摘要：讨论了动力学约束和有界扰动条件下,自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题。提出一种基于预测控制的优化控制器设计方法,分别设计了跟踪控制器和轨迹规划器。跟踪控制器采用广义预测控制方法,生成使机械臂快速稳定跟踪期望轨迹的优化控制律;改进常规获取期望轨迹的柔化控制方法,设计基于约束预测控制方法的轨迹规划器,综合考虑动力学约束与柔性振动抑制,实时为跟踪控制器生成由初始位置到目标位置的优化期望轨迹,确保机械臂快速稳定跟踪到目标位置,并有效抑制柔性振动。数值仿真结果验证了所设计控制策略的可行性与有效性。

摘要：针对具有冗余机械臂的自由漂浮空间机器人(Free Floating Space Robot,FFSR)点到点避免奇异性规划和控制问题,提出了一种冗余FFSR的点到点避免奇异控制方法。首先,该方法基于离散状态依赖李卡提方程(DSDRE)控制器设计方法,利用FFSR的动力学和运动学方程实现了FFSR系统方程的伪线性重构;然后,基于伪线性重构系统及DSDRE状态调节器设计方法实现了FFSR的关节角速度和末端位姿的同时跟踪控制;其次,根据跟踪控制器对FFSR广义雅克比矩阵(GJM)行满秩的设计要求,定义FFSR的奇异性判别依据,构造了避奇异约束函数;再次,由于冗余FFSR系统具有多逆运动学解特点,考虑关节角及关节角速度约束,结合避奇异约束函数设计了FFSR的期望轨迹在线规划器,进一步将设计的跟踪控制器与规划器相结合提出了冗余FFSR末端点到点避奇异运动控制方法。最后,为验证所提方法的有效性同时考虑简化计算,采用平面4连杆FFSR模型进行数值仿真,仿真结果表明所提点到点避奇异运动控制方法能够有效实现冗余FFSR系统的点到点避奇异运动。

摘要：研究存在参数不确定性的高阶离散时间多智能体系统在时延和联合连通切换通信拓扑条件下的鲁棒保性能一致性问题,给出一种线性一致性协议的设计方法.1)引入高阶离散时间不确定多智能体系统的鲁棒保性能一致性问题,定义基于智能体邻居状态误差和控制输入的保性能函数;2)通过构造合适的Lyapunov函数并利用离散时间系统稳定性理论,推导出一个使高阶离散时间不确定多智能体系统在该条件下获得保性能一致性的线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)充分条件,并给出相应的保性能上界;3)以一致性序列的形式给出参数不确定条件下的高阶离散时间多智能体系统的一致性收敛结果;4)数值仿真验证了本文理论的正确性和有效性.

摘要：惯性参数不确定情况下的自由漂浮空间机器人(FFSR)轨迹跟踪控制是当前FFSR自主控制研究的重点与难点之一.针对该问题,提出一种FFSR末端轨迹优化自适应跟踪控制方法.该方法首先基于离散状态依赖黎卡提方程(DSDRE),设计两级DSDRE优化跟踪控制器,然后在控制器输出基础上,通过求解有约束条件下的非线性优化问题实现FFSR惯性参数的辨识,进而根据辨识结果调整控制器相关参数,实现FFSR末端轨迹的优化自适应跟踪控制.最后,采用平面两连杆FFSR模型进行仿真,验证了所提出方法的有效性.

摘要：针对存在参数不确定性和有界干扰的情况,讨论了自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动主动抑制的问题。利用奇异摄动法将系统分解为关节轨迹跟踪的慢变子系统和描述柔性振动的快变子系统,进而提出含慢、快变控制项的组合控制器;设计一种改进的全局滑模函数,利用低通滤波器抑制滑模抖振,实现全局鲁棒、快速收敛的关节轨迹跟踪;对于快变子系统,采用扩张状态观测器(ESO)对不易测量的柔性模态坐标导数和不确定扰动进行估计,并结合LQR方法,对柔性振动进行主动抑制。数值仿真表明,该组合控制器可以在有效抑制柔性振动的同时实现对期望关节轨迹的稳定跟踪。

摘要：岩土工程勘察是边坡支护工程设计中至关重要的一项工作。在进行岩土工程勘察时,常常会遇到一些常见的问题,这些问题对于确保边坡支护工程的稳定性和安全性具有重要意义。本文对常见的岩土工程勘察问题进行了总结和归纳,并对其解决方法进行了讨论和分析。通过深入研究和有效的勘察,可以更好地了解地质情况,从而指导边坡支护工程的设计和实施。

摘要：针对路径相关空间内自由漂浮空间机器人无法进行有效跟踪控制的问题,设计了一种避奇异轨迹规划—跟踪算法,用于完成路径相关空间机械臂末端轨迹跟踪控制的任务.首先,分析奇异条件并设定安全边界曲线,求解回避奇异的基座姿态角阈值,从而得到避奇异参考轨迹及初始状态值.接着,利用自由漂浮空间机器人非线性动力学模型具有状态依赖参数的类线性结构特点,基于状态依赖Riccati方程设计跟踪控制器对末端速度进行跟踪,保证闭环系统的局部渐近稳定性.所提方法克服了传统方法将工作空间约束在路径无关空间的缺点.仿真结果表明,该算法具有比比例微分(proportional derivative,PD)控制更高的跟踪精度.同时,在存在输入干扰的情况下仍然能够实现有效跟踪.

摘要：研究无速度反馈的不确定性自由漂浮空间机器人轨迹跟踪控制问题,为了提高控制性能,采用一种观测器神经网络自适应鲁棒控制方法。利用神经网络设计观测器对系统的速度信息进行估计;其次,利用神经网络对系统模型的非线性进行逼近,设计神经网络自适应鲁棒控制器对系统进行控制,无需建立复杂的数学模型,并且所设计的自适应律能够进行在线学习;最后,根据H∞理论设计的鲁棒控制器保证了系统稳定,并使系统的L2增益小于给定指标。仿真结果表明,上述方法在无速度信息反馈下仍能进行有效的跟踪控制。

摘要：直接选取初始点与目标点的连线作为末端运动轨迹,自由漂浮空间机器人系统的避障能力将受到限制。为优化轨迹规划,通过引入特定途径点,结合关节空间姿态规划和笛卡尔空间位置规划,设计一种姿态—位置组合的避奇异轨迹规划方法。所引入途经点将整个规划过程分为关节空间调姿段和笛卡尔空间避奇异段。关节空间调姿段通过前向运动学规划配置出回避动力学奇异的初始状态值;进而笛卡尔空间避奇异段选取途经点为初始点对末端直线轨迹重新规划,从而完成动力学奇异回避。最后,基于平面二自由度自由漂浮空间机器人平台进行仿真,结果表明,所提规划方法在完成动力学奇异回避任务的同时明显提高了系统的避障能力。

摘要：针对低速总线接口难以满足大数据背景下的高速信号传输这一需求。文章提出了一种FPGA与C8051F单片机的低成本、高速率接口解决方案。在系统分析SPI接口工作时序的基础上,设计其内部逻辑电路。本方案以Quartus II为开发平台,运用Verilog HDL硬件描述语言,从行为级建立SPI接口数据传输模型,并在Modelsim环境下对该模型进行功能与时序仿真。最后将配置完成的FPGA与C8051F进行板级调试。测试结果表明:本方案所设计的SPI接口具有速率快、协议简洁、扩展性强、系统开发成本低的特点。