电传飞行控制系统信号补偿技术

针对履带式移动机器人的轨迹跟踪控制问题进行研究,首先,建立了履带式移动机器人的运动学模型和跟踪误差模型;其次,设计了转速有限时间控制和线速度滑模控制的轨迹跟踪控制律,并给出了考虑运动受限作用下的控制律修正表达式;最后,基于MATLAB对所提控制律进行仿真,对比分析了不考虑运动受限情况下跟踪控制效果。结果表明,设计的跟踪控制律能够实现履带式移动机器人对圆轨迹的有效跟踪,且考虑运动受限作用的控制律更加符合实际。文章研究分析了运动受限作用对于移动机器人轨迹跟踪控制的影响,分析结果对其他移动机器人的运动控制研究具有参考价值。     

考虑运动受限的履带式移动机器人轨迹跟踪控制

针对履带式移动机器人的轨迹跟踪控制问题进行研究,首先,建立了履带式移动机器人的运动学模型和跟踪误差模型；其次,设计了转速有限时间控制和线速度滑模控制的轨迹跟踪控制律,并给出了考虑运动受限作用下的控制律修正表达式；最后,基于MATLAB对所提控制律进行仿真,对比分析了不考虑运动受限情况下跟踪控制效果;结果表明,设计的跟踪控制律能够实现履带式移动机器人对圆轨迹的有效跟踪,且考虑运动受限作用的控制律更加符合实际;文章研究分析了运动受限作用对于移动机器人轨迹跟踪控制的影响,分析结果对其他移动机器人的运动控制研究具有参考价值。     

小型履带式移动机器人控制系统设计

针对小型履带式移动机器人,设计了遥控与自主返航模式相结合的控制体系结构,并对机器人自主定位及路径跟踪技术进行重点介绍;信号正常的情况下,机器人在遥控模式下工作,信号中断后,启动自主返航模式,机器人根据路径规划的轨迹行驶到目标点;自主返航模式下,采用传感器信息融合技术提高了机器人定位精度,基于已有路径进行点跟踪控制,设计机器人跟踪控制律;基于履带式移动机器人平台及所述控制系统,对任意给定路径进行跟踪实验;结果表明,机器人可沿给定路径到达终点,且行驶轨迹光滑,验证了定位方法的精度以及跟踪控制律的有效性。该控制系统设计简单,可移植性高,可广泛应用于地面移动机器人领域。     

高超声速飞行器的滑模边界层模糊自适应控制方法研究

针对高超声速飞行器飞行过程中存在的高度非线性、强耦合、参数不确定性等问题提出了一种基于滑模边界层模糊自适应的控制方法;首先将纵向模型进行精确线性化,通过引入一个滑模边界层可调参数,在边界层外施加基于正切趋近律的准滑模控制律;在边界层内,去掉准滑模控制律,采用饱和函数法设计的控制律;边界层参数用模糊逻辑系统进行在线调节,从而消除了系统处于准滑动模态时的高频抖振;仿真结果表明:该方法在保证控制系统具有良好跟踪性能的同时,具有削弱抖振的能力和强鲁棒性。     

基于粒子群算法改进SVM的滑模控制研究

为了提高离散时间系统的控制品质以及削弱系统抖振,提出了基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)改进支持向量机(support vector machine,SVM)的滑模控制方法并进行了仿真研究;通过SVM识辨参量模型与PSO寻优处理,获得趋于理想滑模运动的趋近律参数,确保寻优处理时间短、精度高;利用PSO和SVM在线调整滑模趋近律参数,可以克服常规滑模控制中需要事先设定趋近律参数限制的弊端,加快跟踪速度,削弱系统抖振,完善控制质量;仿真实验表明,该方法可以克服因 PSO寻优过程中的寻优时间过长等不足,又可解决SVM精度不高或计算量大的缺点;该方法用于离散时间系统是可行、有效的,工程实用性强。      

SCARA机器人的模糊自适应滑模控制

为了提高SCARA机器人的轨迹跟踪控制性能,提出一种双模糊自适应滑模控制。采用一自适应模糊控制器,根据滑模到达条件对滑模切换增益进行估算,消除滑模控制中输出力矩的抖振现象,增强其对不确定性因素的适应能力。采用另一自适应模糊控制器对指数趋近律系数进行修正,改善由于大范围初始位姿产生的偏差而引起的大力矩和速度跳变问题。基于Lyapunov方法进行了稳定性证明,保证控制系统的稳定性与收敛性。仿真实验结果表明,该方法应用于SCARA机器人,跟踪效果良好并产生了平滑的力矩输出和速度输出。     

不确定非线性光电伺服系统滑模自适应控制

针对同时存在参数不确定性和结构不确定性的非线性光电伺服系统,运用自适应原理对系统的参数进行在线估计,同时提出一种改进的指数趋近律,并结合滑模控制（变结构控制）策略设计系统的滑模自适应位置控制器（APR）。以等效正弦1.2sin(0.93t)作为仿真输入,在0.45s后跟踪误差小于60μrad,表明该控制方法对此类不确定非线性系统的控制效果良好。     

一种高空拦截导弹的自适应滑模制导律设计

针对使用传统的制导律拦截高空高速机动目标效果不佳的问题,提出了自适应滑模制导律;首先给出了比例导引律的具体算法,然后采用变结构控制理论,结合时变系统的特点,应用滑模自适应趋近律的概念,设计了导弹的自适应滑模制导律,并对其进行光滑处理,削弱了绕滑模的抖动;通过具体的仿真实例,表明了该制导律有更优良的弹道性能和鲁棒性,所需的控制能量更少,脱靶量更小,制导精度更高,相比传统的比例导引律,具有更强的实用性和有效性。     

基于滑模趋近律的防空导弹垂直发射姿态控制研究

利用四元数在弹体坐标系下对垂直发射的防空导弹建立了运动方程,并在纵向通道利用小扰动线性化状态空间模型,设计了基于滑模趋近律的姿态控制律,最后建立了Simulink六自由度弹道模型并进行了数字仿真,结果表明：基于四元数的运动方程形式运行有效,基于滑模趋近律的姿态控制律可实现对防空导弹垂直发射的有效控制。     

基于模糊滑模的有限时间混沌同步实现

提出了混沌同步有限时间实现问题.应用全程滑模控制技术，选择指数型终端滑模趋近律来设计滑模控制器，以实现一类混沌系统的状态同步.该设计方案针对混沌系统的参数不确定性和外界扰动，引入模糊基函数网络，在线估计不确定性和外部扰动的界值.同时该方案消除了滑模控制的到达阶段，状态始终保持在滑模面上，并能在有限时间内趋近于原点.最后以Duffing系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性.     

基于粒子滤波和人工势场法的放射源搜寻方法

针对放射源搜寻过程中难度大、定位精度低等问题,提出了一种适用于移动机器人的自主寻源方法。该方法利用移动机器人搭载辐射探测器采集的剂量计数值,根据γ射线的衰减规律建立辐射衰减模型;在机器人前进的过程中利用粒子滤波算法对放射源的参数进行实时估计;采用高斯分布函数对重采样后的粒子进行自适应更新,保证重采样后的粒子具有多样性;根据辐射环境创建机器人路径规划模型,采用人工势场法规划机器人的自主寻源路径。实验在Matlab下进行了仿真验证,结果表明,该方法在有遮挡环境下能够搜寻到未知的单点源,同时自适应更新能够提高算法的稳定性,缩小寻源误差。     

基于预测控制的非连续路段下移动机器人的轨迹跟踪

针对非连续路段下的轨迹跟踪问题,设计了基于观测型的预测控制器。首先建立了移动机器人的运动学模型,根据机器人的运动学模型得出了其位姿误差微分方程;然后在轨迹跟踪问题的基础上,设计了系统的观测模型,通过将预测控制器与系统的观测模型结合,设计了观测型预测控制器;最后再MATLAB环境下,利用本文所设计的控制器对移动机器人在非连续路段下的轨迹跟踪问题进行仿真,并将仿真结果与PID控制器控制的仿真结果进行对比,由仿真结果可以看出,本文所设计的控制器具有很好的鲁棒性、快速性及稳定性,可适用于移动机器人的轨迹跟踪的研究。     

Nonsingular terminal sliding mode approach applied to synchronize chaotic systems with unknown parameters and nonlinear inputs

This paper deals with the design of a novel nonsingular terminal sliding mode controller for finite-time synchronization of two different chaotic systems with fully unknown parameters and nonlinear inputs.We propose a novel nonsingular terminal sliding surface and prove its finite-time convergence to zero.We assume that both the master’s and the slave’s system parameters are unknown in advance.Proper adaptation laws are derived to tackle the unknown parameters.An adaptive sliding mode control law is designed to ensure the existence of the sliding mode in finite time.We prove that both reaching and sliding mode phases are stable in finite time.An estimation of convergence time is given.Two illustrative examples show the effectiveness and usefulness of the proposed technique.It is worthwhile noticing that the introduced nonsingular terminal sliding mode can be applied to a wide variety of nonlinear control problems.     

一种基于单目视觉的移动机器人室内导航方法

针对室内导航的环境特点,提出了一种简单快速的、以踢脚线为参考目标的移动机器人室内导航方法。该方法从图像中提取踢脚线作为参考直线,通过两条直线在图像中的成像特征,提取角度和横向偏离距离作为移动机器人的状态控制输入,从而实现移动机器人的横向运动控制。该方法无需进行摄像机的外部参数标定,大大简化了计算过程,提高了视觉导航的实时性。     

一种新颖的滑模非线性比例积分混沌控制方法

一种新颖的滑模非线性比例积分控制方法（SMNPIC）被提出用于高精度驱动一类时变不确定混沌系统到任意期望轨道。SMNPIC区别于以前的滑模控制技术之处在于滑动模的一个非线性比例积分函数被包含在控制率中，因此不仅稳态误差和高频抖振都被减小，同时鲁棒性和快速性也能被保证。此外，SMNPIC实际上能被作为一类非线性PID控制器，不仅仅跟踪误差及其直到n-1阶微分被考虑，而且跟踪误差的积分也被考虑，因此有比传统PID更多的有用信息能被使用，因此更好的动静态特性能被获得。通过不确定Duffing-Holmes系统的仿真实例证实了SMNPIC用于混沌控制能获得好的性能。     

室内环境中脑控轮椅的路径跟踪控制

为了实现室内环境中脑控轮椅的自主导航,提出了一种简单有效的路径跟踪控制方法。给定的路径通常被表示为一系列离散点,根据这一特点,提出了分段直线路径跟踪方法,即依次跟踪由前后两个路径点构成的直线路径到达目标点。基于预瞄点技术并结合模糊算法和传统的PID控制方法设计控制器,完成各分段直线路径的跟踪,并给出了有效的切换条件。实验结果表明,本文提出的路径跟踪控制方法能够使脑控轮椅在室内环境中精确地跟踪给定路径。     

A target group tracking algorithm based on a hybrid sensor network

Traditional tracking algorithms based on static sensors have several problems. First, the targets only occur in a part of the interested area; however, a large number of static sensors are distributed in the area to guarantee entire coverage, which leads to wastage of sensor resources. Second, many static sensors have to remain in active mode to track the targets, which causes an increase of energy consumption. To solve these problems, a target group tracking algorithm based on a hybrid sensor network is proposed in this paper, which includes static sensors and mobile sensors. First, an estimation algorithm is proposed to estimate the objective region by static sensors, which work in low-power sensing mode. Second, a movement algorithm based on sliding windows is proposed for mobile sensors to obtain the destinations. Simulation results show that this algorithm can reduce the number of mobile sensors participating in the tracking task and prolong the network lifetime.