轮式机器人轨迹跟踪控制系统的设计

针对轮式机器人轨迹跟踪控制系统误差收敛速率低、精度和实时性差的问题,采用反演控制算法并结合李雅普诺夫稳定性分析方法对轮式机器人的轨迹跟踪系统进行了优化设计。建立了轮式机器人轨迹跟踪控制系统的运动学模型,并对该模型进行位置偏差分析;在反演控制算法中引入了分部虚拟控制量,并分析和设计了其他间接受控量,提高了算法运行的效率;采用李雅普诺夫收敛定理对系统的收敛性进行分析,根据分析的结果提出了算法更加简单的控制律。利用Matlab软件的Simulink库对设计的轨迹跟踪控制系统试验研究。结果表明,与基于李雅普诺夫直接法或者迭代学习算法设计的轮式机器人轨迹跟踪控制系统相比较,设计的控制系统具有跟踪精度高、收敛速度快、实时性好的优点。     

液压泵试验台测控系统的设计与实现

为测试液压泵性能参数,设计了以工业计算机和PCI数据采集卡为核心,LabWindows/CVI为软件开发平台的液压泵试验台测控系统;以多线程技术设计程序,采用线程安全变量同步线程;采集、分析、显示系统参数,并利用滞环控制算法将油温控制在35~45℃之间,利用遇限削弱积分PID算法实现出油口、回油口压力控制;设计了人性化的报警功能;通过ODBC接口,每隔1s将系统运行参数存入数据库,以便分析故障;软件调试界面大大缩短现场调试时间;经过运行测试,系统满足设计要求。     

基于补偿控制的无人地面车辆轨迹跟踪方法

针对无人地面车辆轨迹跟踪精度不高,鲁棒性差的问题,提出了一种基于补偿控制的算法。该算法分为运动学和动力学两部分：基于方向角调整策略的运动学控制律能确保无人地面车辆有效跟踪参考轨迹;基于PD与模型参考模糊滑模自适应控制相结合控制的动力学控制律能有效补偿建模不精确和外界扰动带来的影响。仿真结果表明：该算法能够有效跟踪参考轨迹,控制量分配合理且鲁棒性较好。     

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。     

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。     

二维光子晶体功率分配与合成的仿真

利用平面波展开法,绘出了光子晶体的能带结构图,揭示了光子晶体能带结构的特点.在带隙结构中引入线缺陷,实现了对电磁波传播方向的控制.通过设计不同的线缺陷分布,实现了对电磁波传输能量的分配与合成.最终完成了对电磁波传播方向的控制和功率分配及合成的引导.采用Comsol Multiphysics软件对空气背景不同形状的介质光子晶体进行功率分配与合成的仿真,结果表明,在光子晶体中通过对线缺陷的设计,可实现功率的分配与合成.     

四轮轮毂电动汽车横摆角速度自抗扰控制

汽车的横摆角速度对汽车稳定性和安全性有较大影响,针对汽车行驶控制时的抗干扰能力,目前还没有特别有效的汽车横摆角速度控制策略;创新性设计了基于自抗扰控制理论的用于四轮轮毂电动汽车横摆角速度的高性能控制策略;首先分析了汽车横摆角速度控制的动态模型,并通过数学变换,将其转换为二阶自抗扰控制器被控对象的标准形式;再设计双层控制结构,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,利用二阶自抗扰控制器计算出控制汽车横摆角速度所需的附加横摆力矩;在转矩分配层,设计了转矩分配算法,利用附加横摆力矩得到4个车轮的指令转矩,进而控制电动汽车横摆角速度;最后,通过Matlab/Simulink和汽车动力学仿真软件CarSim联合仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

基于多线程的AES-ECB改进设计与性能分析

为了满足高速即时通信对密码运算的性能要求,在研究AES-ECB典型设计的基础上,提出了一种基于多线程技术的AES-ECB改进设计方案。通过对算法中间迭代过程进行分割,并将其例化为多个子线程,改进了算法运行流程,实现了子线程间的“类流水”操作。实例性能分析表明,相比于单线程,多线程性能提高了约0.46至4.27倍;当线程数为12时,算法处理性能最低为520Mbps,适用于对加解密速度要求高的应用场合。     

无人机自主着陆高度控制系统设计研究

无人机自主着陆是无人机任务执行后顺利回收的重要阶段。论文根据固定翼无人机着陆滑跑的特点,设计了无人机着陆滑跑的下滑高度轨迹及高度控制回路。在已知无人机着陆性能和空气动力学模型的情况下,根据无人机飞行任务的需求,研究了直线下滑段的轨迹设计,利用指数拉平方法设计了末端拉平段的轨迹,并结合PID控制技术对无人机的纵向俯仰控制回路以及整个无人机高度控制回路进行了建模和详细研究,利用MATLAB仿真技术对设计的控制方案的性能进行了详细分析,获得了相应的关键设计参数。对设计的高度控制回路方案的数学仿真和基于FlightGear飞行环境模拟系统的半物理仿真验证了所设计的自主着陆高度控制系统的可行性,具有一定的参考实用价值。     

电子枪与像管等真空电子束器件的辅助设计

本文应用差分迭代的数值方法和热电子发射的统计理论,编写了一个用于设计计算电子枪、静电透镜和各类像管的通用软件包,并能用CAD绘出各种图表。文中给出一些实例,其计算结果均与实测或资料给出的相符。文中还提出了最佳统计像曲的概念,以及等位线的追迹和电子束管中有关离子轨迹的追迹方法等。     

雷达健康管理软件中的并行处理技术

中央BIT软件是专门针对雷达系统研制的在线健康管理软件;应对工程应用中的实时性要求,采用“多任务并行”思想进行内核数据处理流程设计。简要介绍了雷达中央BIT软件的功能和技术优势;描述了软件中定义的健康数据包的组织结构以及任务处理流程;围绕雷达健康数据包的并行处理技术,重点阐述了软件实现中的多任务数据管道、模块线程以及线程间的数据传递机制;提出了多任务并行处理的时间效用分析方法,以及针对实时性瓶颈的解决措施;工程实例分析结果表明该方法能够有效评价并指导并行处理方案设计。所提出的并行处理技术和分析方法,可为Windows平台上同类软件的研制提供借鉴。     

基于单位四元数的四旋翼编队反演控制方法

针对四旋翼无人飞行器,研究了在理想通信条件下编队控制问题。四旋翼无人飞行器具有复杂的数学模型,首先用四元数描述其动力学和运动学模型,将其分解为位置和姿态两个相互独立的子系统,通过引入与期望轨迹之间的误差建立了跟踪误差模型;指定编队中一名成员为领航者,编队成员通过一致性算法得到编队的几何中心位置,并以此作为期望轨迹。通过Backstepping方法为每一架四旋翼设计时变反馈控制律使编队达到镇定;最后通过仿真实验验证该控制方法的有效性。     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

A型发动机环形火焰筒设计和调试中的问题

本文概述了A型发动机环形火焰筒的技术指标和设计特点,着重说明台架调试火焰筒应主要抓住流量分配.调整中使主燃区—掺混区—补燃区气量分配接近于30％—30％—40％的比例,气膜冷却用空气应控制在25％以下.文中还叙述了提高温度场相关参数能提高温度场均匀性,采用适当的内外环进气量比例能保证燃气温度沿叶高的良好分布.调试工作中沿用了调整t_4~*温度场反调t_3~*的方法.试验结果实现了R提高2％、C_R降低1.5％的设计指标.     

某型发动机自动测试系统设计与实现

某型发动机结构复杂,测试需求多样,为准确获取该发动机在各种工况下的性能参数,并对其健康状况进行实时监控,需要研制一套自动测试系统来完成上述任务。从该发动机的测试特点与测试需求出发,结合现有几类典型测试总线的优缺点,给出了一种基于VXI总线的发动机自动测试系统,对该测试系统的结构进行了设计,给出了测试系统的资源配置框图。按照 “测试、驱动与负载模拟”一体化布局需求,给出了测试适配器典型电路;为满足对发动机串口的实时指令发送与实时数据存储、解析的要求,对测试软件的有效运行方式进行了研究,给出了 “指令线程与监视线程协同工作”的软件多线程流程图。实际应用表明,测试系统的结构合理、方便在各类场合使用;软件运行方式有效、实时性好,无丢帧与误码现象发生。该测试系统满足发动机在各类试验过程中的使用要求,可有效开展各项测试工作。     

环形透镜暗场落射照明系统设计及其焦移特性的研究

环形透镜暗场落射照明系统越来越多被应用在特型显微镜上.该系统设计的难点是当采用现有的光学设计CAD软件设计计算时,由于环形透镜所具有的焦移特性的影响,难以保证预期的设计效果,也在一定程度上制约了该系统的推广应用.通过理论分析、实验论证和用自编制的照明设计CAD软件进行光线追迹,较好地确定了该系统的焦移量.并在此基础上提出了照明设计CAD与光学设计CAD软件互动迭代的设计方法.     

机械补偿式三组元连续变焦光学系统设计方法(3)

介绍了机械补偿式三组元连续变焦光学系统的基本工作原理以及光学设计方法的全过程.其中包括变焦和补偿方案的选择、高斯光学各组元焦距分配,外形尺寸计算、初级像差平衡、PW求解、初始结构参数确定、系统实际像差自动平衡,直到凸轮曲线优化设计等.以图形和公式说理,以具体0CAD通用自动设计软件为工具,全面介绍三组元连续变焦系统的设计方法及过程.     

航天器高可靠智能供配电系统设计

供配电系统是航天器电气系统的重要组成部分,为航天器所有用电负载设备提供及分配电能,其性能的优劣直接关系到飞行任务的成败;为了提高航天器供配电系统的可靠性和智能化程度,从航天器供配电系统的功能与组成出发,结合工程实践经验,详细阐述了实现高可靠智能供配电系统的各项关键技术,如SSPC智能配电技术、系统冗余设计技术、故障隔离技术、总线控制技术和浪涌抑制设计技术等;该系统在地面试验中得到了充分验证,文中对其试验测试数据进行了分析。