内环的姿态控制与外环的位置控制进行讨论。针对姿态同步,本文讨论基于全状态信息的状态反馈姿态同步和无角速度测量信息的控制方案,分别作为多旋翼飞机协同系统姿态同步控制方案的主要方案和备用方案,增强协同系统在未知环境作业时的可靠性。针对位置同步,分为垂直位置和水平位置同步。针对垂直位置同步,本文提出一种高度测量信号的数据融合和滤波方案,从而更准确的获得高度测量信号。针对水平位置同步,介绍四轴非线性模型在小角度扰动下,位置模型可以近似看作双积分模型。基于双积分模型,提出了一种鲁棒分布式运动算法,对其进行收敛性分析进行仿真与实物验证。

关键词：鲁棒控制运动同步分布式干扰及不确定性估计器

200MN双缸油压机同步运动控制系统的分析及改进设计

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甘肃科学学报 2005年第4期17卷 91-95页

作者：韩清娟杨逢瑜于振燕兰州理工大学流体动力与控制学院

针对200 MN油压机双缸不同步运动,提出了一种新的电液同步运动控制方法:为每个液压缸设计了基于压力控制的单输入-单输出(SISO)扰动观测器,做为内环控制.在此基础上着重研究应用线性多输入-多输出(M IMO)鲁棒控制技术来设计一个同步运... 详细信息

针对200 MN油压机双缸不同步运动,提出了一种新的电液同步运动控制方法:为每个液压缸设计了基于压力控制的单输入-单输出(SISO)扰动观测器,做为内环控制.在此基础上着重研究应用线性多输入-多输出(M IMO)鲁棒控制技术来设计一个同步运动控制器作为外环输出,以解决影响该油压机双缸不同步的非线性问题.试验结果证明以上方法有效.

关键词：油压机运动同步扰动观测鲁棒控制

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双缸同步提升电液系统建模和控制

机械工程学报 2007年第2期43卷 81-86页

作者：倪敬项占琴潘晓弘吕福在浙江大学现代制造工程研究所杭州310027

以浙江大学研制的智能钢管捆成形系统为背景,针对电液提升系统的双缸同步运动问题,提出一种两级非线性控制算法。该控制器的外环级采用一个线性多输入多输出的鲁棒控制器,用于获得双缸运动同步控制所需的各缸期望负载压力;内环级采用两... 详细信息

以浙江大学研制的智能钢管捆成形系统为背景,针对电液提升系统的双缸同步运动问题,提出一种两级非线性控制算法。该控制器的外环级采用一个线性多输入多输出的鲁棒控制器,用于获得双缸运动同步控制所需的各缸期望负载压力;内环级采用两个基于扰动估计观测的单输入单输出液压缸非线性压力控制器,用于在有扰动情况下实现对每个提升缸期望负载压力的精确跟踪控制。实际的控制运行结果表明,该控制策略优于常规的PID控制,可以有效地实现双缸运动同步控制。

关键词：钢管捆智能成形电液比例控制运动同步非线性控制鲁棒控制

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空间非合作目标多指包络抓捕路径设计

航空学报 2020年第12期41卷 275-287页

作者：万文娅孙冲袁建平西北工业大学航天学院西安710072

针对现有空间非合作目标抓捕中存在无固定抓捕点以及待抓捕目标存在动态性等问题,提出了一种"主-从"式多指包络抓捕路径设计算法。首先,为了降低多指包络构型设计中的自由度,将多指机构分为一根主手指和其余从手指两类。然后,为了实现... 详细信息

针对现有空间非合作目标抓捕中存在无固定抓捕点以及待抓捕目标存在动态性等问题,提出了一种"主-从"式多指包络抓捕路径设计算法。首先,为了降低多指包络构型设计中的自由度,将多指机构分为一根主手指和其余从手指两类。然后,为了实现对具有动态性的空间非合作目标的抓捕,采用误差跟踪控制方法使主手指的基关节与包络点之间的运动保持同步。接着,引入单向距离的概念衡量主手指构型和包络边相似度,并利用快速搜索随机树算法寻找使得单向距离最小的主手指关节角取值。进一步,根据多指机构的结构模型,确定其余从手指的构型。最后,根据包络条件选择能够约束住空间非合作目标运动的有效包络构型。通过对可以简化为扁平型的空间非合作目标和一般性三维空间非合作目标这两类目标的包络抓捕仿真可以得出,所设计的算法可适用于一般性空间非合作目标的包络抓捕,同时计算复杂度也大大降低。

关键词：非合作目标抓捕 “主-从”式多指包络算法运动同步单向距离结构模型

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实现人身和机器人交流的神经振动子控制算法

控制理论与应用 2015年第5期32卷 695-702页

作者：吴德明谢光辉王光建重庆电子工程职业学院重庆401331 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

为实现人身和机器人交流时的运动同步,首先提出了一类非线性多关节神经振动子运动控制算法,其输入为机器人和人相互作用所产生的关节扭矩信号,输出为机器人关节期望角度;然后对具有代表性的二关节神经振动子控制算法中各参数的耦合特性... 详细信息

为实现人身和机器人交流时的运动同步,首先提出了一类非线性多关节神经振动子运动控制算法,其输入为机器人和人相互作用所产生的关节扭矩信号,输出为机器人关节期望角度;然后对具有代表性的二关节神经振动子控制算法中各参数的耦合特性进行了分析;最后,基于7自由度机器人臂平台对该神经振动子控制算法的有效性进行实验.实验结果表明,该控制算法能够实现人和机器人相互运动的同步,通过调节神经振动子的增益参数,同步的程度能够被改变.

关键词：神经振动子人-机身体交流比例微分(PD)反馈控制运动同步算法

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弹簧振子与匀速圆周运动同步演示装置

教学仪器与实验 2013年第3期29卷 39-39页

作者：胡纪明江西师范大学附属中学

匀速圆周运动的投影是简谐运动,弹簧振子的振动也是简谐运动,只要让这两个简谐运动的振幅、周期相同,控制好弹簧振子的起振时刻,匀速圆周运动和弹簧振子的振动是可以同步的。当学生看到两个如此不同的运动竟能这样美妙和谐一致,其震撼... 详细信息

匀速圆周运动的投影是简谐运动,弹簧振子的振动也是简谐运动,只要让这两个简谐运动的振幅、周期相同,控制好弹簧振子的起振时刻,匀速圆周运动和弹簧振子的振动是可以同步的。当学生看到两个如此不同的运动竟能这样美妙和谐一致,其震撼力是一般物理现象无法比拟的。

关键词：匀速圆周运动弹簧振子运动同步演示装置简谐运动物理现象振动周期

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多缸电液调平系统相邻交叉耦合同步控制

哈尔滨工程大学学报 2012年第3期33卷 366-370页

作者：董春芳孟庆鑫哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 东北林业大学工程技术学院黑龙江哈尔滨150040

针对某导管架平台电液调平系统多缸运动同步控制问题,引入最小相关轴数控制思想,基于相邻交叉耦合控制和滑模变结构控制理论,设计了多缸运动同步控制器,该同步控制器由1个单通道跟踪误差控制器和2个相邻同步误差控制器构成.对单通道子... 详细信息

针对某导管架平台电液调平系统多缸运动同步控制问题,引入最小相关轴数控制思想,基于相邻交叉耦合控制和滑模变结构控制理论,设计了多缸运动同步控制器,该同步控制器由1个单通道跟踪误差控制器和2个相邻同步误差控制器构成.对单通道子系统中由于长管路存在导致的时延问题,提出了一种具有滑模预估结构的误差跟踪控制器,并以四缸运动同步控制系统为例进行了仿真研究,结果表明该同步控制方法具有较好的控制效果和较强的鲁棒性,证明了方法的有效性.

关键词：运动同步相邻交叉耦合滑模预估时延电液调平系统

基于STM32的无线仿生机械手与穿戴式控制器设计

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无线互联科技 2023年第10期20卷 69-74页

作者：赵政宏乔栋李博文赵杰山西大同大学煤炭工程学院山西大同037009 山西大同大学建筑与测绘工程学院山西大同037009

机器人技术研究是一个至关重要的热门领域,机械手是完成各种任务的主要结构。然而,传统的机械手缺乏灵活性,不适合极端的工作环境。为了解决大多数机械手由于微型计算机或程序控制的限制而与人手缺乏同步的问题,文章开发了一种15自由度... 详细信息

机器人技术研究是一个至关重要的热门领域,机械手是完成各种任务的主要结构。然而,传统的机械手缺乏灵活性,不适合极端的工作环境。为了解决大多数机械手由于微型计算机或程序控制的限制而与人手缺乏同步的问题,文章开发了一种15自由度无线同步仿生机械手系统。该系统从身体感应机械手套收集实时运动数据,并将其无线传输到仿生机械手;使用微分算法,操纵器调整转向器的旋转角度,以实现对人手运动的同步模拟。

关键词：穿戴式控制器仿手形运动同步

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双缸电液提升系统的鲁棒输出反馈同步控制

机床与液压 2011年第19期39卷 10-15页

作者：梅志松焦晓红刘晓飞燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

为了提高双缸液压驱动提升系统实际运行中的鲁棒稳定性和动静态性能,提出一种基于降维观测器的鲁棒输出反馈同步控制方案。该控制器是针对液压缸速度不易测量和实际系统的完整非线性动态模型存在参数不确定性及外部干扰的情况而设计的,... 详细信息

为了提高双缸液压驱动提升系统实际运行中的鲁棒稳定性和动静态性能,提出一种基于降维观测器的鲁棒输出反馈同步控制方案。该控制器是针对液压缸速度不易测量和实际系统的完整非线性动态模型存在参数不确定性及外部干扰的情况而设计的,并且为了提高两缸的同步性,同步控制设计中引入两活塞位置同步误差的积分作为系统的附加状态。所设计的控制器理论上保证了无速度传感器的提升系统即使在非线性外界扰动和参数不确定的影响下,液压活塞的位置、速度误差和同步误差仍均能渐近收敛到零。仿真研究结果也验证了所提出的控制方法的有效性。

关键词：液压驱动系统运动同步鲁棒控制降维观测器