多移动机器人轨迹跟踪控制系统设计与实现

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题,在分析了机器人运动学模型的基础上,构建多机器人的领航-追随模型。采用跟踪微分器在输入输出两端安排过渡过程,设计了一种基于多变量解耦的非线性PID轨迹跟踪控制器。搭建以Arduino Mega 1280控制板为核心的移动机器人实验平台,采用速度PID控制器以满足机器人驱动电机的实时调速要求,基于ROS提出一种结构化和模块化的多机器人控制系统。在此基础上进行实验,并将实验结果与传统PID方法控制的实验结果进行对比。实验结果验证了本文所提算法的有效性,控制器易于实现且具有一定的鲁棒性。     

轮式移动舞台机器人双模模型预测控制北大核心CSCD

针对轮式移动舞台机器人的快速镇定和移动区域约束控制问题,提出一种快速双模模型预测控制(MPC)算法.考虑轮式移动舞台机器人的位姿约束和速度约束,采用控制Lyapunov函数概念和极坐标系模型设计模型预测控制算法.利用移动舞台机器人与目标的距离、瞄准角和方位角构造一个控制Lyapunov函数,建立移动舞台机器人的一个解析双模结构MPC控制器,再引入自由变量,参数化预测控制变量,降低双模MPC在线优化计算量.在约束条件下,建立了轮式移动舞台机器人闭环系统稳定性和MPC递推可行性理论结果.最后,通过与常规MPC比较,仿真验证所提算法的有效性和优越性.     

基于参数依赖Lyapunov泛函不确定时滞系统的H_∞性能分析

研究了具有凸多面体不确定性时滞系统的H∞性能分析问题.基于参数依赖的Lyapunov泛函,导出了系统具有给定H∞性能指标的充分条件.进而,将系统最优H∞性能指标的求取问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,后者可以应用现有的凸优化方法方进行有效的求解.所提出的方法具有更小的保守性.最后,给出的数值例子说明了提出结果的有效性.     

城市路网的鲁棒预测控制

针对模型不确定的城市路网系统,设计了使闭环系统渐近稳定的鲁棒预测状态反馈控制器.首先,将"存储与向前"路段线性模型扩展为城市路网拓扑模型.同时考虑实际情况中路况变化、测量误差等因素引起的饱和流量、车辆数的不确定性的影响,提出了具有不确定参数的城市路网系统模型.然后,采用线性矩阵不等式处理方法求解一个具有约束的凸优化问题,给出了状态反馈控制器设计方法.最后通过Matlab仿真验证了所提方法能有效缓解城市交通拥堵和优化信号灯.     

遭受DoS攻击的短时延网络控制系统保性能控制

针对DoS(Denial-of-Service)攻击,分析了具有短时延的网络控制系统(networked control systems,NCS)的稳定性,设计了该系统的保性能控制器.首先,通过采样周期的重新定义,把该类NCS建模成离散切换系统模型,该模型可以把短时延和DoS攻击统一起来.接着,用离散切换系统的分析方法,给出了一个该类NCS指数稳定的充分条件.进一步,在给定的保性能水平下,设计了相应的保性能控制器.最后,通过一个仿真示例说明了结果的有效性.     

数字式航向航迹自动操舵仪的设计与实现

设计了一种以ARM为核心的数字式航向航迹自动操舵仪.在分析系统总体框架的基础上,设计了系统的硬件结构和软件主程序框图,使用Bang-Bang控制实现舵角的随动控制,航向控制使用PID控制.该设计中,360电位器实现舵角反馈,电子罗盘或电罗经采集航向,GPS给出地理位置信息,电位器及按键输入给定值,液晶显示系统信息,电磁阀驱动液压舵机.该自动操舵仪具有手动操舵、随动操舵、自动操舵和GPS操舵等多种工作模式.实验结果表明,该设计方案可行,具有较高的实用价值.     

Perfect synchronization of chaotic systems： a controllability perspective

This paper presents a synchronization method, motivated from the constructive controllability analysis, for two identical chaotic systems. This technique is applied to achieve perfect synchronization for Lorenz systems and coupled dynamo systems. It turns out that states of the drive system and the response system are synchronized within finite time, and the reaching time is independent of initial conditions, which can be specified in advance. In addition to the simultaneous synchronization, the response system is synchronized un-simultaneously to the drive system with different reaching time for each state. The performance of the resulting system is analytically quantified in the face of initial condition error, and with numerical experiments the proposed method is demonstrated to perform well.