检索结果-内蒙古大学图书馆

控制与决策 2025年第4期40卷 1079-1097页

作者：梁潇刘冰冰叶慧樱裴腾飞于海方勇纯南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学人工智能学院天津300350 南开大学深圳研究院智能技术与机器人系统研究院深圳518083

随着低空经济进入快速发展期,旋翼无人机凭借其垂直起降能力、高机动性及成本低廉等优势,引起了人们的广泛关注.利用其进行物资装备的空中运输能克服地形地势对运输的限制,较地面运输更为高效.在旋翼无人机空中运输领域,吊绳悬挂方式具... 详细信息

随着低空经济进入快速发展期,旋翼无人机凭借其垂直起降能力、高机动性及成本低廉等优势,引起了人们的广泛关注.利用其进行物资装备的空中运输能克服地形地势对运输的限制,较地面运输更为高效.在旋翼无人机空中运输领域,吊绳悬挂方式具有机械成本低、对负载体积无限制等优势,因此具有更好的任务适应性.然而,旋翼无人机本身具有欠驱动特性,随着悬挂负载的引入,系统的自由度更高、非线性程度和状态耦合也更为严重,为其控制与规划方案的设计带来了巨大挑战.鉴于此,首先对无人机吊运系统进行分类并简要介绍其特性;然后分别对单机和多机吊运系统的控制及规划方法研究现状与最新进展进行重点阐述;最后对旋翼无人机吊运领域的已有研究进行讨论与总结,并展望该领域未来的发展和趋势.

关键词：旋翼无人机吊运负载协作运输运动规划非线性系统

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基于迟滞逆补偿的气动人工肌肉并联机器人同步控制

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机器人 2025年第2期47卷 145-154页

作者：刁淑贞张欣霖刘根娣秦岩丁方勇纯孙宁南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学深圳研究院智能技术与机器人系统研究院广东深圳518083

虽然气动人工肌肉并联机器人兼具刚柔耦合特性,但是其控制精度易受到气动人工肌肉中迟滞特性的影响,且整体控制性能还会受制于所有机械臂的协调能力。为此,本文提出了一种基于迟滞逆补偿的同步控制方法,以实现气动人工肌肉并联机器人的... 详细信息

虽然气动人工肌肉并联机器人兼具刚柔耦合特性,但是其控制精度易受到气动人工肌肉中迟滞特性的影响,且整体控制性能还会受制于所有机械臂的协调能力。为此,本文提出了一种基于迟滞逆补偿的同步控制方法,以实现气动人工肌肉并联机器人的期望跟踪性能。具体而言,改进Bouc-Wen迟滞模型以更准确地表征气动人工肌肉的输入-输出关系,并使用对应的逆模型进行前馈补偿,提高控制精度。同时,建立机械臂之间的误差信号传递,提升机械臂的运动同步性。然后,充分考虑气动人工肌肉并联机器人的全驱特性,在全驱系统方法框架下设计自适应气压控制器,确保跟踪误差和同步误差渐近收敛。最后,完成闭环系统的稳定性分析,并基于硬件平台进行了迟滞拟合对比测试和运动控制对比测试。对比结果表明所提迟滞模型的拟合精度和所提控制方法的跟踪精度均优于对比方法,充分验证了所提方法的可行性。

关键词：并联机器人气动人工肌肉迟滞逆补偿同步控制全驱系统方法

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基于观测偏差校正的无人地面车级联自抗扰跟踪策略

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机器人 2025年第2期47卷 213-226页

作者：赵辰阳李宝全朱常富张雪波天津工业大学控制科学与工程学院天津300387 天津市自主智能技术与系统重点实验室天津300387 南开大学机器人与自动信息系统研究所天津300071 天津市智能机器人重点实验室天津300071

无人地面车辆(UGV)在复杂外部环境下难以保持其良好的动态性能。为此,本文提出了级联形式的偏差校正自抗扰控制策略,通过提高观测器对扰动的估计精度来增强UGV控制系统的扰动抑制能力。首先,将广义外部扰动与系统内部扰动重构为总扰动,... 详细信息

无人地面车辆(UGV)在复杂外部环境下难以保持其良好的动态性能。为此,本文提出了级联形式的偏差校正自抗扰控制策略,通过提高观测器对扰动的估计精度来增强UGV控制系统的扰动抑制能力。首先,将广义外部扰动与系统内部扰动重构为总扰动,并设置校正项以扩展初级扰动观测器的观测阶次。之后,为提高观测精度,在次级扰动观测器中对未被及时观测出的扰动残余值进行估计。基于反馈线性化理论,设计了包含总扰动估计值的轨迹跟踪控制律,从而提高UGV的轨迹跟踪误差收敛速度和跟踪精度。为了提高控制器对不同UGV模型的适应性,针对控制器关键参数与闭环模型的对应关系设计了参数配置规则。通过理论分析证明了系统的稳定性和抗扰性能,并在多种情况下进行对比实验以测试所提方法的性能。实验结果表明,所提策略可有效改善UGV在不确定环境下的轨迹跟踪效果。

关键词：无人地面车辆轨迹跟踪级联扩张状态观测器偏差校正

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性能函数引导的无人机集群深度强化学习控制方法

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自动化学报 2025年第05期 905-916页

作者：王耀南华和安张辉钟杭樊叶心梁鸿涛常浩方勇纯机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心湖南大学电气与信息工程学院湖南大学机器人学院南开大学机器人与信息自动化研究所南开大学智能技术与机器人系统研究院

针对无人机集群系统,提出了一种性能函数引导的深度强化学习控制方法,同时评估性能函数的示范经验与学习策略的探索动作,保证了高效可靠的策略更新,实现了无人机集群系统的高性能控制.首先,利用领航-跟随集群框架,将无人机集群的控制问... 详细信息

针对无人机集群系统,提出了一种性能函数引导的深度强化学习控制方法,同时评估性能函数的示范经验与学习策略的探索动作,保证了高效可靠的策略更新,实现了无人机集群系统的高性能控制.首先,利用领航-跟随集群框架,将无人机集群的控制问题转化为领航-跟随框架下的跟踪问题,进而提出了基于模型的跟踪控制方法,利用性能函数将集群编队误差约束在给定范围内,实现了无人机集群的模型驱动控制.接下来,为了解决复杂工况下性能函数极易失效难题,将深度强化学习方法和性能函数驱动方法结合,提出了性能函数引导的深度强化学习控制方法,利用性能函数的示范经验辅助训练强化学习网络,通过同时评估探索与示范动作,保证学习策略显著优于性能函数驱动控制方法,有效提高了无人机编队控制精度与鲁棒性.实验结果表明,该方法能够显著提升无人机集群的控制精度,实现了兼顾鲁棒性与飞行精度的高性能集群控制.

关键词：无人机集群深度强化学习引导式学习智能编队控制

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采用神经网络的双吊车自适应防摆控制

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自动化学报 2023年第1期49卷 111-121页

作者：文天赐方勇纯卢彪南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学智能技术与机器人系统研究院深圳518083

由于工业实践对运输能力提出了更高的要求,双吊车的应用日益广泛.然而其动力学模型非线性很强,因此控制器结构十分复杂.另一方面,大型货物的摆动很难抑制,这给双吊车的自动化带来了巨大的挑战.为了处理以上问题,首先,采用神经网络准确... 详细信息

由于工业实践对运输能力提出了更高的要求,双吊车的应用日益广泛.然而其动力学模型非线性很强,因此控制器结构十分复杂.另一方面,大型货物的摆动很难抑制,这给双吊车的自动化带来了巨大的挑战.为了处理以上问题,首先,采用神经网络准确地估计了系统的模型,在此基础上提出了一种自适应防摆控制方法,很好地实现了双吊车系统的防摆控制;然后,采用李雅普诺夫方法,严格地证明了系统在平衡点的渐近稳定性;最后,通过大量的实验结果,验证了该方法具有良好的性能.

关键词：防摆控制双吊车自适应控制神经网络欠驱动系统

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基于双耳麦克风实现机器人骨铣削状态自动控制

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 259-268页

作者：孙健文王瑞夏光明代煜张建勋南开大学机器人与信息系统化研究所天津300350 天津医科大学总医院骨科天津300052

为了提升骨铣削手术机器人的手术质量,要求机器人对于手术中的铣削状态(主要包括铣削深度和铣削角度)能够实时感知并控制。针对此问题,本文提出一种利用双耳麦克风系统来辅助完成铣削状态控制的方法。首先对铣削状态与声信号的关系进行... 详细信息

为了提升骨铣削手术机器人的手术质量,要求机器人对于手术中的铣削状态(主要包括铣削深度和铣削角度)能够实时感知并控制。针对此问题,本文提出一种利用双耳麦克风系统来辅助完成铣削状态控制的方法。首先对铣削状态与声信号的关系进行建模,之后完成铣削深度与铣削角度的标定实验获得所提模型的相关系数,最后利用PD控制器结合所建立的模型函数来实时分析并控制机器人的铣削状态。实验结果表明,铣削期望深度为0.5 mm时,加入角度控制相较于未加角度控制的实验效果在铣削深度与期望值偏差的方面提升了7.0%,铣削稳定性方面提升了34.1%。并且证明在期望深度为0.8 mm的极端情况下引入角度控制同样有着提升铣削效果的积极作用。经过实验验证所提方法能够有效的提升骨铣削手术机器人的工作质量。

关键词：手术机器人骨铣削信号处理深度控制角度控制

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双摆桥式起重机抗扰防摆跟踪控制

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振动与冲击 2023年第21期42卷 36-42页

作者：吴易鸣孙宁杨钦朝尹健宇东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学深圳研究院智能技术与机器人系统研究院广东深圳518083

针对双摆桥式起重机系统的控制问题提出了一种自适应鲁棒防摆跟踪控制方法。在起重机本身存在着参数不确定性以及复杂的难建模动态的情况下,该方法可对这些未知的干扰因素进行在线估计,并实现有效的防摆与良好的轨迹跟踪。所提方法在L_... 详细信息

针对双摆桥式起重机系统的控制问题提出了一种自适应鲁棒防摆跟踪控制方法。在起重机本身存在着参数不确定性以及复杂的难建模动态的情况下,该方法可对这些未知的干扰因素进行在线估计,并实现有效的防摆与良好的轨迹跟踪。所提方法在L_(1)自适应控制框架下对具有欠驱动特性的双摆桥式起重机系统展开分析,构造了辅助变量将系统模型进行等效变换,并在该模型中引入集总干扰项以处理未建模动态(模型误差)的影响。结合观测器、滤波器、与更新律的设计,所提方法能够在理论上保证跟踪误差有界可调节,即可通过增大调节因子减小跟踪误差。一系列仿真与硬件试验结果验证了所提方法的有效性。

关键词：欠驱动系统桥式起重机运动控制轨迹跟踪

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基于原子力显微镜的三维表面多参数检测技术

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中国科学：技术科学 2024年第12期54卷 2221-2254页

作者：耿俊媛张号孟祥和谢晖赵新南开大学机器人与信息自动化研究所&天津市智能机器人技术重点实验室天津300350 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

三维微纳电子器件因其结构紧凑、功能密度高等特点,逐渐成为主流的半导体元件形式,实现三维微纳表面多参数量化分析是控制三维器件功能质量的关键.原子力显微镜具备高分辨率力反馈成像能力,是实现微纳表面形貌、电学和力学特性同步检测... 详细信息

三维微纳电子器件因其结构紧凑、功能密度高等特点,逐渐成为主流的半导体元件形式,实现三维微纳表面多参数量化分析是控制三维器件功能质量的关键.原子力显微镜具备高分辨率力反馈成像能力,是实现微纳表面形貌、电学和力学特性同步检测的重要工具.本文综述了基于原子力显微镜的三维表面多参数检测技术,首先介绍了原子力显微镜微纳表面形貌、电势和力学特性检测原理;随后归纳了近年来基于原子力显微镜的三维表面形貌测量方法,讨论了各类三维表面形貌检测技术的优缺点,并总结了当下已开发的三维表面电势表征方法和三维表面纳米力学特性表征方法,分析了三维表面电学与力学特性测量的必要性.最后,对三维表面多参数检测技术的发展方向及其所面临的挑战进行了展望和简要概括.本文所概述的原子力显微镜三维表面多参数检测方法将为推动三维微纳电子器件功能机理问题研究提供强大的技术支持.

关键词：三维微纳电子器件原子力显微镜三维表面形貌三维表面电势三维表面纳米力学特性

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间隙三明治系统的改进卡尔曼状态估计

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控制理论与应用 2016年第3期33卷 280-288页

作者：李琰琰谭永红董瑞丽李海芬南开大学机器人与信息自动化研究所天津市智能机器人技术重点实验室天津300071 上海师范大学精密机电系统与控制工程研究室上海201418

控制工程中许多实际系统都可以描述为带间隙的三明治系统,由于间隙具有非光滑、局部记忆性和多值映射等复杂非线性特性,使得整个三明治系统的内部状态估计工作具有很大挑战性.首先根据间隙三明治系统的特性引入了几个自动切换函数,采用... 详细信息

控制工程中许多实际系统都可以描述为带间隙的三明治系统,由于间隙具有非光滑、局部记忆性和多值映射等复杂非线性特性,使得整个三明治系统的内部状态估计工作具有很大挑战性.首先根据间隙三明治系统的特性引入了几个自动切换函数,采用关键项分离原理,建立了随机噪声干扰下间隙三明治系统的非光滑整体伪线性状态空间模型.针对该系统提出了一种非光滑的改进卡尔曼滤波算法以估计系统状态,其工作机制能够随系统当前工作区间的转变而自动切换模式.仿真和实验结果表明,针对含噪声的间隙三明治系统,非光滑的改进卡尔曼滤波算法对系统状态的估计准确度要高于传统卡尔曼滤波算法.

关键词：间隙三明治系统改进卡尔曼滤波非线性系统状态估计

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基于VMD与Hilbert谱的旋转机械碰摩故障诊断方法

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振动．测试与诊断 2018年第2期38卷 381-386页

作者：赵岩朱均超张宝峰邵磊李季代煜天津理工大学天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384 南开大学机器人与信息自动化研究所天津300071

为了有效地诊断旋转机械中的碰摩故障,提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)与Hilbert谱分析的故障诊断方法。首先,利用VMD将碰摩故障信号自适应地分解为若干个不同频率段的本征模态函数(intrinsic mode fun... 详细信息

为了有效地诊断旋转机械中的碰摩故障,提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)与Hilbert谱分析的故障诊断方法。首先,利用VMD将碰摩故障信号自适应地分解为若干个不同频率段的本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF),并与集合经验模态分解(ensemble empirical mode dcomposition,简称EEMD)的处理结果进行对比分析;然后,在VMD分解的基础上,利用Hilbert谱对故障信号的时频特性进行分析。实验结果表明:与传统的频谱分析相比,该方法不但可以准确反映故障信号的频率成分,而且可以反映频率随时间的变化情况;与EEMD相比,该方法可以有效抑制模态混叠,更加准确地反映故障信息,从而验证了该方法的可行性与有效性。

关键词：故障诊断旋转机械 Hilbert谱变分模态分解

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