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基于复数相移陷波的磁悬浮转子系统自平衡控制 被引量:3
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作者 徐向波 陈劭 张亚楠 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期764-770,共7页
为抑制磁悬浮转子系统的不平衡振动力,提出了一种基于复数相移陷波器和前馈控制的自平衡控制算法。介绍了磁悬浮转子系统的结构和工作原理,给出了含转子不平衡的磁悬浮转子系统动力学模型,分析了不平衡振动力的电气特性。推导了不平衡... 为抑制磁悬浮转子系统的不平衡振动力,提出了一种基于复数相移陷波器和前馈控制的自平衡控制算法。介绍了磁悬浮转子系统的结构和工作原理,给出了含转子不平衡的磁悬浮转子系统动力学模型,分析了不平衡振动力的电气特性。推导了不平衡振动力的抑制条件,指出功率放大器引起的幅值和相位误差是影响不平衡振动抑制效果的主要因素。将磁悬浮转子两自由度平动方程转换为单自由度复数方程,设计了复数相移陷波器,建立数学方程并讨论了中心频率的幅值和相位特性。最后以磁悬浮控制力矩陀螺为测试平台,对提出的控制算法进行了实验验证。结果表明:采用该算法后不平衡振动力减小了94.1%,验证了该算法的有效性。此外本算法还具有动态过程平滑、计算量少等优点。 展开更多
关键词 磁悬浮转子 转子不平衡 自平衡控制 复数相移陷波器
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基于Skinner操作条件反射的两轮机器人自平衡控制 被引量:3
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作者 任红格 阮晓钢 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1423-1428,共6页
针对两轮自平衡机器人的运动平衡控制问题,采用了基于Skinner操作条件反射理论的自回归神经网络学习算法作为机器人的学习机制,利用自回归神经网络对评价函数进行逼近,以实现对行为决策的优化,从而使机器人能够在无需外部环境模型的情况... 针对两轮自平衡机器人的运动平衡控制问题,采用了基于Skinner操作条件反射理论的自回归神经网络学习算法作为机器人的学习机制,利用自回归神经网络对评价函数进行逼近,以实现对行为决策的优化,从而使机器人能够在无需外部环境模型的情况下,通过学习和训练,获得像人或动物一样的自主学习技能,解决了两轮机器人的运动平衡控制问题.最后分别在无扰动和有扰动的两种状态下设计了仿真实验并进行了比较.结果表明,该操作条件反射学习机制具有较快的自主平衡控制技能和较好的鲁棒性能,体现了较高的理论研究意义和工程应用价值. 展开更多
关键词 Skinner操作条件反射 自回归神经网络 两轮机器人 自平衡控制 鲁棒性
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模糊操作条件概率自动机仿生自主学习系统和机器人自平衡控制 被引量:2
3
作者 阮晓钢 蔡建羡 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期960-964,共5页
为了实现两轮机器人的自平衡控制,利用Skinner操作条件反射机理,以概率自动机为平台,融入模糊推理,构造了模糊操作条件概率自动机(OCPA)仿生自主学习系统.该学习系统是一个从状态集合到操作行为集合的随机映射,采用操作条件反射学习机制... 为了实现两轮机器人的自平衡控制,利用Skinner操作条件反射机理,以概率自动机为平台,融入模糊推理,构造了模糊操作条件概率自动机(OCPA)仿生自主学习系统.该学习系统是一个从状态集合到操作行为集合的随机映射,采用操作条件反射学习机制,从操作行为集合中随机学习作为控制系统控制信号的最优行为,并利用学习到的操作行为取向值信息,调整操作条件反射学习算法.此外,学习系统还引入行为熵,以验证其自学习和自组织能力.应用于两轮机器人自平衡控制的仿真结果,验证了模糊OCPA学习系统的可行性. 展开更多
关键词 操作条件反射 概率自动机 模糊推理 仿生自主学习系统 自平衡控制
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飞滑式巡线机器人自平衡控制方案设计与实现 被引量:1
4
作者 余萍 杨杰 刘丽沙 《电测与仪表》 北大核心 2015年第3期91-95,共5页
结合四旋翼飞行器和巡检机器人这两种巡线方式的优点,设计了一种具有飞行和线上巡检功能的飞滑式巡线机器人,该机器人坐立在输电线零线上滑行巡线。阐述了飞滑式巡线机器人控制方案和总体结构,设计了带死区的PID线上自平衡控制方案,搭... 结合四旋翼飞行器和巡检机器人这两种巡线方式的优点,设计了一种具有飞行和线上巡检功能的飞滑式巡线机器人,该机器人坐立在输电线零线上滑行巡线。阐述了飞滑式巡线机器人控制方案和总体结构,设计了带死区的PID线上自平衡控制方案,搭建了硬件平台,实现了飞滑式巡线机器人的线上自稳定。实验结果表明,采用带死区的PID控制比常规PID控制响应速度更快,同时不会出现超调现象。 展开更多
关键词 电力线巡线 四旋翼飞行器 自平衡控制
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基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的立方体机器人自平衡控制 被引量:5
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作者 李磊 章政 +2 位作者 黄卫华 郭庆瑞 胡阳城 《高技术通讯》 CAS 2022年第8期866-874,共9页
立方体机器人具有非线性、多变量、强耦合和欠驱动结构不稳定等特性。针对坡面上以棱边为支点自平衡的立方体机器人的控制问题,设计了一种基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的立方体机器人自平衡控制系统。首先,基于区间Ⅱ型T-S模糊模型对立方体... 立方体机器人具有非线性、多变量、强耦合和欠驱动结构不稳定等特性。针对坡面上以棱边为支点自平衡的立方体机器人的控制问题,设计了一种基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的立方体机器人自平衡控制系统。首先,基于区间Ⅱ型T-S模糊模型对立方体机器人在坡面上以棱边为支点自平衡进行建模;然后,设计了基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的状态反馈控制器,并通过粗糙集对控制器的模糊规则进行约简;最后,实验验证了本文所设计立方体机器人坡面控制系统的可行性。通过实验结果对比可知,相比于传统比例积分微分(PID)控制系统,本文所设计的基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的控制系统能更好地处理立方体机器人系统的不精确性和外界扰动。 展开更多
关键词 立方体机器人 区间Ⅱ型T-S模糊模型 粗糙集 自平衡控制
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水田除草机自平衡控制机械结构设计与试验
6
作者 嵇国俊 康伟 +2 位作者 赵余祥 路琴 肖茂华 《数字农业与智能农机》 2023年第9期24-26,共3页
针对水田存在起伏导致传统除草装置难以实现自平衡控制,从而对秧苗造成损害的问题。针对该问题设计了一种水田除草机自平衡控制机械结构,并进行水田试验,从而验证该机械机构能够实现水田除草机地面仿形自平衡控制。整机主要的调节装置... 针对水田存在起伏导致传统除草装置难以实现自平衡控制,从而对秧苗造成损害的问题。针对该问题设计了一种水田除草机自平衡控制机械结构,并进行水田试验,从而验证该机械机构能够实现水田除草机地面仿形自平衡控制。整机主要的调节装置有机械调节装置、传感器调节装置和油缸调节装置。调节装置使除草部件在工作时与水田保持贴合状态,并且调整除草部件的左右倾斜角度。经过水田试验验证,作业后除草率可以达到85%,且伤苗率显著降低。 展开更多
关键词 水田除草 地面仿形 自平衡控制 水田试验
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自平衡智能摩托车的路径跟踪与稳定性综合控制
7
作者 来飞 余鑫 刘涛 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第10期28-37,共10页
针对智能摩托车路径跟踪控制过程中存在的跟踪精度和行驶稳定性的协调控制问题,设计了一种能适应低速稳定行驶和高速紧急避障需求的集成控制系统。基于三自由度车辆动力学模型,建立了前轮转角与侧倾角之间的关系,并根据自抗扰控制(ADRC... 针对智能摩托车路径跟踪控制过程中存在的跟踪精度和行驶稳定性的协调控制问题,设计了一种能适应低速稳定行驶和高速紧急避障需求的集成控制系统。基于三自由度车辆动力学模型,建立了前轮转角与侧倾角之间的关系,并根据自抗扰控制(ADRC)理论设计了一种适用于摩托车转向系统的控制器,利用基于广义比例积分(GPI)观测器的控制方法,实现对智能摩托车在不同前进速度下的稳定控制。此外,引入全轮驱动(AWD)和可控力矩,进一步提高智能摩托车的稳定性。在低速抗干扰行驶和高速避障场景下的仿真结果表明,采用AWD、转向控制和可控力矩相结合的控制系统可以有效增强车辆的稳定性,与仅采用转向控制和后轮驱动的基准系统相比,所提出的集成控制系统在低速行驶时能够有效抵抗外部干扰,保证良好的跟踪精度和稳定性,且在高速避障场景中,该系统的最高通过车速提高了47.3%。 展开更多
关键词 智能摩托车 自平衡控制 自抗扰控制 全驱动 可控力矩 路径跟踪
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一种新的两轮自平衡电动车控制方法 被引量:3
8
作者 段其昌 翁珏 李丰兵 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第12期3678-3681,共4页
为了克服目前两轮自平衡电动车控制系统存在的噪声和漂移误差大,受扰后调节时间长,超调量较大等问题,提出了一种新的控制方法。该方法基于卡尔曼信号融合滤波,构建了直接转矩电流伺服单元,对电动车进行滑模变结构控制。实验表明滤波后... 为了克服目前两轮自平衡电动车控制系统存在的噪声和漂移误差大,受扰后调节时间长,超调量较大等问题,提出了一种新的控制方法。该方法基于卡尔曼信号融合滤波,构建了直接转矩电流伺服单元,对电动车进行滑模变结构控制。实验表明滤波后倾角度噪声误差由6°降到2.5°;角速度噪声误差由0.25 rad·s-1降到0.10 rad·s-1;零位漂移误差由0.25 rad·s-1降为0.08 rad·s-1;系统受扰动后,该方法调节时间更短、无超调、鲁棒性更强。实验结果均表明该方法有更好的动态性能和稳定性。 展开更多
关键词 自平衡控制 卡尔曼滤波 直接转矩电流 滑模变结构控制
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AprilTag与自抗扰控制结合的智能平衡跟随车的设计 被引量:3
9
作者 李楠 鲁根森 《现代电子技术》 2022年第16期170-174,共5页
针对传统家用手拉车和医用手推车需要手动牵引的问题,文中设计一种能够实现自动平衡与跟随的智能车。硬件设计包括STM32主控芯片、MPU6050运动传感器模块、直流电源模块、电机驱动模块和加载有AprilTag的OpenMV摄像头模块等,并采用两轮... 针对传统家用手拉车和医用手推车需要手动牵引的问题,文中设计一种能够实现自动平衡与跟随的智能车。硬件设计包括STM32主控芯片、MPU6050运动传感器模块、直流电源模块、电机驱动模块和加载有AprilTag的OpenMV摄像头模块等,并采用两轮底座设计;软件设计包括OpenMV模块、STM32主控模块和电机驱动模块等。系统通过OpenMV实时拍摄AprilTag获取位置信息,通过串口通信实现OpenMV和STM32数据交互,由STM32控制智能车实时调整车体状态,实现稳定自平衡、灵活转向和精准跟随。文中的创新点是将自抗扰控制算法和视觉定位算法相结合,采用自抗扰控制算法实现智能车的平衡控制,采用AprilTag视觉定位算法实现智能车的跟随控制。实验测得智能平衡车的稳定跟踪距离为0.5~5 m,最大跟踪角度为正轴线±45°,说明两轮智能平衡跟随车的跟随精度高,平衡稳定性好。 展开更多
关键词 AprilTag 自抗扰控制 OpenMV STM32 视觉定位 自动跟随 自平衡控制 两轮智能车
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越野特种运载平台自平衡任务舱设计及其控制策略研究
10
作者 江开航 皮大伟 +1 位作者 阮剑锋 范晶晶 《河北科技大学学报》 CAS 2020年第5期390-398,共9页
针对某越野特种运载平台大幅度侧倾及俯仰运动下机动性提升问题,提出了一种基于双轴陀螺原理的自平衡任务舱系统结构设计方案以及基于该结构的控制方法。首先,采用Creo软件完成自平衡任务舱系统的结构建模,结合路面模型及行驶系统在ADAM... 针对某越野特种运载平台大幅度侧倾及俯仰运动下机动性提升问题,提出了一种基于双轴陀螺原理的自平衡任务舱系统结构设计方案以及基于该结构的控制方法。首先,采用Creo软件完成自平衡任务舱系统的结构建模,结合路面模型及行驶系统在ADAMS/View中搭建运动模型,将任务舱三维模型分解映射为体现侧倾和俯仰动力学的2个平面,形成侧倾和俯仰动力学数学模型,设计实时修正任务舱姿态的自平衡控制策略;其次,综合考虑不同类型路面对任务舱姿态的影响,设计基于载荷转移率的控制阈值算法,明确自平衡控制算法的工作区间;最后,在MATLAB/Simulink环境中搭建Simulink-ADAMS自平衡控制联合仿真模型,进行多种工况的虚拟试验来验证控制系统的有效性。结果表明,自平衡控制系统能够有效、实时地修正任务舱的侧倾角和俯仰角,降低越野特种运载平台侧倾及俯仰运动对于驾驶人员的影响程度。采用自平衡任务舱系统,突破了悬架的系统性能限制,提高了越野特种运载平台对恶劣越野路面的适应能力,为自平衡控制算法的仿真验证提供了模型基础。 展开更多
关键词 车辆工程 特种运载平台 自平衡任务舱 控制阈值 自平衡控制
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电动自平衡举升式果业采摘控制系统设计 被引量:1
11
作者 王曦 南永兵 左鹏 《当代农机》 2017年第11期51-53,共3页
针对果园一种履带式独立四驱控制系统的研究,结合通用电动车无刷电机一机一控制器的硬件结构,设计了一款智能接口控制器,能够同步控制2~4台无刷电机的运动,实现同时完成平台自平衡、自升降功能。具有较好的转速控制精度,任意地形下平台... 针对果园一种履带式独立四驱控制系统的研究,结合通用电动车无刷电机一机一控制器的硬件结构,设计了一款智能接口控制器,能够同步控制2~4台无刷电机的运动,实现同时完成平台自平衡、自升降功能。具有较好的转速控制精度,任意地形下平台能够保持较好的水平性,在果园采摘中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 四驱控制系统 STM32单片机 农业设备 自平衡控制 无线遥控
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自平衡车控制方法研究及仿真分析 被引量:9
12
作者 何军虎 鞠剑平 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第7期144-146,152,共4页
针对自平衡车的自平衡阶段控制和转向阶段控制问题,提出了基于参数优化自抗扰技术和改进PID技术的自平衡车控制方法,首先基于拉格朗日公式建立自平衡车非线性模型及其控制策略,运用自适应进化算法进行模型参数的优化调整,调然后用过滤... 针对自平衡车的自平衡阶段控制和转向阶段控制问题,提出了基于参数优化自抗扰技术和改进PID技术的自平衡车控制方法,首先基于拉格朗日公式建立自平衡车非线性模型及其控制策略,运用自适应进化算法进行模型参数的优化调整,调然后用过滤过程安排改进的PID控制策略进行模型转向控制,最后使用Matlab/Simulink进行自平衡车控制效果仿真分析。仿真实验结果表明,提出的控制策略能够快速调整平衡车姿态,且具有较好的控制平衡和转向精度以及较强的抗干扰能力。 展开更多
关键词 自平衡控制 参数优化自抗扰 自适应进化算法 过滤过程安排
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随机模糊控制策略及其在机器人控制中的应用 被引量:4
13
作者 蔡建羡 阮晓钢 郜园园 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期754-761,共8页
针对模糊规则的自动生成问题,采用Skinner操作条件反射(OC)和概率有限自动机(PFA)构成的OCPFA学习系统,设计能对模糊规则进行自学习和自组织的随机模糊控制策略。本策略首先采用设计的OC学习机制,从模糊行为集合中随机选取一个模糊行为... 针对模糊规则的自动生成问题,采用Skinner操作条件反射(OC)和概率有限自动机(PFA)构成的OCPFA学习系统,设计能对模糊规则进行自学习和自组织的随机模糊控制策略。本策略首先采用设计的OC学习机制,从模糊行为集合中随机选取一个模糊行为,作为模糊规则的后件;然后利用环境对选取模糊行为的反馈信息,更新OC学习机制;最后依据更新后的OC学习机制,重新选取模糊后件行为,直至学习到最优的模糊规则。理论证明,其自学习和自组织过程在概率意义上是收敛的。在两轮自平衡机器人上的仿真和实验均表明,设计的随机模糊控制策略不需要系统的模型,成功地实现了机器人的自平衡控制,并提高了机器人的学习速度和控制精度。 展开更多
关键词 模糊规则 操作条件反射 随机模糊控制 两轮机器人 自平衡控制
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可拆卸自平衡担架床的研究与设计 被引量:6
14
作者 靳飞 韩峤祎 +2 位作者 李敬一 白阳 高学山 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第2期69-73,共5页
针对利用普通担架在地势不平的场合实施救援容易给伤病员带来二次伤害的问题,研究了一种能够使伤病员保持平躺状态的可拆卸自平衡担架床。利用连杆机构传递运动,并把担架床设计成可拆卸结构。利用倾角传感器测得担架倾斜角度并发送至AR... 针对利用普通担架在地势不平的场合实施救援容易给伤病员带来二次伤害的问题,研究了一种能够使伤病员保持平躺状态的可拆卸自平衡担架床。利用连杆机构传递运动,并把担架床设计成可拆卸结构。利用倾角传感器测得担架倾斜角度并发送至ARM单片机,ARM单片机处理数据后向驱动器发送指令,控制电动推杆动作,带动内侧可调节担架摆动以达到水平,误差在±1°以内。担架床可在行进中保持水平状态,避免了因倾斜使病情加重的情况,减少了伤病员在救援过程中受到的二次伤害。 展开更多
关键词 担架床 救援 连杆机构 自平衡控制
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一种基于模糊PID的立方体机器人控制系统 被引量:3
15
作者 张舰栋 章政 +2 位作者 黄卫华 李磊 陈阳 《高技术通讯》 CAS 2022年第2期193-199,共7页
针对以棱边为支点的立方体机器人坡面自平衡控制问题,提出了一种基于模糊PID的立方体机器人控制系统的设计方法。首先,基于自主设计的一种内部集成的动量轮立方体机器人,通过Lagrange方程建立了坡面上立方体机器人的动力学模型,证明了... 针对以棱边为支点的立方体机器人坡面自平衡控制问题,提出了一种基于模糊PID的立方体机器人控制系统的设计方法。首先,基于自主设计的一种内部集成的动量轮立方体机器人,通过Lagrange方程建立了坡面上立方体机器人的动力学模型,证明了在平衡点附近是一个不稳定系统且具有能控性和能观性。其次,设计了一种基于模糊PID的角速度-角度串级控制系统,实现了立方体机器人的坡面自平衡控制。最后,仿真和实测实验结果证明了本文所设计系统的有效性。 展开更多
关键词 立方体机器人 模糊PID 动力学建模 自平衡控制
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两轮机器人具有内发动机机制的感知运动系统的建立 被引量:12
16
作者 张晓平 阮晓钢 +1 位作者 肖尧 朱晓庆 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期1175-1184,共10页
针对两轮机器人运动平衡控制问题,为其建立起一种人工感知运动系统TWR-SMS(Two-wheeled robot sensorimotor system),使机器人在与环境的接触过程中可以通过学习自主掌握运动平衡技能.感知运动系统的认知系统以学习自动机为数学模型,引... 针对两轮机器人运动平衡控制问题,为其建立起一种人工感知运动系统TWR-SMS(Two-wheeled robot sensorimotor system),使机器人在与环境的接触过程中可以通过学习自主掌握运动平衡技能.感知运动系统的认知系统以学习自动机为数学模型,引入好奇心和取向性概念,设计了能够主动探索环境以及主动学习环境的内发动机机制.实验结果证明内发动机机制的引入不仅提高了机器人的自学习和自组织特性,同时能够有效避免小概率事件的发生,稳定性较高.与传统线性二次型调节器(Linear quadratic regulator,LQR)控制方法的对比实验表明系统具有更好的鲁棒性. 展开更多
关键词 两轮机器人 自平衡控制 感知运动系统 内发动机机制
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Two types of coaxial self-balancing robots 被引量:1
17
作者 高学山 戴福全 李潮全 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第11期2981-2990,共10页
Two types of coaxial self-balancing robots(CSBR)were proposed,one can be used as a mobile robot platform for parts transporting in unmanned factory or as an inspector in dangerous areas,and the other can be used as a ... Two types of coaxial self-balancing robots(CSBR)were proposed,one can be used as a mobile robot platform for parts transporting in unmanned factory or as an inspector in dangerous areas,and the other can be used as a personal transporter ridden in cities.Mechanical designing and control structures as well as control strategies were described and compared in order to get a general way to develop such robots.A state feedback controller and a fuzzy controller were designed for the robot using DC servo motors and the robot using torque motors,respectively.The experiments indicate that the robots can realize various desired operations smoothly and agilely at the velocity of 0.6 m/s with an operator of 65 kg.Furthermore,the robustness of the controllers is revealed since these controllers can stabilize the robot even with unknown external disturbances. 展开更多
关键词 mobile robots service robots mechatronic systems robot dynamics control of robotic systems
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