Improved control of intelligent excavator using proportional-integral-plus gain scheduling

Consider the design and implementation of an electro-hydraulic control system for a robotic excavator, namely the Lancaster University computerized and intelligent excavator (LUCIE). The excavator was developed to autonomously dig trenches without human intervention. One stumbling block is the achievement of adequate, accurate, quick and smooth movement under automatic control, which is difficult for traditional control algorithm, e.g. PI/PID. A gain scheduling design, based on the true digital proportional-integral-plus (PIP) control methodology, was utilized to regulate the nonlinear joint dynamics. Simulation and initial field tests both demonstrated the feasibility and robustness of proposed technique to the uncertainties of parameters, time delay and load disturbances, with the excavator arm directed along specified trajectories in a smooth, fast and accurate manner. The tracking error magnitudes for oblique straight line and horizontal straight line are less than 20 mm and 50 mm, respectively, while the velocity reaches 9 m/min.

基于脑电刺激的蜜蜂飞行控制系统设计

半生物昆虫机器人因其隐蔽性高、续航时间长等优势在未来军事作战及抢险救灾中具有重要应用价值。然而,目前蜜蜂等昆虫飞行行为的神经调控尚不清晰,且缺乏人工干预控制昆虫稳定和精准飞行的有效方法。在探索视觉引导下的蜜蜂飞行行为神经调控机制的基础上,采用可编程微型控制芯片,配合无线电接收模块,提出了兼顾无线通信距离与接近蜜蜂载荷的微控制背包设计,开发了嵌入式微型智能控制芯片,并以腹部背侧为昆机结合位点,验证了背包对蜜蜂机器人的飞控效果。微控制背包的开发为蜜蜂机器人的飞控研究提供了硬件基础,同时也为生物控制背包的升级与优化提供了理论依据。

无人机飞行控制与管理

从无人机工程研制的角度出发,介绍了工程中常用的无人机飞行控制与管理系统的组成、结构、功能与外部接口;分析了系统功能设计时在飞行控制、飞行任务管理与规划、机载设备故障判断与处理、遥控遥测管理以及任务设备管理等方面应考虑的主要问题;从系统控制权限逐步增大的角度论述了无人机典型的遥控控制、人工干预自动控制以及自主控制等控制方式的特点、适用情形和发展前景;讨论了系统研制过程中的控制律设计、控制与管理策略设计、软件开发和高逼真仿真试验等主要关键技术;最后,归纳了区别于有人机系统的显著特点以及通用化、综合化、智能化和网络化的发展趋势。