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旋翼飞行机械臂固定时间滑模控制 被引量:2
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作者 刘宜成 贺嘉辣 严文 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期69-76,共8页
针对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制中的不确定性和扰动问题,提出了一种基于固定时间滑模观测器的滑模控制算法。首先,在广义坐标系下建立了旋翼飞行机械臂运动学与动力学模型,并设计出固定时间观测器对模型参数不确定性与外部扰动进行估计... 针对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制中的不确定性和扰动问题,提出了一种基于固定时间滑模观测器的滑模控制算法。首先,在广义坐标系下建立了旋翼飞行机械臂运动学与动力学模型,并设计出固定时间观测器对模型参数不确定性与外部扰动进行估计,通过在滑模中引入分段函数和饱和函数抑制固定时间观测器的抖振,加快其收敛速度。随后,将旋翼飞行机械臂划分为位置、姿态以及机械臂3个子系统,基于固定时间理论,分别对3个子系统设计了新型固定时间滑模控制器,并设计自适应趋近律以抑制滑模控制器的抖振。与传统滑模控制器相比,该控制器具有更快的收敛速度与更好的跟踪性能。利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性,该算法对旋翼飞行机械臂轨迹跟踪控制具有较好效果。 展开更多
关键词 无人机 旋翼飞行机械臂 固定时间观测器 固定时间稳定 轨迹跟踪 动力学建模
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旋翼飞行机械臂动力学模型与姿态控制
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作者 代强强 张森 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第12期121-128,共8页
当前无人机的应用局限在于和环境弱交互的场景。为了应对更复杂的作业环境,提高无人机与环境的交互性,将旋翼无人机和机械臂结合。由于无人机和机械臂之间存在动力学耦合以及机械臂作业时无人机姿态干扰等问题,严重影响旋翼飞行机械臂... 当前无人机的应用局限在于和环境弱交互的场景。为了应对更复杂的作业环境,提高无人机与环境的交互性,将旋翼无人机和机械臂结合。由于无人机和机械臂之间存在动力学耦合以及机械臂作业时无人机姿态干扰等问题,严重影响旋翼飞行机械臂控制精度水平和作业精确要求。针对以上问题,通过牛顿-欧拉方程对无人机与机械臂进行独立建模,并设计自适应反步滑模控制器来实现旋翼飞行机械臂的姿态和位置跟踪控制,其稳定性由李雅普诺夫稳定性定理验证。 展开更多
关键词 自适应反步滑模控制动力学模型 姿态控制 旋翼飞行机械臂
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旋翼飞行机械臂建模及动态重心补偿控制 被引量:19
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作者 钟杭 王耀南 +2 位作者 李玲 刘洪剑 李力 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期311-320,共10页
旋翼飞行机械臂是将多关节机械臂固连在旋翼飞行平台上而组成的一种面向主动任务操作的特殊系统,其飞行平台和机械臂之间存在强耦合特性.本文针对机械臂的规划运动对飞行平台的干扰问题,建立了系统运动学和动力学模型,并通过动态计算系... 旋翼飞行机械臂是将多关节机械臂固连在旋翼飞行平台上而组成的一种面向主动任务操作的特殊系统,其飞行平台和机械臂之间存在强耦合特性.本文针对机械臂的规划运动对飞行平台的干扰问题,建立了系统运动学和动力学模型,并通过动态计算系统重心位置坐标,设计出基于backstepping的动态重心补偿控制方法,针对补偿项测量噪声问题设计了二阶低通滤波器,并使用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性.仿真和实验均验证了在相同的参数条件下,具有动态重心补偿项的控制算法比没有重心补偿项的控制算法在轨迹跟踪和姿态稳定方面具有明显优势. 展开更多
关键词 旋翼飞行机械臂 重心补偿 轨迹跟踪控制 反演控制
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旋翼飞行机械臂系统的混合视觉伺服控制 被引量:12
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作者 孙敬陶 王耀南 +2 位作者 谭建豪 钟杭 李瑞涵 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期505-515,共11页
旋翼飞行机械臂是一种具有强耦合特性的机器人系统,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等.本文针对传统的基于图像与基于位置的视觉伺服的缺陷以及系统自身欠驱动等问题,建立... 旋翼飞行机械臂是一种具有强耦合特性的机器人系统,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等.本文针对传统的基于图像与基于位置的视觉伺服的缺陷以及系统自身欠驱动等问题,建立了运动学模型和提出了基于力平衡原理的动力学联合建模,并通过欧几里得单应性矩阵分解设计出旋翼飞行机械臂系统的混合视觉伺服控制方法,在图像空间控制平移、笛卡尔空间控制旋转,减弱了平移与旋转之间的相互影响实现解耦效果,改善了系统对非结构因素的抗扰性能和全局稳定性.通过仿真和实验检验了系统鲁棒性和算法优越性. 展开更多
关键词 旋翼飞行机械臂系统 动力学联合建模 欧几里得重建 视觉伺服 手眼系统
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旋翼飞行机械臂的混合视觉伺服和分层控制方法 被引量:6
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作者 孙敬陶 钟杭 +1 位作者 王耀南 李希 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期56-65,共10页
无人机臂系统是一种具有强耦合特性的智能移动机器人,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等,同时机载机械臂的运动会造成飞行平台的重心变化和动态不稳定。针对基于图像的只... 无人机臂系统是一种具有强耦合特性的智能移动机器人,借助视觉进行自主作业还存在诸多问题,如实时深度估计、目标极易丢失以及目标笛卡尔空间模型重建等,同时机载机械臂的运动会造成飞行平台的重心变化和动态不稳定。针对基于图像的只在目标附近线性收敛与基于位置的目标易偏离视野范围等不足以及系统自身欠驱动等问题,建立了运动学模型并通过欧氏单应性矩阵分解设计出旋翼飞行机械臂系统的混合视觉伺服控制方法,最后通过分层任务组合控制算法完善了其耦合机制。最终改善了系统对非结构因素的抗扰性能和全局稳定性,通过仿真和实验检验了系统鲁棒性和算法优越性。 展开更多
关键词 旋翼飞行机械臂 动力学模型 欧氏重建 视觉伺服 分层任务
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旋翼飞行机械臂研究综述 被引量:4
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作者 刘超 张广玉 熊安斌 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2020年第7期735-747,共13页
旋翼飞行机械臂是由旋翼无人机(多旋翼无人机或无人直升机)和多连杆机械臂组成的新型飞行机器人系统。该机器人系统结合了旋翼无人机的机动飞行、定点悬停和机械臂灵活作业的特性,能够完成飞行作业任务。旋翼无人机具有对外部干扰敏感... 旋翼飞行机械臂是由旋翼无人机(多旋翼无人机或无人直升机)和多连杆机械臂组成的新型飞行机器人系统。该机器人系统结合了旋翼无人机的机动飞行、定点悬停和机械臂灵活作业的特性,能够完成飞行作业任务。旋翼无人机具有对外部干扰敏感的特性。旋翼飞行机械臂在飞行作业过程中会受到来自环境复杂的干扰,再加上系统间严重的耦合作用,使得旋翼飞行机械臂的研究存在诸多难点。本文全面分析与总结了近几年国内外发表的文献,对旋翼飞行机械臂系统设计、系统建模与控制、应用场景和作业方法等方面的主要研究成果进行了综述。 展开更多
关键词 旋翼飞行机械臂 飞行作业 飞行控制 系统建模
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基于深度强化学习的飞行机械臂视觉抓取研究
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作者 王宁 毛鹏军 +1 位作者 倪培龙 杨孟杰 《组合机床与自动化加工技术》 2025年第9期34-39,43,共7页
为了解决传统深度确定性策略梯度算法(DDPG)在旋翼飞行机械臂抓取物体过程中机械臂学习效率低、收敛速度慢,导致旋翼飞行机械臂抓取成功率较低的问题,提出了一种HER-DDPG算法。首先基于ROS平台搭建旋翼飞行机械臂的实验环境,然后利用改... 为了解决传统深度确定性策略梯度算法(DDPG)在旋翼飞行机械臂抓取物体过程中机械臂学习效率低、收敛速度慢,导致旋翼飞行机械臂抓取成功率较低的问题,提出了一种HER-DDPG算法。首先基于ROS平台搭建旋翼飞行机械臂的实验环境,然后利用改进的YOLOv8n目标检测算法和反向投影法获取抓取物体的三维位置,最后将DDPG算法、HER-TD3算法和设计的HER-DDPG算法加入仿真环境对飞行机械臂进行抓取训练。HER-DDPG算法先利用事后经验回放算法(HER)将实际未成功的经验重新解释为成功的的经验,增加了有用经验的数量,然后再用DDPG算法对飞行机械臂进行训练。实验结果表明,利用DDPG算法对飞行机械臂进行训练,学习效率较低,收敛速度较慢,抓取成功率为65.2%,利用HER-TD3算法对飞行机械臂进行训练,学习效率较低,收敛速度较快,抓取成功率为79.5%,而利用HER-DDPG算法对飞行机械臂进行训练,学习效率高,收敛速度快,抓取成功率为80.4%,较DDPG算法上升了15.2%。 展开更多
关键词 深度确定性策略梯度算法 旋翼飞行机械臂抓取 HER-TD3 HER-DDPG ROS
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