基于模糊快速滑模的农用牵引车辆直线路径跟踪控制

为解决无人驾驶牵引式农机在非结构化环境中作业时直线跟踪精度低、上线速度慢、抗干扰能力差等问题,提出了一种基于模糊快速滑模控制的农用牵引式车辆直线路径跟踪控制方法。首先利用车辆运动学模型与参考路径建立牵引车辆直线路径跟踪误差模型,并提出一种基于模糊参数整定的快速滑模直线路径跟踪方法,解决了滑模控制算法的控制器抖振与机具快速上线问题。通过Lyapunov稳定性分析可知,所设计控制方法可保证牵引机具跟踪参考路径,同时铰接角收敛至零。最后,基于Simulink仿真与实车试验对该控制方法的有效性与优越性进行测试。田间实车试验表明,使用本文控制方法时,拖车和挂车最大路径跟踪横向误差分别为0.11、0.12 m,拖车和挂车跟踪误差方差分别为0.0013、0.0015 m^(2);相较于传统基于等速趋近律设计的滑模控制器,上线时间提升约58%,最大跟踪误差减小约66%。

不完全驱动船舶航迹控制输入输出线性化设计

针对船舶航迹保持控制系统模型中存在的非线性 ,建立了不完全驱动水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型 ;基于输入输出线性化技术 ,采用重定义输出变量思想 ,提出了一种状态反馈控制律。该控制律克服了转首角速度不能为零及重定义输出变量中组成元素的收敛性不能保证的局限 ,使得偏航船舶能够渐近镇定于直线参考航迹 ,并以实习船为例 ,利用MatlabSimulink工具箱进行了计算机仿真研究 ,并对所提出的控制器进行了验证。结果表明 ,所提出的控制器具有比较理想的控制效果和良好的瞬态性能。

一种船舶直线航迹控制算法及控制参数的设计

在船舶运动参数准确值未知的条件下,针对如何设计航迹控制参数,保证船舶航迹控制全局渐近稳定的问题,给出了船舶航迹控制参数的分析、设计和实验验证方法。首先,提出一种不直接包含船舶运动参数的船舶航迹状态反馈控制律。接着,通过稳定性分析获得了实现船舶航迹闭环系统全局渐近稳定的条件。然后,由该稳定条件给出了船舶航迹控制参数的分析、设计和实验方法。最后,对该方法进行了数字仿真,并应用到船舶航迹自动操舵仪装备中。实船应用结果证明了方法的可行性和有效性。

船舶直线航迹控制系统全局渐近稳定的充分条件

针对水面船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,文中基于输入输出线性化技术给出了一种重定义输出变量和采用该输出变量的状态反馈控制律,同时给出了保证系统全局渐近稳定的充分条件.数值仿真和模拟试验结果证明了所提出充分条件的正确性.

基于视觉的移动机器人导航系统

以自主开发的XK-1型履带式移动机器人为实验平台,分析移动机器人的运动学模型,给出了基于视觉和模糊控制的直线跟踪方法及其简化算法,研究了移动机器人的定位和路径规划,实现了基于视觉的移动机器人的导航。

风帆助航船舶直线航迹跟踪的自适应非线性迭代滑模控制

针对风帆助航船舶易受风、浪等因素的影响产生航线偏离的特点,提出一种自适应非线性迭代滑模直线航迹跟踪控制方法。该方法利用双曲正切函数设计系统状态的非线性迭代滑动模态,采用模糊系统对滑模控制参数进行优化,增强控制器的自适应能力。通过定义一种控制量抖振测量变量和自适应启发评价函数,对模糊系统的结构参数进行在线调整,很好地抑制控制量的抖振。将该控制器应用到风帆助航船舶直线航迹控制领域中,结果表明,该控制器能有效地处理风、浪等外界扰动,跟踪控制性能良好,具有较强的鲁棒性。

船舶直线航迹预测变结构控制

船舶直线航迹系统受二阶不可积非完整约束,具有不完全驱动的特性,控制一直是难点。本文先采用变量重定义方法,将系统控制转化为对完全驱动系统的控制,证明了转变后系统的稳定性能保证原船舶直线航迹控制系统的稳定性;然后对新系统进行非线性连续预测变结构控制的设计。仿真结果表明,该方法具有良好的控制性能,使航向和横向位移同时稳定,即使系统航迹全局收敛,且在系统存在参数摄动和外界干扰时,同样具有良好的控制性能,控制具有强鲁棒性。

电传动履带车辆横坡直驶控制策略研究

推导了横坡直驶动力学模型、预测及控制模型。在对驾驶意图及车辆运动状态识别分析的基础上,对比传统履带横坡直驶控制,提出了一套全新的电传动履带车辆横坡平稳直驶控制思路和方法。针对不同路面变化、不同行驶速度变化的横坡工况,利用Matlab/Simulink软件对电传动履带车辆横坡平稳直驶控制系统进行了建模与仿真。验证了所建立的模型和所采用的横坡平稳直驶控制策略,并得出了不同工况下的仿真结果。

基于Backstepping方法的不完全驱动船舶直线航迹控制器的设计

针对不完全驱动船舶直线航迹控制系统的非线性数学模型,采用Lyapunov直接法和非线性反步法,给出了一种状态反馈控制律.该控制律克服了艏摇角速度不能为零的局限,使偏航船舶渐近镇定于给定的直线参考航迹,并以实习船为例,用Matlab Simulink工具箱进行仿真.结果表明,所提出的控制律具有良好的控制效果.

基于模型预测控制的欠驱动AUV直线路径跟踪

文中采用模型预测控制的方法,研究有输入约束的欠驱动自主水下航行器(AUV)的直线路径跟踪控制问题。前人多采用简化的线性系统模型,文中分别采用线性模型预测控制、线性时变模型预测控制和非线性模型预测控制3种算法对非线性系统进行研究,得出这些算法的性能对比。仿真结果表明,无论哪一种模型预测控制算法都可以在满足系统约束的条件下实现AUV的直线跟踪,且非线性模型预测控制的快速性和稳定性均优于线性模型预测控制。因此,模型预测控制算法具有较强的可靠性及鲁棒性。

欠驱动船舶直线航迹的滑模控制方法

针对一类欠驱动水面船舶的直线航迹跟踪控制问题,考虑运动响应模型的建模误差和外界干扰力等非匹配不确定性影响,基于滑模控制理论和Backstepping法,提出了一种反步自适应滑模控制律.借鉴Backstepping法的设计思想,利用一种改进积分型的滑模控制方法和自适应技术,设计了直线航迹跟踪控制的滑模控制律,并证明该控制律保证了航迹跟踪系统的全局渐进稳定性.最后,仿真对比结果验证了所提出控制器的有效性.

拖拉机电液与电机两种自动转向方式对比试验

以约翰迪尔904型拖拉机为载体,搭建拖拉机自动导航试验平台,测试分析了电液驱动式和电机驱动式两种转向装置的控制效果。在水泥路面空载、农田地块空载、农田地块旋耕作业3种条件下,电机驱动式自动导航系统的精度比电液驱动式自动导航系统的精度分别高0.169、0.187、0.233cm,电机驱动式自动导航系统的稳定性比电液驱动式自动导航系统的稳定性分别高0.107、0.178、0.099cm。可见,在相同条件下,电机驱动式转向装置在控制精度和工作稳定性方面效果略好。

基于视觉信息丢失的机器鱼运动控制算法

针对多机器鱼运动控制中视觉信息丢失的情况,提出了一种运动补偿控制算法。首先,针对机器鱼识别状态,阐述了一种基于事件频率的二次滤波法判定策略。在此基础上建立了半闭环控制的直线追踪法数学模型,通过对动作矩阵的计算和规划,从而实现机器鱼近似直线的运动控制。然后基于时间-角度关系,对圆弧切线法进行了推导,进而实现在时间域内对机器鱼转弯的运动控制。仿真和实验结果均表明所提算法可以解决在视觉丢失问题下仿生机器鱼的运动控制问题。

一种矿用机械的行走直线功能改进方法

履带式行走底盘的结构是在底盘的行走架上安装有左、右2条履带的行走装置,其行走功能的实现方法是在左、右2条履带上各装1套行走驱动机构,每条履带的行走驱动力是由各自结构中安装的马达(马达由来自泵的压力油驱动)的输出轴旋转而形成的。单泵供油使2个马达同时工作时,马达会因受到各自所驱动的阻力的不同,而呈现出承受阻力小的马达运转,承受阻力大的马达无法同步运转或不转的情况,这就形成机械设备不能直线行走的问题。针对这种情况,进行了分析研究,最终采用负载敏感多路阀解决了这一问题。

基于自抗扰控制技术的船舶直线航迹控制器设计

船舶直线航迹控制系统是一种单输入双输出系统,具有强非线性和典型的欠驱动特性;船舶运动又易受风、浪、流等干扰,使得航迹控制器的设计非常困难。本文给出了船舶直线航迹控制系统数学模型并对自抗扰控制技术(active disturbance rejection control technique,ADRC)进行了简要介绍。在原自抗扰算法的基础上,通过增加一个跟踪微分器以及控制律由两个被控量的误差组合而成的方法,突破了原有的自抗扰控制算法只适用于单输入单输出系统的限制,实现了船舶航向和横偏位移的良好控制。仿真结果证实了这种方法的有效性,不仅可以获得很好的系统动态性能和稳态性能,而且具有很强的鲁棒性。

基于级联方法的欠驱动AUV全局Κ指数3维直线跟踪控制

采用非线性系统级联方法,提出一种欠驱动自主水下航行器的3维直线跟踪控制算法,首先将3维直线跟踪误差模型分解为水平面运动受垂直面运动扰动的级联结构;然后分别设计俯仰角指令和航向角指令,进一步将平面直线跟踪模型分解为位置跟踪误差受俯仰角/航向角跟踪误差扰动的级联结构,并设计了俯仰角和航向角的跟踪控制律,通过逐级应用级联系统稳定性理论证明了3维直线跟踪误差的全局κ指数稳定性;最后通过数学仿真验证了所提出跟踪控制算法的有效性。