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基于改进非线性趋近律的桥式起重机滑模控制 预览
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作者 王杰 强宝民 +1 位作者 何祯鑫 杜文正 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第7期148-152,175共6页
针对二维定绳长欠驱动桥式起重机系统的定位与防摆问题,提出了一种基于趋近律的滑模控制方法。通过采用分层滑模控制,对起重机的两个子系统分别设计滑模面,并求取等效控制量;之后组合成第二级滑模面,将非线性趋近律引入控制系统并求取... 针对二维定绳长欠驱动桥式起重机系统的定位与防摆问题,提出了一种基于趋近律的滑模控制方法。通过采用分层滑模控制,对起重机的两个子系统分别设计滑模面,并求取等效控制量;之后组合成第二级滑模面,将非线性趋近律引入控制系统并求取切换控制量,最终得到系统控制输入量。通过仿真实验研究,证明了设计的控制方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 桥式起重机 欠驱动系统 分层滑模控制 非线性趋近律
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基于浸入和不变技术的非线性跟踪控制 预览
2
作者 李晓静 吴爱国 张兆龙 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期73-78,共6页
为实现欠驱动四旋翼飞行器的位置及偏航渐近跟踪,本文基于浸入和不变技术(immersion and invariance,I&I)提出非线性跟踪控制方法.针对四旋翼飞行器的欠驱动特性,设计了内/外环分别为姿态和位置的双闭环结构,并采用浸入和不变技术... 为实现欠驱动四旋翼飞行器的位置及偏航渐近跟踪,本文基于浸入和不变技术(immersion and invariance,I&I)提出非线性跟踪控制方法.针对四旋翼飞行器的欠驱动特性,设计了内/外环分别为姿态和位置的双闭环结构,并采用浸入和不变技术构建内/外环的稳定跟踪控制器,利用李雅普诺夫定理保证闭环系统的渐近稳定性.最后,在MATLAB/Simulink环境下进行数值仿真,验证了I&I控制方案的有效性. 展开更多
关键词 欠驱动系统 四旋翼飞行器 非线性控制 渐近跟踪
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垂直欠驱动TORA系统的仿真实验 预览
3
作者 赵海滨 颜世玉 +2 位作者 陆志国 刘冲 于清文 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第5期94-97,共4页
根据垂直欠驱动TORA系统的动力学方程,建立仿真模型。设计了高通滤波器,通过对小球的角度进行高通滤波,来获取小球的伪角速度。通过小球的角度反馈进行TORA系统的PD控制。采用Matlab/Simulink软件设计了TORA系统的仿真实验系统。最后,... 根据垂直欠驱动TORA系统的动力学方程,建立仿真模型。设计了高通滤波器,通过对小球的角度进行高通滤波,来获取小球的伪角速度。通过小球的角度反馈进行TORA系统的PD控制。采用Matlab/Simulink软件设计了TORA系统的仿真实验系统。最后,对仿真的结果进行了分析。该仿真实验能够加深学生对欠驱动系统的理论、仿真和控制等内容的理解,有利于培养学生的实际编程能力,激发他们的学习兴趣。 展开更多
关键词 欠驱动系统 旋转激励平移振荡器 PD控制器 高通滤波器
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基于变胞理论的欠驱动清除机构设计及控制研究
4
作者 周云婵 张利霞 +2 位作者 张翠霞 王学智 肖浩浩 《仪表技术》 2019年第5期34-36,共3页
针对高压输电线路清除杂物的机器人清除机构复杂、整体质量大、控制困难,采用变胞理论设计了一种欠驱动杂物清除机构。根据清除机构不同的工作阶段推导出该机构的变胞方程,以变胞方程为基础,对机器人清除结构进行控制实验,实验结果验证... 针对高压输电线路清除杂物的机器人清除机构复杂、整体质量大、控制困难,采用变胞理论设计了一种欠驱动杂物清除机构。根据清除机构不同的工作阶段推导出该机构的变胞方程,以变胞方程为基础,对机器人清除结构进行控制实验,实验结果验证清除机构具有合理性。 展开更多
关键词 清除机构 变胞理论 欠驱动 控制系统
采用改进的LQR进行Pendubot系统的平衡控制 预览
5
作者 赵海滨 刘冲 +2 位作者 陆志国 于清文 颜世玉 《机械与电子》 2018年第2期77-80,共4页
对于非线性、强耦合的欠驱动两杆机器人Pendubot,采用改进的线性二次型调节器(LQR)进行不稳定平衡位置的平衡控制。首先,对Pendubot系统的动力学方程进行分析,并在平衡位置进行线性化。然后,平衡状态下力矩不为0的平衡位置进行控... 对于非线性、强耦合的欠驱动两杆机器人Pendubot,采用改进的线性二次型调节器(LQR)进行不稳定平衡位置的平衡控制。首先,对Pendubot系统的动力学方程进行分析,并在平衡位置进行线性化。然后,平衡状态下力矩不为0的平衡位置进行控制时,对LQR控制器进行改进,设计了一个补偿参数,并给出了补偿参数的详细计算方法。最后,采用建立系统的仿真模型,并通过仿真实验进行验证。实验结果表明,改进的LQR方法能够使系统稳定在设置的平衡位置. 展开更多
关键词 Pendubot系统 欠驱动系统 二次型调节器 非线性系统 平衡控制
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欠驱动VTOL飞行器非线性信息融合控制 被引量:1
6
作者 赵宾 高春雷 胡洲 《航天控制》 CSCD 北大核心 2018年第3期27-32,39共7页
针对垂直起降(vertical take-off and landing,VTOL)飞行器在悬停模型下的控制问题,提出了一种非线性信息融合控制方法。首先通过可逆非线性变换引入新的控制量,实现对VTOL飞行器横向运动和垂向运动的解耦,然后利用非线性信息融合估... 针对垂直起降(vertical take-off and landing,VTOL)飞行器在悬停模型下的控制问题,提出了一种非线性信息融合控制方法。首先通过可逆非线性变换引入新的控制量,实现对VTOL飞行器横向运动和垂向运动的解耦,然后利用非线性信息融合估计定理融合飞行器的期望跟踪轨迹和控制能量的软约束信息,以及状态方程和输出方程的硬约束信息,获得关于飞行器控制量的最优估计。信息融合控制方法基于被控对象的离散模型设计,具有易于实现的特点。仿真结果表明,非线性信息融合算法具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 信息融合控制 非线性离散系统 垂直起降飞行器 欠驱动系统
四旋翼飞行器平台控制算法比较研究 预览 被引量:1
7
作者 岁林栋 卢旺 《软件导刊》 2018年第9期175-179,184共6页
针对四旋翼飞行器欠驱动系统,设计一个自适应滑模控制器,该控制器能有效减小系统不确定性的影响以及滑模控制器在系统控制过程中产生的抖振.对飞行器进行数学建模,推导出系统的动力学方程,根据李雅普诺夫理论推导得到自适应滑模控制器... 针对四旋翼飞行器欠驱动系统,设计一个自适应滑模控制器,该控制器能有效减小系统不确定性的影响以及滑模控制器在系统控制过程中产生的抖振.对飞行器进行数学建模,推导出系统的动力学方程,根据李雅普诺夫理论推导得到自适应滑模控制器的表达式,并证明了其稳定性.MATLAB仿真与实验平台测试结果表明,该自适应滑模控制器与传统的PID及普通滑模控制器相比,具有响应速度快、抖振小、鲁棒性强等特点. 展开更多
关键词 四旋翼飞行器 滑模控制 欠驱动系统 自适应控制
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高压输电线路清杂物机器人清除机构设计及其控制系统 预览
8
作者 杨志成 冯豫韬 +2 位作者 孙力红 林志英 张利霞 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2018年第9期76-81,共6页
设计一种可以为高压输电线路清除杂物的机器人,其主体包括机械机构和控制系统。根据高压输电线路清除杂物作业需求,设计了清除杂物机器人的机械机构。由于清除机构机械自由度高、整体质量大,给机器人越障带来困难。采用欠驱动的设计... 设计一种可以为高压输电线路清除杂物的机器人,其主体包括机械机构和控制系统。根据高压输电线路清除杂物作业需求,设计了清除杂物机器人的机械机构。由于清除机构机械自由度高、整体质量大,给机器人越障带来困难。采用欠驱动的设计思想,对清除机构进行优化设计,以减少驱动电动机个数,达到机器人整体质量下降的目的,为缓解机器人越障困难提供方法。根据清除杂物控制要求,对机器人控制系统的软件、硬件进行设计,利用S3C6410单片机对机器人清除机构进行试验,试验结果符合设计要求。 展开更多
关键词 高压输电 清除机构 机器人 优化设计 欠驱动设计 控制系统 单片机
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电动力绳系离轨系统电流与拉力混合展开控制
9
作者 黄静 刘刚 +1 位作者 朱东方 孙禄君 《航空学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期204-213,共10页
电动力绳系离轨系统是一种典型的空间碎片主动消除技术,本文针对电动力绳离轨系统在初始阶段展开的控制问题,仅通过调节有限的系绳张力与电流,不依赖其他推进器,将导电系绳释放至期望长度并抑制系绳的摆动。首先,采用倾斜偶极子地磁场模... 电动力绳系离轨系统是一种典型的空间碎片主动消除技术,本文针对电动力绳离轨系统在初始阶段展开的控制问题,仅通过调节有限的系绳张力与电流,不依赖其他推进器,将导电系绳释放至期望长度并抑制系绳的摆动。首先,采用倾斜偶极子地磁场模型,建立考虑系绳质量的近地轨道二体电动力绳系卫星系统动力学模型;其次,在系绳张力与电流存在约束的条件下,采用反步法结合抗饱和辅助函数解决控制输入受限问题,并引入动态尺度广义逆实现了欠驱动电动力绳系统展开稳定控制问题;然后,应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的稳定性;最后,在MATLAB/SIMULINK平台上进行了仿真验证。结果表明:通过调节系绳张力与电流,可以将系绳释放到指定位置,同时控制输入满足约束条件。 展开更多
关键词 电动力绳系 欠驱动系统 展开控制 反步法 控制饱和
Stability Analysis of an Underactuated Autonomous Underwater Vehicle Using Extended-Routh's Stability Method
10
作者 Basant Kumar Sahu Bidyadhar Subudhi Madan Mohan Gupta 《国际自动化与计算杂志:英文版》 EI CSCD 2018年第3期299-309,共11页
关键词 稳定性分析 车辆使用 定性方法 水下 自治 系统动力学 LYAPUNOV 水动力学
基于位置约束的两轮驱动机器人路径跟踪控制方法 预览
11
作者 朱欣华 王健 +2 位作者 郭民环 姚速瑞 苏岩 《中国惯性技术学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期680-685,共6页
两轮驱动机器人的应用越来越广泛,但由于两轮驱动机器人属于欠驱动系统,输入量不能使机器人按任意轨迹运动,因此较难控制。针对两轮驱动机器人的路径跟踪控制问题,分析了两轮驱动机器人运动模型,提出了一种新的路径跟踪控制方法。通过... 两轮驱动机器人的应用越来越广泛,但由于两轮驱动机器人属于欠驱动系统,输入量不能使机器人按任意轨迹运动,因此较难控制。针对两轮驱动机器人的路径跟踪控制问题,分析了两轮驱动机器人运动模型,提出了一种新的路径跟踪控制方法。通过左右轮的双闭环PID控制来约束两轮机器人的速度和位姿,同时,在期望路径附近建立矢量场,引入位置约束,促使两轮机器人在偏离期望路径时能够快速回归,完成路径跟踪任务。搭建了两轮驱动机器人硬件实验平台,实现了两轮驱动机器人的路径跟踪控制。实验结果表明,两轮驱动机器人能够准确跟踪期望路径,对于设置的一种较复杂路径跟踪实验,得出的各跟踪点的相对误差的均方差为0.86%,最大相对误差为3.64%。 展开更多
关键词 两轮驱动机器人 欠驱动系统 双闭环PID 矢量场 路径跟踪控制
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基于遗传算法的四旋翼PID控制器参数整定 预览
12
作者 郑重 孙瑞华 +1 位作者 李怡卓 蔡敏怡 《现代制造技术与装备》 2018年第5期172-173,共2页
四旋翼作为典型的欠驱动系统,传统情况主要依靠PID控制器进行控制,PID控制器参数对于四旋翼飞行静态性能和动态性能均有较大影响.提出一种基于遗传算法的四旋翼PID控制器参数整定方法,利用遗传算法良好的寻优特性,结合四旋翼自身动力学... 四旋翼作为典型的欠驱动系统,传统情况主要依靠PID控制器进行控制,PID控制器参数对于四旋翼飞行静态性能和动态性能均有较大影响.提出一种基于遗传算法的四旋翼PID控制器参数整定方法,利用遗传算法良好的寻优特性,结合四旋翼自身动力学方程,对传统的四旋翼模糊PID控制器进行参数优化,并通过MATLAB的SIMULINK工具箱仿真验证优化结果的稳定性. 展开更多
关键词 四旋翼 欠驱动系统 遗传算法 SIMULINK 鲁棒性
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基于能量的水平TORA系统的控制 预览
13
作者 赵海滨 陆志国 +2 位作者 刘冲 颜世玉 于清文 《机械与电子》 2017年第10期69-72,共4页
针对具有旋转激励的平移振荡器(TORA)的控制问题,首先对水平TORA系统和垂直TORA系统的动力学方程和平衡位置等进行了比较分析,然后对水平TORA系统的特点、能量和无源性等进行研究,并根据系统的无源性,通过李亚普诺夫函数,采用基于能... 针对具有旋转激励的平移振荡器(TORA)的控制问题,首先对水平TORA系统和垂直TORA系统的动力学方程和平衡位置等进行了比较分析,然后对水平TORA系统的特点、能量和无源性等进行研究,并根据系统的无源性,通过李亚普诺夫函数,采用基于能量的方法设计了水平TORA系统的控制器。最后,将控制器用于典型的水平TORA系统的控制,并将系统稳定在两个不同的平衡位置(小球的角度分别为0和π/6),通过数值仿真证明了该控制器的有效性。 展开更多
关键词 TORA系统 李亚普诺夫方法 欠驱动系统 非线性控制
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Path planning of a free-floating space robot based on the degree of controllability
14
作者 HUANG XingHong JIA YingHong XU ShiJie 《中国科学:技术科学英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第2期251-263,共13页
计划算法的一条有效、更有效的路径为一个运动学上地非冗余的免费漂浮的空格机器人(FFSR ) 被开发由为 underactuated 系统建议可控制性(文档) 的度的一个概念的系统。文档概念为充分利用内部 couplings 然后完成更好的控制效果被建议... 计划算法的一条有效、更有效的路径为一个运动学上地非冗余的免费漂浮的空格机器人(FFSR ) 被开发由为 underactuated 系统建议可控制性(文档) 的度的一个概念的系统。文档概念为充分利用内部 couplings 然后完成更好的控制效果被建议,由测量 DOC 的可控制性测量的某个定义列在后面,基于获得一个明确、有限的相等的仿射的系统和单个值分解。当获得相等的系统时,为 FFSR 系统产生的谎言代数学的 nilpotent 近似的一个简单方法被直接泰勒扩大提出。以后, large-controllability-measurement (最小公倍数) 名字的路径被加权的 A 寻找 * 算法,和一个最佳的自我校正方法被设计近似追踪名字的路径,产出一条有效 underactuated 路径。建议策略成功地避免在以前的计划路径的计划固有的无效的缺点,它由于内部 couplings,和解说性的数字例子表演的疏忽是它的功效。 展开更多
关键词 机器人路径规划 自由漂浮 可控度 空间 欠驱动系统 机器人运动学 路径规划算法 等效系统
一类欠驱动机械系统基于趋近律的分级滑模控制 被引量:3
15
作者 于涛 杨昆 赵伟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第9期1774-1780,共7页
针对一类二自由度欠驱动机械系统,提出了一种基于趋近律法的分级滑模控制策略。该控制策略的基本原理是将一种非线性趋近律引入到系统的控制机制中,该趋近律能够动态地适应被控系统滑动面的变化,可使控制器保持良好性能并削弱系统的抖... 针对一类二自由度欠驱动机械系统,提出了一种基于趋近律法的分级滑模控制策略。该控制策略的基本原理是将一种非线性趋近律引入到系统的控制机制中,该趋近律能够动态地适应被控系统滑动面的变化,可使控制器保持良好性能并削弱系统的抖振。所提控制策略首先将整个系统划分成2个子系统,并对各子系统分别定义第一级滑动面。然后将第一级各滑动面组合成第二级滑动面,并利用第一级各滑动面的等效控制量来构造滑模控制律。基于第二级滑动面和提出的趋近律来求取系统的切换控制量,从而最终获得系统的控制输入量。从理论上分析了闭环系统的稳定性,并通过车摆系统的仿真实验验证了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 欠驱动系统 趋近律 分级滑模控制 抖振
基于滤波器的桥式起重机无源滑模防摆控制研究 预览
16
作者 陈志梅 高武龙 张井岗 《自动化仪表》 CAS 2017年第9期5-9,共5页
桥式起重机防摆控制系统具有高度非线性、欠驱动特性,定位和摆角相互影响,绳长和负载质量经常变化,且存在空气阻尼和摩擦等不确定性因素,因此,常规的线性防摆控制方法往往防摆效果不理想。针对上述问题,在考虑负载的提升过程及绳长的变... 桥式起重机防摆控制系统具有高度非线性、欠驱动特性,定位和摆角相互影响,绳长和负载质量经常变化,且存在空气阻尼和摩擦等不确定性因素,因此,常规的线性防摆控制方法往往防摆效果不理想。针对上述问题,在考虑负载的提升过程及绳长的变化前提下,建立了欧拉-拉格朗日三维误差系统;通过对系统进行无源性分析,结合无源控制和滑模控制各自的优点,设计了基于滤波器的无源滑模控制器,构造了Lyapunov能量函数且证明了其稳定性。防摆控制系统结构简单,不但消除了滑模控制高频抖振现象,使得系统渐近稳定,而且有效地实现了小车的快速定位和负载的有效防摆,提高了系统的鲁棒性,改善了系统的控制性能。仿真结果验证了控制方案的正确性和有效性。 展开更多
关键词 无源控制 滑模控制 反馈补偿 Lyapunov能量函数 PID 桥式起重机 欠驱动系统 滤波器
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基于非线性速度观测器的欠驱动VTOL滑模控制 预览 被引量:2
17
作者 侯明冬 徐国钰 尹四倍 《齐鲁工业大学学报:自然科学版》 2016年第3期59-65,共7页
针对具有外界输入干扰的欠驱动垂直起降飞行器( VTOL)模型,在无速度传感器或者速度传感器失效的情形下,提出一种新的基于非线性速度观测器的欠驱动VTOL滑模控制方法。首先,在考虑存在输入干扰向量的情况下,推导得到基于加速度扰... 针对具有外界输入干扰的欠驱动垂直起降飞行器( VTOL)模型,在无速度传感器或者速度传感器失效的情形下,提出一种新的基于非线性速度观测器的欠驱动VTOL滑模控制方法。首先,在考虑存在输入干扰向量的情况下,推导得到基于加速度扰动向量的垂直起降系统的一般形式,基于此形式采用非线性速度观测器估计系统未知状态。然后,对VTOL飞行器模型进行了四次解耦变换,将包含扰动信息的VTOL模型变换成一类欠驱动系统的标准模型,并设计滑模控制器。理论分析和仿真表明,上述方法能降低对系统状态的测量要求,简化控制系统的设计过程,并保证VTOL飞行器能够快速跟踪预定轨迹,且对输入干扰的不确定性具有鲁棒性。 展开更多
关键词 欠驱动系统 VTOL 速度观测器 滑模控制 轨迹跟踪
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基于滑模控制的充液航天器燃料晃动抑制研究 预览 被引量:2
18
作者 顾黄兴 齐瑞云 《动力学与控制学报》 2015年第2期138-143,共6页
考虑一类带液体燃料的航天器,由于航天器控制自身姿态的同时,还需要抑制液体燃料的晃动,使得系统整体表现为一个欠驱动系统.针对给出的物理模型,将其转化为一定形式的标准型,并对模型的特性进行了分析验证,最后采用一种适用于一... 考虑一类带液体燃料的航天器,由于航天器控制自身姿态的同时,还需要抑制液体燃料的晃动,使得系统整体表现为一个欠驱动系统.针对给出的物理模型,将其转化为一定形式的标准型,并对模型的特性进行了分析验证,最后采用一种适用于一类欠驱动系统的滑模控制方法来进行控制器的设计.由系统的稳定性分析可以看出,设计的控制器可以使系统的一些状态量达到平衡点,而剩下的状态量在系统自身特性的作用下,也能够达到平衡点,进而使整个航天器系统渐近稳定.仿真结果证明了控制器的有效性和可行性. 展开更多
关键词 充液航天器 姿态控制 欠驱动系统 滑模控制 非线性系统
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欠驱动直连式三体绳系卫星非线性姿态跟踪控制 被引量:2
19
作者 黄静 李传江 马广富 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1995-2004,共10页
针对存在外部有界干扰和控制饱和的欠驱动直连式三体旋转绳系卫星系统姿态跟踪控制问题,提出了一种分布式非线性控制方法。首先考虑单体欠驱动绳系卫星姿态模型,由于其复杂的非完整动力学特性,应用微分同胚映射的方法先将模型进行转换,... 针对存在外部有界干扰和控制饱和的欠驱动直连式三体旋转绳系卫星系统姿态跟踪控制问题,提出了一种分布式非线性控制方法。首先考虑单体欠驱动绳系卫星姿态模型,由于其复杂的非完整动力学特性,应用微分同胚映射的方法先将模型进行转换,进一步基于反步法设计了欠驱动姿态跟踪滑模控制器,并结合抗饱和方法解决了控制受限的问题。然后应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的一致最终有界性。进一步考虑绳系卫星系统的运动同步性,将欠驱动单体绳系卫星姿态控制器设计扩展至直连式三体绳系卫星姿态系统,设计了分布式欠驱动非线性控制器。最后进行了数学仿真,验证了本文所设计控制方法的有效性。 展开更多
关键词 绳系卫星 欠驱动系统 姿态控制 鲁棒控制 控制饱和
车轨长度受限的并行双摆能量控制 预览 被引量:3
20
作者 武玉强 朱成龙 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1254-1260,共7页
采用牛顿-欧拉方法建立并行二级倒立双摆系统的数学模型.针对车轨长度受限的并行二级倒立摆系统,本文提出了一种基于能量控制思想和直接李雅普诺夫函数方法的摆起控制策略.所设计的控制器保证了小车的速度收敛到零和摆杆在达到垂直向上... 采用牛顿-欧拉方法建立并行二级倒立双摆系统的数学模型.针对车轨长度受限的并行二级倒立摆系统,本文提出了一种基于能量控制思想和直接李雅普诺夫函数方法的摆起控制策略.所设计的控制器保证了小车的速度收敛到零和摆杆在达到垂直向上的位置时摆杆的能量为零.同时,它能实现对并行双摆的稳摆控制.控制器简单易行,参数调节方便.在并行二级倒立摆摆起控制器设计的基础上,简述了三级车摆的摆起控制器设计过程.最后,通过计算机仿真验证了控制方法在工作效率和抗干扰方面能保持良好的控制性能. 展开更多
关键词 欠驱动系统 并行倒立摆 能量控制 稳定控制 轨道长度受限
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