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内孤立波作用下航行体“掉深”控制的水动力特性及运动响应研究

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中国造船 2024年第1期65卷 249-255页

作者：程路杜鹏张淼李卓越唐子建西北工业大学航海学院西安710072

为有效避免航行体在航行过程中发生“掉深”,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程及m Kd V理论建立了内孤立波数值水槽,研究了密度跃层以下不同潜深的悬浮航行体与内孤立波的相互作用,并对航行体采用不同参数的pd控制。与未施加控制的航行... 详细信息

为有效避免航行体在航行过程中发生“掉深”,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程及m Kd V理论建立了内孤立波数值水槽,研究了密度跃层以下不同潜深的悬浮航行体与内孤立波的相互作用,并对航行体采用不同参数的pd控制。与未施加控制的航行体对比,探究其控制效果及航行体的水动力特性和运动响应。研究结果表明:航行体“掉深”主要是由垂向位移和俯仰角快速增加造成的,对航行体施加控制的参数不同,控制效果也不一样,内孤立波通过后,施加控制航行体的垂向速度在零附近波动,垂荡位移得到有效抑制;控制后航行体的俯仰角可减小到未控制时的1/15,且施加控制后航行体的俯仰角均可控制在0.2 rad以下。

关键词：内孤立波水动力特性运动响应 pd控制掉深

基于pd-滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制

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航空制造技术 2024年第1期67卷 28-37页

作者：宋清华李振民杨欣宇马海峰山东大学机械工程学院济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061

针对工件柔性主导的薄壁件铣削颤振问题,提出了一种基于pd–滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制方法。首先设计了只需位移测量的主动控制算法,基于滑模控制理论处理系统参数不确定性和外部扰动,通过动态补偿器对未知切削状态进行在线... 详细信息

针对工件柔性主导的薄壁件铣削颤振问题,提出了一种基于pd–滑模耦合算法的压电智能薄板颤振抑制方法。首先设计了只需位移测量的主动控制算法,基于滑模控制理论处理系统参数不确定性和外部扰动,通过动态补偿器对未知切削状态进行在线近似和补偿;为解决传感误差和系统时滞问题,在滑模控制器中进一步耦合了时空依变pd控制模型,借助ABAQUS仿真拟合控制参数时变函数;最后设计了一套薄壁件主动控制装置,试验结果显示采用主动控制可有效抑制薄壁件铣削颤振,验证了控制方法的可行性。

关键词： pd控制颤振滑模控制铣削压电智能薄板主动控制

基于Vicsek分形结构的智能航天器集群在轨组装动力学与控制

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动力学与控制学报 2024年第3期22卷 34-42页

作者：潘星熠陈提南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

由于目前运载火箭运输能力的局限性,超大型空间结构往往无法采用折叠收拢发射入轨、在轨展开的方式完成搭建,而在轨组装是实现超大型空间结构的有效途径.本文受Vicsek分形结构启发设计了一种空间超大型结构,并基于智能航天器集群提出了... 详细信息

由于目前运载火箭运输能力的局限性,超大型空间结构往往无法采用折叠收拢发射入轨、在轨展开的方式完成搭建,而在轨组装是实现超大型空间结构的有效途径.本文受Vicsek分形结构启发设计了一种空间超大型结构,并基于智能航天器集群提出了相应的在轨组装控制策略.首先,针对在轨组装过程中航天器的位置和姿态运动描述问题,建立了刚性航天器的位置和姿态动力学方程并导出追踪航天器与目标航天器的相对运动参数.其次,以Vicsek分形结构为基础设计了125个航天器分阶段组装规划,将每个阶段分为预组装和完全组装两个过程.在预组装环节,控制追踪航天器使其和目标航天器达到较为接近的相对距离并且保持相对静止;在完成预组装后,控制器驱动追踪航天器缓慢逼近目标航天器,使得两航天器完全对接.针对预组装环节复合了一个避撞控制器与pd控制器,在缓慢对接环节仅采用了pd控制策略.最后通过数值仿真验证了所提出的控制策略的有效性.

关键词：在轨组装 pd控制位姿控制 Vicsek分形结构

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一种估计外力矩的机器人直接示教方法

机械设计与制造 2024年第4期398卷 268-272页

作者：王振斌李笑武交峰广州启帆工业机器人有限公司广东广州510700 广东工业大学机电工程学院广东广州510006

为了解决机器人直接示教灵活性、柔顺性低和成本高等问题,提出一种估计外力矩的机器人直接示教方法。基于广义动量的力矩观测器和导纳、pd控制方案,采用辨识得到的连杆重力与关节摩擦力模型,实现无力矩传感器的机器人直接示教。首先,对... 详细信息

为了解决机器人直接示教灵活性、柔顺性低和成本高等问题,提出一种估计外力矩的机器人直接示教方法。基于广义动量的力矩观测器和导纳、pd控制方案,采用辨识得到的连杆重力与关节摩擦力模型,实现无力矩传感器的机器人直接示教。首先,对机器人关节进行实时的重力和摩擦力力矩补偿;然后,通过基于广义动量的力矩观测器,观测操作者拖动机器人运动的外力矩;最后,利用导纳控制,将观测的外力矩转换成关节期望运动轨迹,通过pd控制,将期望运动轨迹转化为补偿给关节的估计外力矩,从而实现机器人的直接示教。实验结果验证了该方法的有效性。研究结果可为无力矩传感器的机器人直接示教方案设计提供指导。

关键词：机器人直接示教力矩观测器参数辨识导纳控制 pd控制

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下肢外骨骼助行机器人滑模pd控制研究

中国生物医学工程学报 2022年第5期41卷 621-625页

作者：邢文琪郭旭东肖建如许炜魏强生刘健南上海理工大学健康科学与工程学院上海200082 上海市长征医院骨肿瘤科上海200001

穿戴式下肢外骨骼助行机器人可以辅助下肢运动有障碍者进行康复训练,助其实现正常行走。首先确定系统自由度个数,并基于拉格朗日法建立动力学模型。为提高多关节协调运动的控制精度以实现拟人化步态,研究了基于滑模函数补偿的pd控制算... 详细信息

穿戴式下肢外骨骼助行机器人可以辅助下肢运动有障碍者进行康复训练,助其实现正常行走。首先确定系统自由度个数,并基于拉格朗日法建立动力学模型。为提高多关节协调运动的控制精度以实现拟人化步态,研究了基于滑模函数补偿的pd控制算法。通过Matlab-Simulink仿真,对比分析了pd算法和滑模pd算法,获得了两种算法下髋、膝关节角位移及角速度控制曲线,并计算不同算法的跟踪误差。结果表明,相对于常规的pd控制算法,基于滑模函数补偿的pd控制算法具有更好的精度和稳定性,且响应速度快;以12 s周期为例,在有扰动的情况下,滑模pd控制比pd控制提前约3 s达到稳定。将滑模pd控制算法用于下肢外骨骼机器人的步态控制,可提高控制精度和响应速度。

关键词：穿戴式下肢外骨骼机器人动力学模型滑模函数补偿 pd控制

基于遗传算法的QUBE-Servo2倒立摆系统pd参数整定

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吉林大学学报(信息科学版) 2024年

作者：孙慧慧栾卉王沁怡宋元春尹佳欣吉林大学仪器科学与电气工程学院吉林大学国家地球物理探测仪器工程技术研究中心

针对倒立摆pd(Proportion Differentiation)控制器参数选取的传统试凑法具有主观性强,系统响应能力不佳等问题,采用遗传算法整定控制器参数,进行模型仿真分析并最终运行于(QUBE-Servo2旋转倒立摆实验系统。实验表明,相比于试凑法,用遗... 详细信息

针对倒立摆pd(Proportion Differentiation)控制器参数选取的传统试凑法具有主观性强,系统响应能力不佳等问题,采用遗传算法整定控制器参数,进行模型仿真分析并最终运行于(QUBE-Servo2旋转倒立摆实验系统。实验表明,相比于试凑法,用遗传算法得到的pd控制器参数使系统的响应性能进一步优化,且不受主观经验限制,摆杆和摆臂的稳态误差都在±0.01 rad以内。

关键词：旋转倒立摆数学模型 pd控制遗传算法

基于pd控制算法与Isight系数优化的无人机轨迹跟踪

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兵器装备工程学报 2022年第12期43卷 188-193页

作者：柳文林潘子双崔凯凯海军航空大学航空基础学院山东烟台264001 92942部队北京100161

建立了无人机飞行动力学模型,设计了pd控制算法对无人机进行轨迹跟踪控制;基于Isight软件将多岛遗传算法和序列二次规划法相结合,对pd控制系数进行了优化调节,获得了较好的控制效果;对优化所得结果进行了仿真验证。仿真结果表明,pd控制... 详细信息

建立了无人机飞行动力学模型,设计了pd控制算法对无人机进行轨迹跟踪控制;基于Isight软件将多岛遗传算法和序列二次规划法相结合,对pd控制系数进行了优化调节,获得了较好的控制效果;对优化所得结果进行了仿真验证。仿真结果表明,pd控制算法可以较好地实现对无人机的轨迹跟踪控制,位置误差与速度误差最大值基本为0,组合优化方法可以提高参数寻优效果,可将代价函数减小2.9%。

关键词：无人机轨迹跟踪 pd控制系数优化 Isight软件

基于改进模糊自适应补偿的柔性关节机器人pd控制

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机床与液压 2023年第3期51卷 1-5页

作者：郭俊财牛军川谢冰冰山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

针对柔性关节机器人具有不确定性、轨迹跟踪精度低和抖动的问题,提出一种改进模糊自适应补偿的pd控制方法。该方法在原有模糊自适应控制和pd控制的基础上进行改进,采用改进模糊自适应控制对pd控制进行补偿,以提高存在不确定性条件下的... 详细信息

针对柔性关节机器人具有不确定性、轨迹跟踪精度低和抖动的问题,提出一种改进模糊自适应补偿的pd控制方法。该方法在原有模糊自适应控制和pd控制的基础上进行改进,采用改进模糊自适应控制对pd控制进行补偿,以提高存在不确定性条件下的关节轨迹跟踪精度并抑制抖动。通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明:新型控制器具有良好的自适应能力,与传统pd控制和模糊自适应控制相比,新型控制策略显著提高了关节的轨迹跟踪精度并在一定程度上抑制了关节抖动。

关键词：机器人柔性关节不确定性改进模糊自适应控制 pd控制

全向移动机器人的神经滑模自适应pd跟踪控制

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机械传动 2023年第11期47卷 9-13,21页

作者：张凯文李国丽许家紫王群京文彦安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601

针对四轮全向机器人数学模型中未知因数的干扰,提出了一种基于神经滑模的比例微分(Proportional plus Derivative,pd)自适应跟踪控制策略。首先,对机器人的动力学模型进行分析;其次,利用反步轨迹跟踪控制器得到虚拟速度,基于虚拟输入与... 详细信息

针对四轮全向机器人数学模型中未知因数的干扰,提出了一种基于神经滑模的比例微分(Proportional plus Derivative,pd)自适应跟踪控制策略。首先,对机器人的动力学模型进行分析;其次,利用反步轨迹跟踪控制器得到虚拟速度,基于虚拟输入与实际输入的误差设计pd控制器;接着,采用神经网络来逼近动力学模型中的不确定性,并利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性。仿真和实验结果表明,该控制策略具有有效性。

关键词：轨迹跟踪全向移动机器人神经网络自适应控制 pd控制