基于分支定价的航天器飞控任务规划方法

1

作者 唐坚强 师明 +4 位作者 高宇辉 徐瑨 祁超 王红卫 王嘉辰 《宇航学报》 北大核心 2025年第5期905-921,共17页

针对航天器飞控任务时间安排和测控跟踪约束复杂、天地基测控时间窗口有限的特点,提出了一种基于分支定价的航天器飞控任务规划方法。首先,以最小化测控时间窗的使用数量为目标,构建了一个混合整数规划模型。随后,采用Dantzig-Wolfe分... 针对航天器飞控任务时间安排和测控跟踪约束复杂、天地基测控时间窗口有限的特点,提出了一种基于分支定价的航天器飞控任务规划方法。首先,以最小化测控时间窗的使用数量为目标,构建了一个混合整数规划模型。随后,采用Dantzig-Wolfe分解方法,将混合整数规划模型分解为主问题和定价子问题模型;提出了一种分支定价算法,设计了分层添加不同类型任务调度解的列生成框架,并提出了标签设置算法来加速定价子问题的求解。最后,通过与IBM ILOG CPLEX Optimization Studio (CPLEX)、一种基于回退搜索的启发式算法,以及基于枚举的选择插入求解定价子问题分支定价算法进行对比实验,验证了提出的分支定价算法的有效性。 展开更多

关键词 天地基测控 飞控任务规划 调度优化 混合整数规划 分支定价算法

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自由漂浮空间机器人神经网络自适应补偿控制 被引量：12

2

作者 张文辉 齐乃明 尹洪亮 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1312-1317,共6页

针对更具工程价值的任务空间内的自由漂浮状态空间机器人模型不确定性末端控制问题,提出了一种自适应神经网络控制策略用于机器人末端控制。通过神经网络在线建模来逼近系统中的非线性模型,神经网络的逼近误差及外界有界扰动通过鲁棒控... 针对更具工程价值的任务空间内的自由漂浮状态空间机器人模型不确定性末端控制问题,提出了一种自适应神经网络控制策略用于机器人末端控制。通过神经网络在线建模来逼近系统中的非线性模型,神经网络的逼近误差及外界有界扰动通过鲁棒控制器来消除,采用引入GL矩阵及其乘法算子"."来直接辨识的各部分系统参数。该控制策略既不需要逆动态模型的估计值,同时也避免了求雅克比矩阵的逆,降低了计算量。基于李亚普诺夫理论证明了整个闭环系统全局渐近稳定。仿真结果表明了这种神经网络控制器对于任务空间的空间机器人末端控制在达到较高的精度的同时,能够满足实时性要求,具有重要的工程应用价值。 展开更多

关键词 神经网络 GL矩阵 任务空间机器人 自适应控制 乘法算子

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火力线跟踪与瞄准的任务空间控制方法 被引量：3

3

作者 田建辉 钱林方 +1 位作者 徐亚栋 陈龙淼 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期489-493,共5页

为了简化火力线控制系统的控制律,并同时保证受控系统的稳、动态性能,该文提出一种火力线任务空间控制策略。该方法通过受控系统状态特定变换,把高低/方位轴的直接控制变为火炮任务空间下的间接控制,简化了反馈线性化控制律,并可进行极... 为了简化火力线控制系统的控制律,并同时保证受控系统的稳、动态性能,该文提出一种火力线任务空间控制策略。该方法通过受控系统状态特定变换,把高低/方位轴的直接控制变为火炮任务空间下的间接控制,简化了反馈线性化控制律,并可进行极点配置。仿真结果表明,任务空间控制相对经典PD控制在初始2秒内使系统实际位置轨迹相对指令轨迹振幅更小、调整时间更短,相对耦合PD控制在系统稳态时的跟踪精度更高。 展开更多

关键词 火力线 跟踪与瞄准控制 任务空间控制 近似反馈线性化

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基于内模原理的Stewart平台干扰抑制控制设计 被引量：2

4

作者 王晓晨 姚郁 傅绍文 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期1689-1693,共5页

针对应用于某型飞行模拟器的Stewart平台,首先利用Newton-Euler逆向力公式对平台动力学方程中形式复杂的连杆动态特性进行补偿,得到形式简单的误差动态系统。然后,为抑制其受到的未知谐波干扰,设计带有自适应内模的任务空间轨迹跟踪控制... 针对应用于某型飞行模拟器的Stewart平台,首先利用Newton-Euler逆向力公式对平台动力学方程中形式复杂的连杆动态特性进行补偿,得到形式简单的误差动态系统。然后,为抑制其受到的未知谐波干扰,设计带有自适应内模的任务空间轨迹跟踪控制器,使闭环系统能够抑制未知的谐波扰动,同时能够渐近跟踪期望轨迹。仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 STEWART平台 并联机构 内模原理 干扰抑制 任务空间控制

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空间机械臂智能规划与控制技术 被引量：13

5

作者 陈钢 高贤渊 +3 位作者 赵治恺 黄泽远 符颖卓 费军廷 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-16,共16页

随着空间探索的不断深入,人类从认识空间环境逐渐转向开发和利用空间资源,空间机械臂因其运动范围广、操作能力强等特点被广泛应用于空间探索活动。复杂的太空环境以及繁重的空间操控任务对空间机械臂的自主性与智能性提出了越来越高的... 随着空间探索的不断深入,人类从认识空间环境逐渐转向开发和利用空间资源,空间机械臂因其运动范围广、操作能力强等特点被广泛应用于空间探索活动。复杂的太空环境以及繁重的空间操控任务对空间机械臂的自主性与智能性提出了越来越高的要求。本文在概述空间机械臂的发展现状及其关键技术的基础上,对空间机械臂智能规划与控制技术展开综述,重点阐述国内外学者在空间机械臂任务规划、运动规划以及运动控制等方面中取得的研究成果,进而展望了后续空间机械臂规划与控制的发展方向。 展开更多

关键词 空间机械臂 任务规划 运动规划 运动控制

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并联机器人在任务空间的非线性自适应控制 被引量：2

6

作者 陈奕梅 张强 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2014年第3期55-58,65,共5页

针对并联机器人系统本身的结构特点,在任务空间提出了一种非线性自适应控制方案.与已有的自适应控制方案相比,由于充分考虑了惯性矩阵中参数的特点,在设计中不再采取模型的不确定参数线性化的变换,控制律及自适应律的设计也因被估参数... 针对并联机器人系统本身的结构特点,在任务空间提出了一种非线性自适应控制方案.与已有的自适应控制方案相比,由于充分考虑了惯性矩阵中参数的特点,在设计中不再采取模型的不确定参数线性化的变换,控制律及自适应律的设计也因被估参数的减少变得较为简单.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性并给出了系统稳定性条件.该方法能够保证系统的终端位置及速度的全局渐近稳定.最后,仿真结果验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 自适应控制 非线性控制 并联机器人 任务空间 LYAPUNOV函数

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考虑未知负载的机械臂任务空间模糊跟踪控制 被引量：1

7

作者 徐恩华 徐燕 黄宇飞 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期7-13,共7页

针对机械臂任务空间控制中动力学参数及负载均未知,导致末端轨迹跟踪难以实现的问题,提出了一种自适应模糊控制器(AFC)设计方法。采用一个滤波器滤除由末端位置微分获得的速度信号中的噪声;根据关节速度与Jacobian矩阵估计末端速度,并... 针对机械臂任务空间控制中动力学参数及负载均未知,导致末端轨迹跟踪难以实现的问题,提出了一种自适应模糊控制器(AFC)设计方法。采用一个滤波器滤除由末端位置微分获得的速度信号中的噪声;根据关节速度与Jacobian矩阵估计末端速度,并将估计误差引入控制器设计;通过另一个滤波器对误差函数进行处理。控制律由两部分组成,第一部分是一个模糊逻辑系统的输出,用来逼近机械臂动力学模型中包含摩擦等在内的非线性环节;第二部分是一个鲁棒项,用来减小系统外部扰动及模糊逼近误差带来的影响。通过Lyapunov方法设计控制器并证明了闭环系统的稳定性。Matlab环境下的对比仿真表明,本文所提方法下,机械臂末端跟踪轨迹平滑,且保持较高的跟踪精度。 展开更多

关键词 机械臂 任务空间 模糊逻辑系统 自适应控制 未知参数

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作业空间中刚体机器人的输出反馈控制

8

作者 周宗锡 吴方向 佟明安 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2002年第5期719-722,共4页

研究了作业空间中的机器人调节问题。采用 Cayley- Rodrigues参数及修正的 Rodrigues参数来描述机器人末端执行器的姿态 ,提出了两种控制律 ,一种为状态反馈控制律 ,另一种为不需测量广义速度的输出反馈控制律。用Rodrigues参数或修正的... 研究了作业空间中的机器人调节问题。采用 Cayley- Rodrigues参数及修正的 Rodrigues参数来描述机器人末端执行器的姿态 ,提出了两种控制律 ,一种为状态反馈控制律 ,另一种为不需测量广义速度的输出反馈控制律。用Rodrigues参数或修正的 Rodrigues参数与广义速度通过反馈线性化方法构造了一种渐近稳定的状态反馈控制律。在此基础上 ,探讨了机器人控制系统的一种新的无源性 ,并利用这种新的无源性设计了无需测量广义速度的动态输出反馈控制律。目前的动态输出反馈控制器都采用 7阶无源网络 ,而本文的控制器是由 6阶平方线性系统实现的。 展开更多

关键词 作业空间 刚体机器人 输出反馈控制

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笛卡尔空间机械手间接轮廓运动控制

9

作者 王良勇 柴天佑 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第22期6218-6221,共4页

针对笛卡尔空间机械手的轮廓运动控制问题,提出了一种具有双闭环结构的间接轮廓运动控制方法。外环为笛卡尔空间运动学控制策略,首先将期望轮廓的Frenet标架定义为任务坐标系,然后机械手运动学的误差动态方程被转换到该任务坐标系内,跟... 针对笛卡尔空间机械手的轮廓运动控制问题,提出了一种具有双闭环结构的间接轮廓运动控制方法。外环为笛卡尔空间运动学控制策略,首先将期望轮廓的Frenet标架定义为任务坐标系,然后机械手运动学的误差动态方程被转换到该任务坐标系内,跟踪误差向量被解耦为切向误差向量和法向误差向量,设计外环控制器,分别配置切向误差和法向误差动态特性,为内环提供速度给定信号;而内环为关节空间的速度伺服环。数值仿真显示这种控制结构具有良好的性能。 展开更多

关键词 轮廓运动控制 机械手 笛卡尔空间 任务坐标系

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基于显式力控制的空间机器人抓捕碰撞力控制方法 被引量：2

10

作者 方群 崔明明 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1-10,共10页

针对空间机器人抓捕漂浮目标过程中的碰撞力控制问题,建立了空间机器人抓捕目标的动力学模型及与目标接触的接触碰撞模型;分析了手爪闭合速度和目标初始位置等参数对碰撞过程的影响;在此基础上采用任务优先逆运动学求解方法,设计了基于... 针对空间机器人抓捕漂浮目标过程中的碰撞力控制问题,建立了空间机器人抓捕目标的动力学模型及与目标接触的接触碰撞模型;分析了手爪闭合速度和目标初始位置等参数对碰撞过程的影响;在此基础上采用任务优先逆运动学求解方法,设计了基于显式力控制的抓捕接触碰撞力控制方法,并对基于外力控制的碰撞力控制方法和基于显式力控制的碰撞力控制方法进行对比分析。结果表明,基于显式力控制的目标抓捕接触碰撞力控制方法能够实现满足平稳性要求的碰撞力控制,且所需的基座推力和关节控制力矩较小。 展开更多

关键词 空间机器人 任务优先方法 碰撞模型 外力控制 接触碰撞力控制

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基于确定学习的机器人任务空间自适应神经网络控制 被引量：33

11

作者 吴玉香 王聪 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期806-815,共10页

针对产生回归轨迹的连续非线性动态系统,确定学习可实现未知闭环系统动态的局部准确逼近.基于确定学习理论,本文使用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络为机器人任务空间跟踪控制设计了一种新的自适应神经网络控制算法,不... 针对产生回归轨迹的连续非线性动态系统,确定学习可实现未知闭环系统动态的局部准确逼近.基于确定学习理论,本文使用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络为机器人任务空间跟踪控制设计了一种新的自适应神经网络控制算法,不仅实现了闭环系统所有信号的最终一致有界,而且在稳定的控制过程中,沿着回归跟踪轨迹实现了部分神经网络权值收敛到最优值以及未知闭环系统动态的局部准确逼近.学过的知识以时不变且空间分布的方式表达、以常值神经网络权值的方式存储,可以用来改进系统的控制性能,也可以应用到后续相同或相似的控制任务中,节约时间和能量.最后,用仿真说明了所设计控制算法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 确定学习 径向基函数神经网络 自适应神经网络控制 机器人

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基于高斯混合过程的空间机器人任务空间预测控制方法 被引量：3

12

作者 柳子然 戴梓健 +2 位作者 岳程斐 王培基 曹喜滨 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期3597-3605,共9页

针对空间机器人的精准操控需求和任务空间控制问题,提出了一种基于高斯混合过程的模型预测控制方法。在建立的空间机器人标称模型基础上,考虑实际工作过程中由于关节摩擦、参数测量误差导致的建模误差,利用高斯混合过程对标称模型的不... 针对空间机器人的精准操控需求和任务空间控制问题,提出了一种基于高斯混合过程的模型预测控制方法。在建立的空间机器人标称模型基础上,考虑实际工作过程中由于关节摩擦、参数测量误差导致的建模误差,利用高斯混合过程对标称模型的不确定性进行精确、高效的分析和修正。其次,基于修正后的模型提出了非线性模型预测控制方法,在考虑实际物理约束,如关节限位、输入饱和等的情况下,实现了空间机器人基座和机械臂末端位姿对期望轨迹的直接精准跟踪。最后,考虑航天器在轨操控中的推力器冗余配置问题,设计了推力分配方案,并通过仿真结果校验了所设计控制方法的有效性。 展开更多

关键词 空间机器人 任务空间控制 模型预测控制 高斯混合过程

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基于扰动观测器的冗余机械臂任务空间控制 被引量：3

13

作者 吴晓燕 虞启凯 韩江义 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第10期136-139,共4页

针对冗余机械臂在任务空间中的轨迹跟踪控制精度差问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的滑模控制算法。首先,将末端执行器位姿轨迹通过运动学逆解转换成关节空间内的关节角轨迹,降低运动学求解的计算量;其次,利用拉格朗日法获得机械... 针对冗余机械臂在任务空间中的轨迹跟踪控制精度差问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的滑模控制算法。首先,将末端执行器位姿轨迹通过运动学逆解转换成关节空间内的关节角轨迹,降低运动学求解的计算量;其次,利用拉格朗日法获得机械臂的动力学模型,明确系统输入输出关系;进而,设计非线性扰动观测器来估计与补偿系统的集总干扰,并引入基于趋近律的滑模控制算法来加快系统状态量的收敛速度;再者,控制器的稳定性在李雅普诺夫框架下得以证明;最后,以7自由度冗余机械臂为例对该文所提方法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明:文中控制器的控制性能要优于LADRC与SMC-LESO,能保证关节角具有较高的轨迹跟踪精度;该文方法能够较好地解决冗余机器人的运动学逆解问题,将求解精度控制在0.1mm的量级内。 展开更多

关键词 冗余机械臂 任务空间 非线性扰动观测器 滑模控制

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冗余空间机器人最小姿态干扰运动控制

14

作者 李华忠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第19期12-16,共5页

空间机器人(Space Robots,SR)机械手沿预定轨迹运动完成空间作业时会对卫星本体姿态产生干扰,影响正常通信和太阳能帆板定向,增加姿态控制燃料消耗。首先通过对SR非完整冗余(Nonholonomic Redundancy,NR)分析,求解不同作业任务SR逆运动... 空间机器人(Space Robots,SR)机械手沿预定轨迹运动完成空间作业时会对卫星本体姿态产生干扰,影响正常通信和太阳能帆板定向,增加姿态控制燃料消耗。首先通过对SR非完整冗余(Nonholonomic Redundancy,NR)分析,求解不同作业任务SR逆运动学问题,提出对卫星本体不产生姿态干扰的固定姿态控制雅可比矩阵的灵活度准则;其次基于任务分层和NR控制方程,开发了最小姿态干扰运动控制算法;最后计算机仿真验证了算法的有效性。研究结果表明该算法可最小化机械手运动对卫星本体姿态干扰,可节省宝贵姿态控制燃料。 展开更多

关键词 空间机器人 姿态干扰 任务分层 非完整冗余 运动控制 仿真

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异构型遥操作系统的定位与接触控制研究 被引量：2

15

作者 刘霞 潘成伟 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期532-538,共7页

与同构型机器人遥操作系统不同,在异构型机器人遥操作系统中,操作者往往对目标物的精确定位和接触力的判断不足,当从机器人接触到外部环境时缺乏良好的临场感,导致操作精度不足。针对此类问题,该文提出了一种基于机器人工作空间转换与... 与同构型机器人遥操作系统不同,在异构型机器人遥操作系统中,操作者往往对目标物的精确定位和接触力的判断不足,当从机器人接触到外部环境时缺乏良好的临场感,导致操作精度不足。针对此类问题,该文提出了一种基于机器人工作空间转换与直接力反馈结构相结合的目标物定位与接触遥操作控制方法。该方法首先将机器人的关节空间转换到工作空间,再对异构型主从机器人不同的工作空间进行映射匹配,然后在直接力反馈式的遥操作结构下与力传感器共同作用,并辅以摄像机,使得操作者可以精确地操作远端环境中的机器人,从而准确地接触到目标物及获取目标物的位置,进一步准确判断从机器人在外部环境中所接触到的物体属性。该方法借助力反馈进行目标物定位与物体属性判断,较之复杂的机器人视觉标定方法更加简单易于操作,其有效性也在搭建的异构型机器人遥操作实验平台上得到了验证。 展开更多

关键词 直接力反馈 异构型机器人遥操作系统 物体属性判断 目标物定位与接触控制 工作空间映射

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基于参数空间寻优的超低空空投L_1自适应控制器参数优化 被引量：1

16

作者 毛瑜昊 董文瀚 +2 位作者 朱家海 畅锦永 刘日 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期327-336,共10页

针对基于L_1自适应控制的超低空空投纵向控制器,利用基于参数空间寻优(parameter space investigation,PSI)的多准则优化方法,以空投任务性能等级为指标,对L_1自适应控制器中状态估计器短周期阻尼比、自然频率以及低通滤波器带宽这3个... 针对基于L_1自适应控制的超低空空投纵向控制器,利用基于参数空间寻优(parameter space investigation,PSI)的多准则优化方法,以空投任务性能等级为指标,对L_1自适应控制器中状态估计器短周期阻尼比、自然频率以及低通滤波器带宽这3个参数进行优化,通过两次迭代,最终求得合适的Pareto最优解以完成参数优化的过程.仿真验证了参数寻优过程的有效性和适用性,证明了经参数优化后,超低空空投任务性能等级由"适度"改善至"期望", L_1控制器的动态性能和鲁棒性能提升显著,可有效保证运输机的安全性和空投任务的顺利完成. 展开更多

关键词 超低空空投 L1自适应控制 参数空间寻优 PARETO最优解 任务性能

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