摘要：水利工程对水下机器人功能要求多样化,本文以水下可重构机器人为研究对象,研究腿部结构可重构使机器人具有多种移动模式,预期实现一机多用。本文将通过锁死UPS支链中等效球副中的一个转动,重构出3类U*PU支链,分析了各类支链的约束特点,得出Ⅰ类U*PU支链改变自由度的性质,Ⅱ类改变自由度的方向,Ⅲ类是一种不变自由度支链。基于含Ⅲ类U*PU支链的4-U*PU并联机构,设计水下可重构机器人的腿部结构,使其腿部具有2T2R和1R2T两种运动模式。采用旋量理论研究了腿部结构各运动模式变换过程中的自由度性质,分析机器人可重构性,使其满足爬行和蠕动两种运动需求。

摘要：对于现有跟踪微分器算法复杂,参数较多且整定困难,稳定性差和噪声抑制能力不足等问题,设计了一种新型非线性-线性跟踪微分器(NTD,New Nonlinear-Linear Tracking Differentiator)。该方法利用线性函数和非线性双曲正切函数,构造了二阶跟踪微分器,并用李雅普诺夫法证明了全局渐近一致稳定性。该跟踪微分器结构简单、参数较少、易于实现,具有快速高稳的品质。仿真结果表明,NTD不仅在动态响应时间、跟踪精度,跟踪速度而且在噪声抑制方面都具有良好的效果。

摘要：考虑参数摄动、负载扰动、预定时间收敛及预定性能控制问题,提出一种基于观测器的预定时间预定性能优化控制方法。为降低负载扰动和参数摄动产生的不确定项对电机跟踪性能影响,设计一种预定时间干扰观测器对其进行观测;同时,将预定时间控制方法与预定性能函数法相结合,用于设计感应电机位置子系统控制器、磁链子系统控制器,在预定时间内完成对感应电机系统给定值的精确控制跟踪,且兼顾了电机系统稳态性能及瞬态性能;其次,将自适应遗传算法与粒子群优化算法相结合,对控制器待设计参数进行整定优化,以提升电机系统的收敛速度及鲁棒性能;经过理论分析证实,新提出的控制方法可确保感应电机系统跟踪误差永远处于预定边界内,且感应电机系统的预定时间是稳定的;最后,通过详细的仿真和对比研究论证了所提策略的可行性。