导读:本文包含了位形控制论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:自主水下机器人,路径跟踪,位形切换,输入饱和
位形控制论文文献综述
于曹阳[1]（2018）在《基于模糊逼近补偿法的AUV位形切换饱和跟踪控制研究》一文中研究指出海洋蕴藏着丰富的能源、矿产和生物资源,是一个拥有巨大发展潜力的空间,特别是进入21世纪,逐渐成为世界关注的焦点之一。探索和开发海洋归根结底需要专业化、智能化的海洋工程装备,自主水下机器人AUV(Autonomous Underwater Vehicle)作为海洋工程装备的一支生力军,目前正向着更深、更广的海洋空间迈进。智能运动控制技术是AUV核心技术之一,但由于外部复杂多变的海洋环境、本体的非线性水动力系数、艇载推进器的动力学延滞及输入饱和特性、加之大范围内变速精细探测需求,使得AUV位形切换下运动控制问题非常具有挑战性。因此,本文开展基于模糊逼近补偿法的AUV位形切换饱和跟踪控制研究具有重要的理论和迫切的实用价值。本文在充分调研国内外关于AUV航迹跟踪控制方面研究成果的基础上,结合探测作业型AUV的运动特点,总结出输入饱和及动力学延滞约束下AUV位形切换路径跟踪控制为本文研究目标,以实验室AUV样机为研究对象,通过运动建模、算法设计、理论分析与对比仿真等手段,从二维解耦控制到叁维耦合控制、从欠驱动位形到多位形切换,系统性地开展相关研究工作,综合解决系统不确定性、输入饱和、动力学延滞和位形切换耦合作用下样机路径跟踪控制难题。本文的创新点及研究内容如下:(1)完整AUV动力学建模以及基于操纵性预报的推进性能评估:在现有AUV一般性动力学建模基础上,细化了本文研究对象AUV样机全航速域内舵面、主推及辅推等艇载驱动执行器的推进模型,特别是辅推推力随前向速度的非线性建模,并考虑了执行器固有的输入饱和以及动力学延滞双重特性。基于完整的AUV样机动力学模型,分别完成了全航速域内舵面和辅推作用下的操纵预报以及推进性能评估,由此确定出高速欠驱动和低速全驱动分别对应的航速区间,设计光滑的执行器“逻辑切换流”桥接高速与低速之间过渡航速带,为后续位形切换提供数据支撑和理论依据。(2)基于模糊逼近补偿法的鲁棒有界自适应路径跟踪控制器:从航速域内驱动位形最大交集对应的欠驱动模式出发,考虑了舵机输出动力学诱发的力矩“延滞”特性,其使得动力学系统阶数提高,为此,基于时变视线制导和反馈线性反步法设计了依赖于模型参数的高阶路径跟踪控制器。然后,基于上述一致框架,利用自适应模糊逼近和自适应误差估计技术解决了系统不确定性和反步高阶复杂计算等难题,避免了对水动力学参数的依赖,同时避免了动力学特性诱发的高阶反步计算及其潜在的控制输出抖动行为。接着,在上述一致框架中引入抗执行器饱和的自适应模糊补偿器,消除欠驱动路径跟踪时输入饱和“截断”诱发的潜在失稳行为。最后,不同控制器以及与经典模型的对比仿真验证了所设计的鲁棒有界自适应控制器较优的控制品质。(3)位形切换下AUV样机鲁棒有界自适应跟踪控制:考虑前向速度变化需求诱发的位形切换难题,设计了俯仰主动控制和垂向被动控制的理念,完成了归一化的AUV样机位形切换跟踪控制架构设计。基于前述模糊逼近补偿法设计了变速前向速度跟踪控制器和归一化俯仰力矩自适应控制器。依据光滑的执行器“逻辑切换流”和归一化饱和俯仰力矩设计了光滑有界的“推力分配流”,再融合垂向推力被动控制理念,设计阈值分析和滑动分配策略,确保水平舵和艏艉垂推指令分配的唯一性与有界性,实现“不失真”的位形切换,从而使得AUV控制的稳定性相对独立于执行器的切换。不同初始状态和突变环境干扰下的对比仿真验证了所设计的二维垂直面位形切换控制器作用下AUV样机位姿跟踪误差的渐近稳定性和推进按需有界分配的特性。(4)基于改良视线制导的级联式叁维路径精确跟踪和位形切换控制:针对叁维空间多变量非线性耦合难点,设计以运动学制导和动力学跟踪为前后子系统的级联式控制架构,避免了全系统反步设计时高阶导数以及空间曲率和挠率计算。在运动学制导阶段,引入移动的空间路径坐标系,消除了空间Serrent-Frenet坐标系第叁次额外绕x轴旋转的耦合效应。设计了空间坐标变换“等价原理”修正传统的叁维视线制导律,精确地阐明了方向角和姿态角之间非线性耦合关系。再辅以Lyapunov技术,最终将多变量空间耦合下的位置误差“解耦”成角速度误差。进而,可将二维饱和跟踪控制律直接移植到叁维路径跟踪中,完成叁维动力学控制器的快速设计。基于此理念,在二维控制器设计的基础上,依次解决了多变量空间耦合下AUV样机叁维路径精确跟踪以及位形切换控制研究,并予以级联稳定性分析,以及与经典PID控制器之间、不同初始状态下、突变环境干扰下的对比仿真验证。(本文来源于《华中科技大学》期刊2018-08-01）
徐策,张凤祥,陈振华,王建,罗昊[2]（2017）在《一种新型机械臂避奇异位形控制方法》一文中研究指出为克服机械臂在奇异位形处因自由度退化而带来的运动障碍,提出了一种面向任务分级、基于关节速度空间分解的避奇异位形控制方法。该方法能依据各子任务的控制目标和优先级顺序,依次尽可能地利用关节速度空间的余量,平衡机械臂运动的平稳性与末端执行器的控制精度之间的关系。最后,以PUMA机械臂在肩部奇异位形邻域内的末端位置误差和搬运液体时避关节极限为例,基于此方法进行了运动学仿真分析,结果证明了该方法的可行性和正确性。(本文来源于《机械工程与自动化》期刊2017年03期）
娄峰,赵文雁,陈志江,陈君[3]（2016）在《空间仿生ETFE薄壳结构位形控制关键技术》一文中研究指出ETFE膜材设计收缩率小、强度低,对钢结构施工有更高的安装精度要求。以广州宏城广场天幕的建造过程为背景,提出了单层网壳分块安装方法,介绍了叁维坐标预调整技术,卸载全过程变形监测和大面积ETFE膜安装等整套空间仿生ETFE薄壳结构的施工技术,解决了ETFE膜边界精度控制要求高的难题。(本文来源于《施工技术》期刊2016年03期）
董楸煌,陈力[4]（2015）在《双臂空间机器人捕获非合作目标冲击效应分析及闭链混合系统力/位形鲁棒镇定控制》一文中研究指出分析漂浮基双臂空间机器人捕获非合作目标所受的冲击影响效应,及捕获后空间机器人和目标组成的闭链混合系统对目标夹持内力和位形的鲁棒镇定控制。将捕获目标过程视为两机械臂末端与目标碰撞前、碰撞过程和碰撞后叁个阶段。在碰撞前空间机器人和目标是分离的两分体系统,利用第二类拉格朗日方程建立漂浮基双臂空间机器人系统的动力学模型。在机械臂末端与目标碰撞阶段,基于空间机器人与目标总动量守恒,利用动量定理计算翻滚目标对空间机器人运动状态的冲击影响效应。在碰撞后,双臂空间机器人已捕获翻滚目标并组成闭链混合系统,针对混合系统在碰撞阶段受冲击影响而产生不稳定运动,提出一种鲁棒控制算法对其进行镇定控制,以实现双臂对目标夹持内力和空间机器人位形的协调控制,并达到期望的稳定状态。数值仿真验证了上述控制算法的有效性。(本文来源于《机械工程学报》期刊2015年09期）
税海涛,李迅,马宏绪[5]（2011）在《空间机械臂位形与基座姿态协同控制研究》一文中研究指出针对自由飘浮空间机械臂与基座的运动耦合问题,提出了一种基于不变流形的机械臂位形与基座姿态协同控制算法。在分析了系统可控性的基础上,构造了线性状态反馈下系统的不变流形,并设计了分段连续的镇定控制器。该控制器先将系统状态镇定到不变流形之上,然后沿该流形将系统状态调整到期望值。仿真结果表明,在系统可控的条件下,所提出的协同控制算法能将机械臂位形与基座姿态同时调整到期望状态。(本文来源于《宇航学报》期刊2011年08期）
李斌[6]（2011）在《自由漂浮空间机器人的位形控制》一文中研究指出空间机器人是当前机器人领域的热点问题。论文针对空间自由漂浮机器人做了以下两方面的研究:首先是自由漂浮空间机器人的模型建立以及模型分析,然后在建立模型的基础上进行控制系统设计。其中所设计的控制系统又解决了两类问题,分别是末端执行器的点位控制问题以及连续轨迹跟踪问题。第一,本文建立了自由漂浮空间机器人的动力学模型与运动学模型。因为自由漂浮空间机器人不受外力的作用,因此在整个系统工作的过程中其质心位置不发生变化,同时它还满足线动量守恒与角动量守恒。据此取质心作为整个系统的惯性参考坐标系原点,在此基础上进行模型的推导。对末端执行器的运动学模型进行求导就可以得到自由漂浮空间机器人的广义雅可比矩阵,它描述了末端执行器速度与关节相对转动角速度关系。基于广义雅可比矩阵与运动学模型,便可以对自由漂浮空间机器人的奇异性以及工作空间进行分析。最后,将自由漂浮空间机器人的模型与地面机器人的模型进行比较,进而得出在不发生动力学奇异的情况下,任何地面机器人的控制算法均可应用到空间自由漂浮机器人中。第二,本文对自由漂浮机器人的点位控制问题进行了研究。主要的设计思路就是先将自由漂浮空间机器人模型在平衡点处进行一次近似线性化,得到线性化的系统状态方程。针对此状态方程进行参数化设计,根据任务要求,得到满足条件的性能指标。再由性能指标对相关参数进行优化,进而得到最终的控制律。仿真结果表明参数法方法不仅能使末端执行器快速达到期望位置,同时具有鲁棒性。本文利用参数化方法,还解决了自由漂浮空间机器人在平衡状态时的干扰抑制问题,仿真分析表明所设计的控制器对空间机器人关节处施加的脉冲干扰能够进行有效的抑制。第叁,本文讨论了自由漂浮空间机器人的连续轨迹跟踪问题。主要采用了两种方法来解决这一问题:第一种方法是Backstepping控制器设计。它首先将空间机器人模型分解为不超过系统阶数的递推子系统,通过反向递推设计为每一个子系统确定Lyapunov函数以及虚拟控制器,进而得到最终的控制律;第二种方法是反馈线性化控制器设计。它首先将空间机器人的模型中非线性的部分消去,推导得到完全线性化的状态方程,在此基础上采用最优二次型方法,得到最终的控制律。针对这两种控制律,分别进行仿真分析,仿真结果表明本文所采用的控制方法不仅能够有效的使末端执行器跟踪期望的连续轨迹,而且即使在关节存在小干扰的情况下,仍然能够满足控制要求。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2011-06-01）
郭彦林,王昆,王小安,赵思远,邓静芝[7]（2009）在《基于结构目标位形的找形分析及预应力张拉控制方法》一文中研究指出一种常用的悬吊结构体系由巨型钢拱、固定屋盖以及连接二者之间的拉索组成,在施工过程中其变形主要由预应力索张拉和结构自重所致。由于某种使用功能的缘故,对施工完成后的结构位形,即目标位形常提出明确的要求。设定这类悬吊结构体系的设计位形就是结构的目标位形,考虑结构自重与拉索预应力的共同作用,采用正装迭代找形方法求解基于巨型钢拱与固定屋盖结构目标位形的初始安装位形,进而确定这类结构的安装预调值。文中还对预应力索的张拉顺序进行了研究,并通过比较拉索单步张拉和分阶段张拉方案的计算结果,说明了单步张拉与分阶段张拉方案的适用范围。(本文来源于《施工技术》期刊2009年11期）
夏凡,陈燎原,张锦华[8]（2009）在《基于正规互质因子的TOKAMAK位形控制研究》一文中研究指出随着国际上主流的现代TOKAMAK设计均采用极向场线圈一体化方案,等离子体都具有大的拉长比和叁角形变的截面,并且等离子截面尽可能的靠近最近的壁面组件,因此现代先进的TOKAMAK需要精确的多输入多输出(MIMO)控制器来控制住等离子体电流、位置和形状。本文首先介绍了用H_∞正规互质因子鲁棒控制设计的方法、回路成形设计算法(LSDP)及其改进算法等等,然后用此对某现代TOKAMAK装置的进行了位形控制研究。利用装置的标称设计参数,得到对应的等离子体响应模型,在此基础上,选择合适的参考传递函数,利用LSDP设计出多输入多输出(MIMO)位形控制器,最后对闭环控制系统进行了仿真分析,分析结果说明此控制器设计算法能够很好的控制住等离子体的电流、X点位置和形状,具有良好的控制性能。该研究能够为极向场一体化设计且具有拉长比和叁角形形变的等离子体截面的TOKAMAK的等离子体位形控制提供参考。(本文来源于《中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第7册）》期刊2009-11-18）
郭彦林,田广宇[9]（2008）在《索杆张拉结构的位形控制及施工方案探讨》一文中研究指出广义的索杆张拉结构包括索穹顶结构、车辐式结构等,它是一种由索和杆通过预应力提供刚度形成的空间结构,是一种非常适合大跨度公共建筑的结构形式。索杆张拉结构的施工和使用涉及叁个状态:零应力态、初始应力态和荷载态,分别是构件加工位形状态,结构仅在预应力和自重作用下的位形状态和结构在外荷载下的位形状态。索杆张拉结构在施工过程中往往呈几何可变体系,能否安全、准确地张拉到设计位形主要决定于两点,其一是如何根据结构构成特点及现场施工环境确定预应力索整体施工张拉方案,其二是如何在张拉过程中选取若干关键的几何位形以及相应的应力控制状态。本文结合深圳宝安体育场屋盖张拉结构体系,介绍了索杆张拉结构的受力性能,阐述了施工过程中结构位形及预应力的控制原理,探讨了整体张拉方案及施工误差对成型结构位形及内力状态的影响。(本文来源于《第十二届空间结构学术会议论文集》期刊2008-11-11）
康剑灵,王红,叶华文[10]（2005）在《非零势能的耗散力学控制系统的位形能控性》一文中研究指出在拉格朗日力学控制系统的仿射联络框架下,基于Sussmann对有限维流形上一般仿射非线性控制系统的能控性讨论,将简单力学控制系统短时间局部位形能控的一个可计算的充分条件推广到迷向耗散的系统上,并给出系统是平衡点能控的一个充分条件,其中,系统的拉格朗日函数为动能减势能· 在问题的讨论中,系统的能控李代数的向量场李括号运算,以及与系统位形流形的Levi_Civita联络相关的对称积起了重要作用· 尽管势能项会使系统的位形能控性讨论复杂化,但Liouville向量场又简化了系统的能控李代数计算·(本文来源于《应用数学和力学》期刊2005年07期）
位形控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为克服机械臂在奇异位形处因自由度退化而带来的运动障碍,提出了一种面向任务分级、基于关节速度空间分解的避奇异位形控制方法。该方法能依据各子任务的控制目标和优先级顺序,依次尽可能地利用关节速度空间的余量,平衡机械臂运动的平稳性与末端执行器的控制精度之间的关系。最后,以PUMA机械臂在肩部奇异位形邻域内的末端位置误差和搬运液体时避关节极限为例,基于此方法进行了运动学仿真分析,结果证明了该方法的可行性和正确性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
位形控制论文参考文献
[1].于曹阳.基于模糊逼近补偿法的AUV位形切换饱和跟踪控制研究[D].华中科技大学.2018
[2].徐策,张凤祥,陈振华,王建,罗昊.一种新型机械臂避奇异位形控制方法[J].机械工程与自动化.2017
[3].娄峰,赵文雁,陈志江,陈君.空间仿生ETFE薄壳结构位形控制关键技术[J].施工技术.2016
[4].董楸煌,陈力.双臂空间机器人捕获非合作目标冲击效应分析及闭链混合系统力/位形鲁棒镇定控制[J].机械工程学报.2015
[5].税海涛,李迅,马宏绪.空间机械臂位形与基座姿态协同控制研究[J].宇航学报.2011
[6].李斌.自由漂浮空间机器人的位形控制[D].哈尔滨工业大学.2011
[7].郭彦林,王昆,王小安,赵思远,邓静芝.基于结构目标位形的找形分析及预应力张拉控制方法[J].施工技术.2009
[8].夏凡,陈燎原,张锦华.基于正规互质因子的TOKAMAK位形控制研究[C].中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第7册）.2009
[9].郭彦林,田广宇.索杆张拉结构的位形控制及施工方案探讨[C].第十二届空间结构学术会议论文集.2008
[10].康剑灵,王红,叶华文.非零势能的耗散力学控制系统的位形能控性[J].应用数学和力学.2005