国家自然科学基金(60875066)
- 作品数：12 被引量：49H指数：5
- 相关作者：张晓华程红太赵旖旎张文芳张志军更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学大连理工大学核工业烟台同兴实业有限公司更多>>
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- 相关领域：自动化与计算机技术理学更多>>
- 自平衡式两轮电动车耦合控制研究被引量：9
- 2013年
- 由于自平衡式两轮电动车有两个驱动车轮,每个车轮独立驱动且共用一个车体,每一个车轮的驱动转矩与速度都会影响小车的运动性能;因此,自平衡式两轮电动车系统运行存在耦合控制问题。为了解决由于此耦合而带来的控制问题,基于车体的机械结构与驱动形式进行建模与模型验证,首先证明了系统耦合特性的存在,然后根据模型特征给出一种解决耦合问题方法。其方法是将自平衡车两个独立而又存在耦合的驱动车轮看作两个具有力矩传输关系的等价系统,为合理的避开控制时带来的耦合问题,可将两个等价系统做合并处理,使其等效为一个不具耦合特征的独立系统,这种转差补偿控制方案成功解决了结构耦合带来的各种问题。仿真实验结果证明了所建立模型与控制方案的有效性。
- 张晓华张志军
- 关键词：自平衡
- 一类欠驱动机械系统的虚约束动态伺服控制被引量：2
- 2011年
- 为了克服欠驱动机械系统无法对任意点和轨迹进行跟踪的缺点,扩大欠驱动机械系统应用领域,研究一类欠驱动机械系统的动态伺服控制问题,动态伺服控制通过规划和跟踪特定轨迹来实现任意位形空间点的瞬时可达.采用虚约束方法来规划动态伺服轨迹,通过构造自由度之间的约束关系,并对约束作用下系统零动态进行分析,可以方便获得符合系统特性的周期轨道;利用虚约束函数与轨道函数之间的内在联系,基于Lyapunov稳定性理论设计轨迹跟踪控制器.最后,在Acrobot实物平台上进行了实验,实验结果证明轨迹规划方法和控制方法的有效性.
- 程红太张晓华
- 关键词：欠驱动机械系统动态伺服控制LYAPUNOV稳定性理论ACROBOT
- 基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制被引量：5
- 2009年
- 引入动态伺服理论研究了欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制。针对欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制,引入动态伺服理论解决摆臂末端对目标轨迹的跟踪问题;利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于李亚普诺夫稳定性理论设计了反馈控制律,并分析了闭环系统的奇点及其对于系统收敛性的影响。欠驱动双摆机器人实物系统实验结果表明,文中所设计的控制策略是有效的。
- 赵旖旎程红太张晓华
- 关键词：动态伺服控制李亚普诺夫稳定性理论
- 基于EKF容错辨识的一阶倒立摆模糊控制被引量：1
- 2013年
- 针对一阶直线倒立摆运动控制系统给出了一种"单输入规则动态链接模糊控制算法(SIRMs)",算法简捷易于硬件实现,可使系统动态特性达到期望指标。针对一阶直线倒立摆系统小车质量产生较大突变时,仅依靠控制算法的鲁棒性已不能实现控制目标,系统动态性能变差甚至失控(容错能力不佳)的问题,采用扩展卡尔曼滤波方法 (EKF)对倒立摆系统中的小车质量进行参数辨识,根据辨识结果实时调整控制器参数,以使系统的动态性能达到期望指标,从而实现了系统的质量容错辨识与控制。仿真实验表明,结合EKF容错辨识算法的SIRMs控制器对于一阶直线倒立摆系统的运动控制具有良好的品质,并且对小车质量变化误差具有很好的容错能力。
- 任玲张晓华
- 关键词：倒立摆
- 基于能量的欠驱动双臂机器人悬摆动态伺服控制被引量：5
- 2009年
- 针对欠驱动双臂机器人悬摆运动时,摆臂末端对目标点或目标轨迹的跟踪问题,提出动态伺服控制策略.利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于李亚普诺夫稳定性理论,设计了基于能量和双臂空间构型的滑模变结构切换控制律,规划系统末端的动态空间轨迹.数值仿真实验验证了所述控制策略的有效性.
- 赵旖旎程红太张晓华
- 关键词：动态伺服控制LYAPUNOV稳定性理论滑模变结构控制
- 基于级联标准型的Acrobot反步控制被引量：4
- 2014年
- Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对Acrobot系统镇定控制中需要分别设计起摆控制器和平衡控制器,控制器设计复杂这一问题,提出一种新型的镇定控制策略,该控制策略仅仅需要设计一个控制器,就可以使Acrobot由竖直向下的稳定平衡点起摆,并稳定于竖直向上的不稳定平衡点。首先,采用欧拉-拉格朗日方程为系统建立动力学模型;然后,结合部分反馈线性化,提出一种闭环全局坐标变换方案,将Acrobot系统动力学模型转换为严格反馈级联标准型;最后,采用反步法将系统分为若干个子系统,分别为每个子系统构造Lyapunov函数,并设计虚拟控制输入,最终实现系统的镇定控制。仿真结果表明,所提出的控制策略简单有效,可以应用于与Acrobot系统类似的二自由度欠驱动系统中,具有较高的理论和应用价值。
- 张晓华罗林英
- 关键词：ACROBOT欠驱动反步法
- 灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制综述被引量：4
- 2011年
- 灵长类仿生机器人是通过智能机械手段模仿灵长类运动的一类机器人,针对其悬臂运动仿生的控制研究是该领域的热点。综述了目前灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制的研究方法,给出了悬臂运动仿生控制的一般方法与基于"动态伺服"理论的悬臂运动仿生控制策略,提出了悬臂运动仿生控制中亟待解决的若干问题,并对今后灵长类仿生机器人悬臂运动仿生控制进行了展望。
- 张晓华赵旖旎程红太
- 关键词：动态伺服控制
- 基于虚约束的Acrobot动态伺服控制统一设计方法被引量：1
- 2012年
- 提出一种基于虚约束的统一设计方法,以解决Acrobot系统中动态伺服控制问题,使系统沿着经过目标点的周期轨迹运动.将虚约束设计、虚约束作用下系统零动态微分方程分析以及轨道周期性判定相结合,获得了符合目标的周期轨道方程;基于Lyapunov方法设计了光滑反馈控制器,克服了基于线性二次型调节器(LQR)的控制器对零动态微分方程解析解的依赖性问题.实际算例的仿真结果表明了统一设计方法的有效性.
- 程红太张晓华
- 关键词：虚约束ACROBOT动态伺服控制LYAPUNOV方法
- 行为受限下Acrobot起摆平衡控制研究被引量：2
- 2012年
- Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题。将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基于LQR方法的平衡控制器,并以减小平衡控制过程力矩为目标讨论了切换姿态的优化问题;起摆控制采用了基于参考路径的能量泵入法,提出了一个改进的参考路径,采用部分反馈线性化方法实现对参考路径的跟踪,可以保证摆角在一定范围内摆动的情况下系统机械能不断增加,使起摆结束时具有更优的切换姿态,从而更容易切换至平衡控制阶段,同时使得平衡控制过程更加平稳,所需力矩更小。最后给出了实物实验结果,证明了所提控制策略的有效性。
- 程红太佟雷张晓华
- 关键词：ACROBOT欠驱动机械系统LQR反馈线性化
- Acrobot动态伺服控制及其对称虚约束方法研究被引量：5
- 2010年
- 研究了Acrobot这一垂直平面欠驱动机械臂的动态伺服控制问题.该问题期望驱动Acrobot到达构形空间中任意目标位置.由于Acrobot不能稳定在除平衡点外的位置,因此考虑将系统镇定到经过目标点的周期轨道上.利用虚约束来描述这样的轨道,进而给出了在所选虚约束作用下系统的零动态和积分曲线.接着设计了级联形式的控制器,内环控制器基于改进的反馈线性化方法,引入了一个使内环呈现二阶系统特性的虚拟输入,在该虚拟输入的基础上,设计了基于Lyapunov稳定性理论的外环控制器.最后通过数字仿真证明所提出的方法合理有效,并且获得比基于能量的动态伺服方法更优的结果.
- 程红太赵旖旎张晓华
- 关键词：ACROBOT欠驱动动态伺服控制虚约束LYAPUNOV稳定性理论
