Optimal control of nonholonomic motion planning for a free-falling cat

The nonholonomic motion planning of a free-falling cat is investigated. Nonholonomicity arises in a free-falling cat subject to nonintegrable angle velocity constraints or nonintegrable conservation laws. When the total angular momentum is zero, the motion equation of a free-falling cat is established based on the model of two symmetric rigid bodies and conservation of angular momentum. The control of system can be converted to the problem of nonholonomic motion planning for a free-falling cat. Based on Ritz approximation theory, the Gauss-Newton method for motion planning by a falling cat is proposed. The effectiveness of the numerical algorithm is demonstrated through simulation on model of a free-falling cat.

一类多体系统的非完整运动规划最优控制

研究一类带有非完整约束的多体系统运动规划问题。由于非完整约束的存在,运动规划和控制问题比一般的多体系统要困难得多。讨论了非完整系统的特性及可控性条件,利用无限维优化和控制理论,结合非完整控制系统特性,以系统耗散能量为性能指标,给出一类非完整运动规划的最优数值方法。最后将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人,仿真结果实现了该类非完整系统的运动规划。

自由下落猫的非完整运动规划最优控制研究

研究猫在自由下落时姿态运动规划问题.自由落体的猫在空中转体运动由于角速度不可积,姿态运动方程呈现为非完整形式.当系统角动量为0时,导出由两个对称刚体组成的自由下落猫的非完整姿态运动方程.利用该非完整方程系统的控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题.基于Ritz近似理论,给出自由落体猫姿态运动规划的Gauss-Newton算法.最后对自由落体猫作了数值仿真实验,仿真结果验证了该算法的有效性.

基于小波逼近的机械系统非完整运动规划数值方法

机械系统中的非完整约束通常是由不可积的速度约束或不可积的守恒律引起。由于非完整约束的存在,系统的运动控制和规划问题比一般的机械系统要困难得多。机械系统在动量和动量矩守恒且为零的情况下,系统动力学方程可降阶为非完整形式约束方程。基于这样的方程,将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。针对带有非完整约束的机械系统,导出自由漂浮的空间机器人系统非完整运动模型。利用最优控制技术和小波分析方法,在控制输入中引入小波函数逼近,提出一种非完整机械系统运动规划数值方法。将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人系统,仿真结果验证了方法的有效性。

轮式移动机器人非完整运动规划的最优控制方法

本文讨论轮式移动机器人非完整运动的最优规划问题。利用约束与最优控制理论建立数学模型,考虑系统的非完整约束特性,提出轮式移动机器人运动规划的最优控制算法。通过数值仿真,表明该方法的有效性。

一类多体系统非完整运动最优规划的拟牛顿算法

研究带有非完整约束的一类多体系统运动规划问题。多体系统中的非完整约束通常是由不可积的速度约束或不可积的守恒律引起。在系统动量和动量矩守恒情况下,动力学方程降阶为非完整形式约束方程,系统的控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。文中首先导出具有多体开链系统的非完整运动模型。利用最优控制理论和最优化技术,采用输入参数化的方法将连续的最优控制问题转化为离散的最优控制问题,提出一种非完整多体系统运动规划的拟牛顿算法。最后将该方法用于自由漂浮的空间三连杆机构,仿真结果验证了该方法的有效性。