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喷水推进式水面机器人H∞鲁棒航向跟踪控制 预览
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作者 熊俊峰 李德才 +1 位作者 何玉庆 韩建达 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期165-174,共10页
针对水面机器人(unmanned surface vehicle, USV)航向跟踪容易受到风、浪与水流干扰影响的问题,提出了一种基于线性变参(linear parameter varying, LPV)模型的H∞鲁棒航向跟踪控制器.首先从水动力学机理出发,提出了基于速度变参的LPV模... 针对水面机器人(unmanned surface vehicle, USV)航向跟踪容易受到风、浪与水流干扰影响的问题,提出了一种基于线性变参(linear parameter varying, LPV)模型的H∞鲁棒航向跟踪控制器.首先从水动力学机理出发,提出了基于速度变参的LPV模型.然后基于提出的速度变参LPV模型,利用线性矩阵不等式设计了USV的H∞鲁棒航向控制器,用以抵抗风、浪与水流对机器人的影响.最后,在自主研发的3自由度欠驱动喷水推进式USV平台上进行了实验.实验结果表明,控制器可以实现鲁棒的航向跟踪控制. 展开更多
关键词 水面机器人 动力学建模 参数辨识 H1鲁棒控制 航向跟踪
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基于P系统的无人艇航向非线性控制器设计 预览
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作者 龚波 周永华 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第A01期50-53,共4页
针对水面无人艇(USV)在实际航行过程中的航向跟踪控制问题,设计了一种基于P系统的航向非线性控制器。首先,建立无人艇运动和环境干扰的数学模型;其次,给出无人艇航向控制器的控制律和数字实现方法;然后,考虑到该控制器需整定参数较多,... 针对水面无人艇(USV)在实际航行过程中的航向跟踪控制问题,设计了一种基于P系统的航向非线性控制器。首先,建立无人艇运动和环境干扰的数学模型;其次,给出无人艇航向控制器的控制律和数字实现方法;然后,考虑到该控制器需整定参数较多,又改进了粒子群优化算法,并在P系统的基础上设计了粒子群优化细胞型膜算法,避免了粒子群算法容易陷入局部最优的问题,提高了粒子群算法实现多参数优化的效率。最后,将方法与模糊PID控制和传统PID控制进行仿真对比,实验结果表明该方法具有抗扰能力强、响应速度快、超调量小的优点。 展开更多
关键词 无人艇 航向跟踪 P系统 非线性 粒子群优化
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无人水面艇航向跟踪控制器的设计与验证 被引量:3
3
作者 范云生 李长飞 +2 位作者 王国峰 郭晨 赵永生 《大连海事大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-7,共7页
为解决"蓝信"号无人水面艇的航向跟踪控制问题,设计并实现了一种基于模糊自适应PID的无人水面艇航向跟踪控制器.首先,建立"蓝信"号无人水面艇的数学模型,利用实船操纵数据对其参数进行辨识;其次,在辨识的USV模型基础上,设计一种模... 为解决"蓝信"号无人水面艇的航向跟踪控制问题,设计并实现了一种基于模糊自适应PID的无人水面艇航向跟踪控制器.首先,建立"蓝信"号无人水面艇的数学模型,利用实船操纵数据对其参数进行辨识;其次,在辨识的USV模型基础上,设计一种模糊自适应PID航向跟踪控制器并在干扰环境下进行仿真;最后,采用卡尔曼滤波算法对USV的姿态数据进行融合,设计并实现了"蓝信"号无人水面艇嵌入式航向跟踪控制系统的软硬件.实船验证结果表明,在实际的海洋环境干扰条件下,该航向跟踪控制器具有良好的动静态控制性能和抗干扰能力,可用于"蓝信"号无人水面艇精确和快速的航向跟踪控制. 展开更多
关键词 无人水面艇(USV) 航向跟踪 模糊自适应PID 卡尔曼滤波
四轮轮毂电动汽车航向跟踪自抗扰控制 预览 被引量:1
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作者 陈锐 宋新飞 +1 位作者 孙鹤 张强 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第5期137-140,156共5页
设计了一种用于四轮轮毂电动汽车航向跟踪的高性能控制策略,采用双层控制结构,包括直接横摆力矩制定层和转矩分配层。在直接横摆力矩制定层,分析了汽车航向的动态模型,并通过数学变换,创新性地设计了两个串联起来的自抗扰控制器,计算出... 设计了一种用于四轮轮毂电动汽车航向跟踪的高性能控制策略,采用双层控制结构,包括直接横摆力矩制定层和转矩分配层。在直接横摆力矩制定层,分析了汽车航向的动态模型,并通过数学变换,创新性地设计了两个串联起来的自抗扰控制器,计算出了跟踪设定航向角所需的附加横摆力矩;在转矩分配层,设计了转矩分配算法。通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性。 展开更多
关键词 四轮轮毂 航向跟踪 自抗扰控制 直接横摆力矩控制
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非奇异快速终端滑模控制 预览 被引量:4
5
作者 华玉龙 孙伟 +2 位作者 迟宝山 郭晓林 刘国强 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期1119-1125,共7页
现有的非奇异终端滑模控制方法和非奇异快速终端滑模控制方法都存在收敛速度缓慢以及“收敛停滞”等问题,针对这些问题提出了一种改进方法。在保证控制器非奇异的条件下将原滑模面中指数项设计参数由分数扩展到正实数域,既提高了收敛速... 现有的非奇异终端滑模控制方法和非奇异快速终端滑模控制方法都存在收敛速度缓慢以及“收敛停滞”等问题,针对这些问题提出了一种改进方法。在保证控制器非奇异的条件下将原滑模面中指数项设计参数由分数扩展到正实数域,既提高了收敛速度又扩大了参数选择的灵活性;引入快速终端趋近律,将原来的线性或指数渐近趋近改进为快速终端趋近,提高了系统状态的趋近速度;对“收敛停滞”问题产生的原因进行分析,提出了设计参数所应满足的条件。最后对某无人平台进行航向跟踪数值仿真,仿真结果验证了改进方法的有效性。 展开更多
关键词 非奇异快速终端滑模 快速终端趋近律 收敛停滞 无人平台 航向跟踪
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无人两栖平台航向跟踪控制策略研究 预览 被引量:1
6
作者 华玉龙 迟宝山 +1 位作者 孙伟 刘国强 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第1期8-11,共4页
研究一种利用自适应模糊滑模控制原理来制定无人两栖平台航向跟踪控制律的方法。首先建立无人两栖平台的操纵响应方程.并借助微分同胚变换将其转换为单输入单输出的非线性系统,然后基于自适应模糊滑模控制原理设计了航向跟踪控制器,... 研究一种利用自适应模糊滑模控制原理来制定无人两栖平台航向跟踪控制律的方法。首先建立无人两栖平台的操纵响应方程.并借助微分同胚变换将其转换为单输入单输出的非线性系统,然后基于自适应模糊滑模控制原理设计了航向跟踪控制器,并借助Lyapunov稳定性分析方法,理论分析证明了所得闭环系统全局一致稳定。最后以某无人两栖平台为例,进行了航向跟踪控制的仿真.结果表明控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 航向跟踪 无人两栖平台 自适应模糊滑模控制
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双喷水推进无人两栖平台运动模型研究 预览 被引量:3
7
作者 华玉龙 迟宝山 +1 位作者 孙伟 刘国强 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第9期37-40,44共5页
依据船舶理论中MMG分离建模的思想,通过对双喷水推进无人两栖平台的纵向及回转运动特性进行分析,建立了无人两栖平台的三自由度操纵模型,进而推导出了纵向运动以及回转运动的操纵响应方程,最后以某型双喷水推进无人两栖平台为例进行仿... 依据船舶理论中MMG分离建模的思想,通过对双喷水推进无人两栖平台的纵向及回转运动特性进行分析,建立了无人两栖平台的三自由度操纵模型,进而推导出了纵向运动以及回转运动的操纵响应方程,最后以某型双喷水推进无人两栖平台为例进行仿真实验,结果表明通过对两侧喷水推进器水门开度的协调控制可以较好地实现对预定航向的稳定跟踪,验证了纵向及回转运动操纵响应方程的正确性和有效性,为无人两栖平台进一步的路径和轨迹跟踪控制提供了依据。 展开更多
关键词 无人两栖平台 双喷水推进 操纵响应方程 航向跟踪
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一种船用太阳跟踪系统的设计 预览 被引量:1
8
作者 季本山 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第4期100-104,共5页
为提高船舶上太阳能光伏板的光电转换效率,充分利用太阳能,提出一种适用于船舶航行特点的太阳跟踪系统设计方案。在总结陆用太阳跟踪设计方案的基础上,根据船舶航行机动性大、具有摇摆特性等特征,通过GPS、陀螺罗经或磁罗经提供的船位... 为提高船舶上太阳能光伏板的光电转换效率,充分利用太阳能,提出一种适用于船舶航行特点的太阳跟踪系统设计方案。在总结陆用太阳跟踪设计方案的基础上,根据船舶航行机动性大、具有摇摆特性等特征,通过GPS、陀螺罗经或磁罗经提供的船位、时间、日期和航向信息,运用模糊控制算法完成太阳跟踪系统的粗方位跟踪,利用新型光电跟踪传感器实现方位角和高度角的精确跟踪,形成一种双轴船用太阳跟踪系统。经过实船测试,验证了跟踪系统的正确性与可行性,达到了设计目的,提高了太阳能的利用率。 展开更多
关键词 船舶工程 太阳跟踪 航向跟踪 光电跟踪 模糊控制 方位角 高度角
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Simulation and Design of Fuzzy Sliding-mode Controller for Ship Heading-tracking 预览 被引量:1
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作者 Lei Yuan Hansong Wu 《船舶与海洋工程学报:英文版》 2011年第1期 76-81,共6页
关键词 模糊滑模控制器 船舶航向控制 仿真结果 设计过程 航向跟踪 Lyapunov函数 模糊控制算法 模糊逻辑系统
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基于动态神经模糊算法的船舶航向自适应控制 预览 被引量:3
10
作者 汪洋 郭晨 +1 位作者 孙富春 沈智鹏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期 1159-1164,共6页
针对船舶航向控制中模型参数变化引起的不确定性问题,提出一种基于动态神经模糊模型(DNFM)的自适应控制算法.DNFM在学习中同时调整结构和参数,充分逼近Norrbin非线性船舶NARX模型的逆动力学.训练好的DNFM与PD控制器并联构造自适... 针对船舶航向控制中模型参数变化引起的不确定性问题,提出一种基于动态神经模糊模型(DNFM)的自适应控制算法.DNFM在学习中同时调整结构和参数,充分逼近Norrbin非线性船舶NARX模型的逆动力学.训练好的DNFM与PD控制器并联构造自适应控制器用于航向控制,且以PD控制器的输出作为自适应律的自变量,进一步在线调整DNFM的权值.以5446TEU集装箱船的航向控制仿真结果验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 动态神经模糊模型 自适应控制 航向跟踪 模糊规则
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带不确定性的船舶航向动态神经模糊跟踪控制 预览
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作者 汪洋 岳殿武 +1 位作者 郭晨 郭丽丽 《南京信息工程大学学报:自然科学版》 CAS 2009年第3期 218-222,共5页
针对常规水面船舶的航向跟踪控制中建模参数随航速时变引起的不确定性问题,提出一种基于动态神经模糊模型的控制算法.动态神经模糊模型在学习中同时调整结构和参数,充分逼近船舶的逆动力学.训练好的动态神经模糊模型作为逆控制器,与传统... 针对常规水面船舶的航向跟踪控制中建模参数随航速时变引起的不确定性问题,提出一种基于动态神经模糊模型的控制算法.动态神经模糊模型在学习中同时调整结构和参数,充分逼近船舶的逆动力学.训练好的动态神经模糊模型作为逆控制器,与传统的PD控制器并联,用于船舶航向的跟踪控制,且控制过程中能进一步调整模型权值.以5446TEU大型集装箱船为例,进行航向跟踪控制的仿真结果表明,该算法能克服建模参数不确定性的影响,快速有效地跟踪期望航向,控制效果良好. 展开更多
关键词 航向跟踪 不确定性 动态神经模糊模型 规则调整
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基于模糊控制的拖拉机转向跟踪控制研究 预览 被引量:9
12
作者 连世江 陈军 +1 位作者 贾海政 张伟华 《西北农林科技大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2009年第9期224-228,共5页
【目的】对拖拉机转向跟踪控制进行研究,寻求提高转向跟踪控制精度的方法。【方法】以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象,以车辆航向角偏差和前轮转角为输入变量,转向驱动电机转速为输出变量,设计车辆转向控制模糊控制器,并用于拖拉... 【目的】对拖拉机转向跟踪控制进行研究,寻求提高转向跟踪控制精度的方法。【方法】以福田欧豹4040型拖拉机为研究对象,以车辆航向角偏差和前轮转角为输入变量,转向驱动电机转速为输出变量,设计车辆转向控制模糊控制器,并用于拖拉机航向角的控制。【结果】拖拉机以0.53m/s的速度行驶时,航向角偏差可控制在1°以内;拖拉机在50m行驶距离内,最大横向偏差为0.16m。【结论】所设计的控制器能够满足拖拉机转向跟踪控制的要求. 展开更多
关键词 拖拉机 模糊控制 航向跟踪
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轮式农业机械自动转向控制系统研究 预览 被引量:45
13
作者 张智刚 罗锡文 李俊岭 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期 77-80,共4页
以日本久保田SPU-60型插秧机为对象进行轮式农业机械自动转向控制研究,提出了基于速度的自适应PD控制方法,利用航向偏差作为控制器输入,控制器可根据插秧机行进速度在线调整其PD参数,进而输出前轮期望偏角.仿真和试验结果表明,该方法可... 以日本久保田SPU-60型插秧机为对象进行轮式农业机械自动转向控制研究,提出了基于速度的自适应PD控制方法,利用航向偏差作为控制器输入,控制器可根据插秧机行进速度在线调整其PD参数,进而输出前轮期望偏角.仿真和试验结果表明,该方法可以较好地适应农业机械作业速度的变化,提高其转向的快速响应特性和稳定性,航向跟踪效果好.该研究为进一步开展轮式农业机械自动导航控制研究提供了依据. 展开更多
关键词 农业机械 自动转向控制 自适应控制 航向跟踪
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基于速度控制的轮式滑动转向移动机器人航向跟踪 预览 被引量:2
14
作者 熊光明 曹晓燕 +1 位作者 高峻崓 陆际联 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期 663-666,共4页
针对轮式滑动转向移动机器人(WSMR)航向跟踪困难的问题,提出了基于神经网络训练的速度控制航向跟踪算法.介绍滑动转向原理并建立模型,采用虚拟样机仿真软件ADAMS构建WSMR虚拟样机.结合Matlab采用提出的算法对样机航向跟踪进行动态仿真.... 针对轮式滑动转向移动机器人(WSMR)航向跟踪困难的问题,提出了基于神经网络训练的速度控制航向跟踪算法.介绍滑动转向原理并建立模型,采用虚拟样机仿真软件ADAMS构建WSMR虚拟样机.结合Matlab采用提出的算法对样机航向跟踪进行动态仿真.可视化的三维仿真结果表明,该算法可有效地实现航向跟踪. 展开更多
关键词 滑动转向 轮式移动机器人 航向跟踪 虚拟样机
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轮式移动机器人大转向航向跟踪控制 预览 被引量:7
15
作者 龚建伟 高峻尧 陆际联 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期 680-683,共4页
为了防止轮式移动机器人在大弯道路径跟踪时出现过度转向而引起较大跟踪误差或偏离预定路径,提出一种能适应大转向的航向跟踪控制方法,利用机器人前轮偏角的绝对方向作为控制器反馈航向.仿真实验结果表明,该方法与以机器人车体航向作为... 为了防止轮式移动机器人在大弯道路径跟踪时出现过度转向而引起较大跟踪误差或偏离预定路径,提出一种能适应大转向的航向跟踪控制方法,利用机器人前轮偏角的绝对方向作为控制器反馈航向.仿真实验结果表明,该方法与以机器人车体航向作为反馈量的常规方法相比,在大转向航向跟踪时能有效地改善系统的动态特性,减少超调和振荡,提高基于航向控制的轮式移动机器人大弯道路径跟踪性能. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 航向跟踪 大转向 航向控制
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轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法 预览 被引量:13
16
作者 龚建伟 陆际联 黄文宇 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期 193-196,279,共5页
本文提出了一种轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法,航向预估量根据机器人前轮偏角和纵向速度实时得出,预估量与机器人实际航向之和作为控制反馈航向.仿真和实验时用PID控制器和航向预估算法结合进行航向跟踪,结果表明该算法与常规PID... 本文提出了一种轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法,航向预估量根据机器人前轮偏角和纵向速度实时得出,预估量与机器人实际航向之和作为控制反馈航向.仿真和实验时用PID控制器和航向预估算法结合进行航向跟踪,结果表明该算法与常规PID算法相比,对机器人纵向速度适应范围较宽,能有效地改善控制器的动态特性,表现出了较好的自适应能力. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 自主车 侧向控制 航向跟踪 预估控制 数学模型 PID控制器
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基于状态反馈线性化和ESO的船舶航向跟踪控制
17
作者 吴瑞 杜佳璐 +1 位作者 孙玉清 李东海 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期93-99,共7页
针对船舶航向跟踪控制问题,考虑舵机伺服系统特性、船舶动态参数不确定以及未知时变环境扰动,利用状态反馈线性化原理与扩张状态观测器(ESO)的基本思想,设计船舶航向跟踪控制律.首先,对带有执行机构的船舶操纵数学模型进行非线性坐标变... 针对船舶航向跟踪控制问题,考虑舵机伺服系统特性、船舶动态参数不确定以及未知时变环境扰动,利用状态反馈线性化原理与扩张状态观测器(ESO)的基本思想,设计船舶航向跟踪控制律.首先,对带有执行机构的船舶操纵数学模型进行非线性坐标变换;然后,构造ESO,实时估计动态参数不确定和未知时变环境扰动构成的总扰动.基于上述,根据状态反馈线性化原理设计船舶航向跟踪控制律.理论分析表明,所构造的ESO估计误差渐近收敛于零,所设计的船舶航向跟踪控制律保证船舶航向跟踪闭环系统是稳定的,且使得船舶航向跟踪误差渐近收敛于零.最后,以一艘军舰为例进行仿真研究,仿真结果显示了所设计的船舶航向跟踪控制律的有效性和对扰动的鲁棒性. 展开更多
关键词 船舶航向跟踪 动态参数不确定 未知时变环境扰动 扩张状态观测器 状态反馈线性化
船舶航向跟踪系统自适应单神经网络控制
18
作者 马鹏飞 苗保彬 +1 位作者 石凡 包雄关 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2018年第7期76-80,99共6页
针对船舶航向非线性系统,考虑模型中存在的不确定性和外部干扰等未知项,设计一种基于动态面控制技术和单神经网络技术的自适应控制器。首先引入一阶低通滤波器,避开对虚拟控制律的解析求导,解决了传统后推方法中普遍存在的"计算膨胀"... 针对船舶航向非线性系统,考虑模型中存在的不确定性和外部干扰等未知项,设计一种基于动态面控制技术和单神经网络技术的自适应控制器。首先引入一阶低通滤波器,避开对虚拟控制律的解析求导,解决了传统后推方法中普遍存在的"计算膨胀"问题;然后将设计控制器过程中出现的未知部分积存到下一步,依此类推,一直到控制器设计的最后一步,仅用一个神经网络逼近器逼近系统中的未知部分;最后把神经网络权值的范数作为唯一的在线估计参数,使在线学习参数的数目显著减少。所设计的控制算法具有计算量小、结构简单及易于工程实现等特点。采用Lyapunov理论证明了系统中的信号都是半全局一致最终有界,示例仿真结果验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 船舶航向跟踪 自适应控制 神经网络控制 动态面控制 非线性鲁棒控制
一种船舶航向跟踪的混合灵敏度控制算法 预览
19
作者 钟斌 邹丑田 贾玉柱 《海军工程大学学报》 北大核心 2017年第4期103-106,共4页
针对船舶模型参数变化和环境干扰条件下的船舶航向跟踪控制问题,设计了一种基于信号的S/KS/T混合灵敏度鲁棒算法。该算法中,通过模型降阶生成了便于工程应用的控制器,该控制器的权函数参数通过遗传寻优获得。仿真分析表明:该控制算法... 针对船舶模型参数变化和环境干扰条件下的船舶航向跟踪控制问题,设计了一种基于信号的S/KS/T混合灵敏度鲁棒算法。该算法中,通过模型降阶生成了便于工程应用的控制器,该控制器的权函数参数通过遗传寻优获得。仿真分析表明:该控制算法在航速变化和各种海况下,闭环系统具有鲁棒稳定性,并且有良好的鲁棒性能。 展开更多
关键词 船舶航向跟踪 鲁棒控制 混合灵敏度
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基于模糊算法的无人驾驶压路机自动碾压控制 预览 被引量:2
20
作者 卞永明 方晓骏 +1 位作者 杨濛 赵柱 《同济大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第12期1830-1838,共9页
针对无人驾驶振动压路机在自动碾压作业时的路径跟踪误差影响整体碾压作业质量的问题,提出了基于模糊算法的路径跟踪控制方法.建立了压路机整体运动学模型和液压动力转向系统模型,设计了基于预瞄的航向跟踪算法和模糊比例-积分-微分(PI... 针对无人驾驶振动压路机在自动碾压作业时的路径跟踪误差影响整体碾压作业质量的问题,提出了基于模糊算法的路径跟踪控制方法.建立了压路机整体运动学模型和液压动力转向系统模型,设计了基于预瞄的航向跟踪算法和模糊比例-积分-微分(PID)控制器来实现对自动碾压误差的控制.通过无人驾驶压路机路径跟踪控制模型的仿真和现场自动碾压试验对自动碾压控制性能的验证,表明基于预瞄的航向跟踪模糊PID控制较普通PID控制在无人驾驶振动碾压过程中具有更好的控制性能,显示了模糊控制算法的有效性与优越性. 展开更多
关键词 无人驾驶振动压路机 铰接液压转向 基于预瞄的航向跟踪 模糊比例-积分-微分(PID)控制
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