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Best practices for model-based and simulation-aided engineering of power transmission and motion control systems 被引量:1
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作者 Jean-Charles MARE 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期186-199,共14页
This paper deals with the modelling and simulation of aircraft systems, in particular for power transmission and control. It is intended to review, propose and disseminate best practices for making model-based/simulat... This paper deals with the modelling and simulation of aircraft systems, in particular for power transmission and control. It is intended to review, propose and disseminate best practices for making model-based/simulation-aided engineering more efficient at any phase of the system life cycle. The proposals are aimed at creating value, not only by increasing the performance of the product under study but also by shortening the time to market, capitalizing knowledge, mitigating risks and facilitating concurrent engineering. The needs associated with the engineering activities are firstly identified to define a set of requirements for the models. Then, these requirements are used to drive the considerations leading to model development, focusing in particular on the process,modelled physical effects, modelling level, model architecting and concurrent engineering. The third part deals with the model implementation, giving special consideration to the different types of models, causalities, parameterization, implementation and verification. Each part is illustrated by examples related to safety critical actuators. 展开更多
关键词 ACTUATOR AEROSPACE Architecture CAUSALITY modelling motion control Power TRANSMISSION Simulation
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Contouring error modeling and simulation of a four-axis motion control system
2
作者 张代林 张旭 +3 位作者 谢经明 袁楚明 陈幼平 汤漾平 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第1期141-149,共9页
A layered modeling method is proposed to resolve the problems resulting from the complexity of the error model of a multi-axis motion control system. In this model, a low level layer can be used as a virtual axis by t... A layered modeling method is proposed to resolve the problems resulting from the complexity of the error model of a multi-axis motion control system. In this model, a low level layer can be used as a virtual axis by the high level layer. The first advantage of this model is that the complex error model of a four-axis motion control system can be divided into several simple layers and each layer has different coupling strength to match the real control system. The second advantage lies in the fact that the controller in each layer can be designed specifically for a certain purpose. In this research, a three-layered cross coupling scheme in a four-axis motion control system is proposed to compensate the contouring error of the motion control system. Simulation results show that the maximum contouring error is reduced from 0.208 mm to 0.022 mm and the integration of absolute error is reduced from 0.108 mm to 0.015 mm, which are respectively better than 0.027 mm and 0.037 mm by the traditional method. And in the bottom layer the proposed method also has remarkable ability to achieve high contouring accuracy. 展开更多
关键词 layered modeling ship model machining motion control cross coupling control
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Modeling and Tracking Control for Piezoelectric Actuator Based on a New Asymmetric Hysteresis Model 被引量:5
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作者 Geng Wang Guoqiang Chen +1 位作者 Hong Zhou Fuzhong Bai 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2017年第4期782-791,共10页
This paper presents a new asymmetric hysteresis model and its application in the tracking control of piezoelectric actuators. The proposed model is based on a coupled-play operator which can avoid the conventional Pra... This paper presents a new asymmetric hysteresis model and its application in the tracking control of piezoelectric actuators. The proposed model is based on a coupled-play operator which can avoid the conventional Prandtl-Ishlinskii(CPI)model's defects, i.e., the symmetric property. The high accuracy for modeling asymmetric hysteresis is validated by comparing simulation results with experimental measurements. In order to further evaluate the performance of the proposed model in closed-loop tracking application, two different hybrid control methods which experimentally demonstrate their performance under the same operating conditions, are compared to validate that the hybrid control strategy with proposed hysteresis model can mitigate the hysteresis more effectively and achieve better tracking precision. The experimental results demonstrate that the proposed modeling and tracking control strategy can realize efficient control of piezoelectric actuator. 展开更多
关键词 Asymmetric hysteresis model motion control piezoelectric actuator precise tracking
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Data-driven Nonparametric Model Adaptive Precision Control for Linear Servo Systems 被引量:2
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作者 Rong-Min Cao Zhong-Sheng Hou Hui-Xing Zhou 《International Journal of Automation and computing》 EI CSCD 2014年第5期517-526,共10页
Nowadays, high-precision motion controls are needed in modern manufacturing industry. A data-driven nonparametric model adaptive control(NMAC) method is proposed in this paper to control the position of a linear servo... Nowadays, high-precision motion controls are needed in modern manufacturing industry. A data-driven nonparametric model adaptive control(NMAC) method is proposed in this paper to control the position of a linear servo system. The controller design requires no information about the structure of linear servo system, and it is based on the estimation and forecasting of the pseudo-partial derivatives(PPD) which are estimated according to the voltage input and position output of the linear motor. The characteristics and operational mechanism of the permanent magnet synchronous linear motor(PMSLM) are introduced, and the proposed nonparametric model control strategy has been compared with the classic proportional-integral-derivative(PID) control algorithm. Several real-time experiments on the motion control system incorporating a permanent magnet synchronous linear motor showed that the nonparametric model adaptive control method improved the system s response to disturbances and its position-tracking precision, even for a nonlinear system with incompletely known dynamic characteristics. 展开更多
关键词 Data-driven control nonparametric model adaptive control precision motion control permanent magnet synchronous linear motor ROBUSTNESS
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Fuzzy logic for large mining bucket wheel reclaimer motion control—from an engineer's perspective 被引量:4
5
作者 LU Tienfu 《智能系统学报》 2011年第1期85-94,共10页
The bucket wheel reclaimer(BWR) is a key piece of equipment which has been widely used for stacking and reclaiming bulk materials(i.e.iron ore and coal) in places such as ports,iron-steel plants,coal storage areas,and... The bucket wheel reclaimer(BWR) is a key piece of equipment which has been widely used for stacking and reclaiming bulk materials(i.e.iron ore and coal) in places such as ports,iron-steel plants,coal storage areas,and power stations from stockpiles.BWRs are very large in size,heavy in weight,expensive in price,and slow in motion.There are many challenges in attempting to automatically control their motion to accurately follow the required trajectories involving uncertain parameters from factors such as friction,turbulent wind,its own dynamics,and encoder limitations.As BWRs are always heavily engaged in production and cannot be spared very long for motion control studies and associated developments,a BWR model and simulation environment closely resembling real life conditions would be beneficial.The following research focused mainly on the implementation of fuzzy logic to a BWR motion control from an engineer's perspective.First,the modeling of a BWR including partially known parameters such as friction force and turbulence to the system was presented.This was then followed by the design of a fuzzy logic-based control built on a model-based control loop.The investigation provides engineers with an example of applying fuzzy logic in a model based approach to properly control the motion of a large BWR following defined trajectories,as well as to show possible ways of further improving the controller performance.The result indicates that fuzzy logic can be applied easily by engineers to overcome most motion control issues involving a large BWR. 展开更多
关键词 bucket wheel reclaimer modeling simulation motion control fuzzy logic
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Fast Ferry Smoothing Motion via Intelligent PD Controller 被引量:1
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作者 Mounia Ticherfatine Qidan Zhu 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2018年第2期273-279,共7页
A novel type of control law was adopted to reduce the vertical acceleration of a fast ferry as well as the motion sickness incidence suffered by the passengers onboard by means of a submerged T-foil.Considering the sy... A novel type of control law was adopted to reduce the vertical acceleration of a fast ferry as well as the motion sickness incidence suffered by the passengers onboard by means of a submerged T-foil.Considering the system changing characteristics under high disturbances,a model-free approach was adopted.In addition,an upgraded proportional-derivative(PD)controller with correction terms resulting from a fast-online estimation of the system dynamics was designed.The overall controller,known as intelligent PD(i-PD)controller,was tested,and the obtained results were compared with those of a classic PD controller.The controllers were also tested in a changing environment and at different operating velocities.The results confirmed the effectiveness of the i-PD controller to smooth the motions with low computational cost control schemes.Furthermore,thanks to ability of the i-PD controller to continually update the estimated dynamics of the system,it showed a better reduction in both vertical motions and the seasickness level of the passengers with the needed robustness under external disturbances and system changing parameters. 展开更多
关键词 model-FREE control INTELLIGENT PD Pitchmotion Ship control T-foil SMOOTHING motion
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Parameter Identification and Controller Design for the Velocity Loop in Motion Control Systems
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作者 Reimund Neugebauer Stefan Hofmann +1 位作者 Arvid Hellmich Holger Schlegel 《Intelligent Control and Automation》 2011年第3期251-257,共7页
Today the controller commissioning of industrial used servo drives is usually realized in the frequency domain with the open-loop frequency response. In contrast to that the cascaded system of position loop, velocity ... Today the controller commissioning of industrial used servo drives is usually realized in the frequency domain with the open-loop frequency response. In contrast to that the cascaded system of position loop, velocity loop and current loop, which is standard in industrial motion controllers, is described in literature by using parametric models. Several tuning rules in the time domain are applicable on the basis of these parametric descriptions. In order to benefit from the variety of tuning rules an identification method in the time domain is required. The paper presents a method for the identification of plant parameters in the time domain. The approach is based on the auto relay feedback experiment by ?str?m/ H?gglund and a modified technique of gradual pole compensation. The paper presents the theoretical description as well as the implementtation as an automatic application in the motion control system SIMOTION. The identification results as well as the achievable performance on a test rig with a PI velocity controller will be presented. 展开更多
关键词 Identification PARAMETRIC modelS controlLER Design motion control
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水下机械手研究进展
8
作者 肖华平 李翰林 刘书海 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期99-116,共18页
从驱动方式的角度综述水下机械手的发展现状,讨论动力学建模、运动控制及自主智能化在水下机械手作业中的关键作用,分析末端执行器从刚性向柔性演化的趋势,总结现有水下机械手在结构设计、动力学模型、自主智能控制等方面存在的问题.动... 从驱动方式的角度综述水下机械手的发展现状,讨论动力学建模、运动控制及自主智能化在水下机械手作业中的关键作用,分析末端执行器从刚性向柔性演化的趋势,总结现有水下机械手在结构设计、动力学模型、自主智能控制等方面存在的问题.动力学建模、运动控制及自主智能技术作为实现水下机械手作业的关键技术,旨在应对作业环境的复杂性和不确定性.具有自主作业与精确运动控制能力的智能水下机械手在现代海洋工程、深海探索以及海洋资源开发中展现出广阔的应用前景. 展开更多
关键词 水下机械手 驱动方式 动力学模型 运动控制 自主智能化 末端执行器
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基于Modelica的并联机器人整机建模与仿真 被引量:2
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作者 李博 罗振军 +1 位作者 田永利 黄磊 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第3期1-3,8,共4页
并联机器人是一类典型的复杂机电系统,往往包含刚柔耦合、机电耦合、电液耦合等因素。采用动力学分析软件实现其多领域耦合仿真通常需借助额外的程序间接口,且用户难以进行功能和模块的扩展,而Modelica多领域统一建模语言便于统一考虑... 并联机器人是一类典型的复杂机电系统,往往包含刚柔耦合、机电耦合、电液耦合等因素。采用动力学分析软件实现其多领域耦合仿真通常需借助额外的程序间接口,且用户难以进行功能和模块的扩展,而Modelica多领域统一建模语言便于统一考虑上述耦合因素,容易获得并联机器人的整机真实性能。对于包含特殊多闭链机构的并联机器人,在Modelica建模过程中往往需注意若干细节的特殊处理。文中以Delta机器人为例,基于Modelica语言建立机器人多刚体动力学模型、刚柔耦合动力学模型和机械控制耦合模型,并通过与Recurdyn软件仿真结果进行对比,验证了该建模方法的有效性。本方法亦可用于该类并联机器人的性能分析,为并联机器人的进一步设计优化奠定基础。 展开更多
关键词 modelICA 多领域建模与仿真 Delta机器人 建模方法 运动控制
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Attitude Control for Spacecraft with Swinging Large-scale Payload 被引量:10
10
作者 JING Wuxing XIA Xiwang GAO Changsheng WEI Wenshu 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第3期309-317,共9页
The primary sensor of astronomy observation satellite (AOS) is mounted on a gimbal base which connects directly with the satellite platform and has two degrees of freedom. Attitude control for AOS with a swinging se... The primary sensor of astronomy observation satellite (AOS) is mounted on a gimbal base which connects directly with the satellite platform and has two degrees of freedom. Attitude control for AOS with a swinging sensor will be highlighted in this paper. Due to the non-negligible mass and length of the sensor, the internal motion between the satellite and the sensor will change the attitude, the position of center of mass and moment of inertia of the SYSTEM (consists of the satellite and the sen- sor). According to moment of momentum theorem, a rigid two-body dynamic model is derived, which can he used to determine the inertial tensor of the SYSTEM. Modulating the satellite's present and desired quaternions results in quasi-Euler angles and normalizing these resultant parameters can ensure that the channel corresponding to each quasi-Euler angle is in the charge of each component of the control torque. Based on the normalized quasi-Euler angles, a switching attitude control law is proposed. With the control law, the corresponding phase trajectory will slide along the switching surface to the origin (corresponding to the desired states). Simulation results show that the satellite can be controlled perfectly by thrusters with the proposed control law, even in the case of structural asymmetry and serious coupling between the control channels. 展开更多
关键词 rigid two-body relative motion modeling attitude control quasi-Euler angle switching control law
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四轮机器人差速控制问题研究
11
作者 吕文艳 《微特电机》 2025年第5期65-70,共6页
针对传统四轮机器人差速控制效果不佳的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化模糊PID控制器的机器人差速控制方法。构建四轮机器人差速控制运动模型,采用SSA对模糊PID控制器的比例、积分和微分三个增益参数进行有效优化,将SSA-模糊PI... 针对传统四轮机器人差速控制效果不佳的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化模糊PID控制器的机器人差速控制方法。构建四轮机器人差速控制运动模型,采用SSA对模糊PID控制器的比例、积分和微分三个增益参数进行有效优化,将SSA-模糊PID控制器输入至四轮机器人运动模型中进行差速控制。仿真结果表明,相较于常规PID控制器、模糊PID控制器、BP-NSGA-Ⅱ控制器和PSO-PID控制器,该控制器可对四轮机器人运行速度进行迅速控制,修正偏差的波动较小,其在3.1 s时的偏差取值为0。结果验证了该模型在四轮机器人差速控制中的响应速度较快、波动少,可使四轮机器人的行驶过程更具稳定性。 展开更多
关键词 四轮机器人 差速控制 麻雀搜索算法 模糊PID控制 运动模型
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异形环件轴向/径向顺序轧制成形方法与智能仿真建模研究
12
作者 郭良刚 白文平 +2 位作者 戚大涛 陈洪波 罗雪宝 《精密成形工程》 北大核心 2025年第4期1-9,共9页
目的提出一种异形环件轴向/径向顺序轧制成形新方法,建立该成形过程的智能仿真有限元模型,阐明该过程的热力耦合塑性变形行为。方法以大型风电轴承套圈轧制为研究对象,阐明异形环件轴向/径向顺序轧制成形原理;基于Abaqus/Explicit平台,... 目的提出一种异形环件轴向/径向顺序轧制成形新方法,建立该成形过程的智能仿真有限元模型,阐明该过程的热力耦合塑性变形行为。方法以大型风电轴承套圈轧制为研究对象,阐明异形环件轴向/径向顺序轧制成形原理;基于Abaqus/Explicit平台,建立该成形过程的智能仿真有限元模型。结果异形环件轴向/径向顺序轧制成形新方法先通过轴向锥辊端面轧制使环坯两端聚料,完成初始矩形坯的体积预分配,然后无缝转换到径向异形环件轧制阶段,最终成形复杂截面异形环件,仅需一套轧辊模具和一个火次实现了异形环件的精确成形;提出了异形环件轴向/径向顺序轧制过程轧辊运动控制模型与方法,建立了该过程的智能仿真模型,并进行了工艺试验,验证了模型的预测精度,进而模拟阐明了该过程温度、应变、轧制力等塑性变形行为。结论异形环件轴向/径向顺序轧制新工艺技术可实现大型风电轴承套圈环件的优质、短流程、高效、低成本绿色制造;所建立的智能仿真模型为该成形工艺的优化设计提供了先进的仿真技术平台。 展开更多
关键词 大型风电轴承套圈环件 异形环件 轴向/径向顺序轧制 轧辊运动控制 智能有限元建模仿真
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三体船的运动模型建模和减摇控制技术研究
13
作者 李传军 张思露 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第13期32-35,共4页
三体船独特的结构使其在多领域应用潜力巨大,但复杂海况下多自由度耦合运动及片体干扰带来的减摇控制难题,制约其工程应用。本研究构建考虑非线性因素的三体船运动模型,分析片体间距对流体干扰的影响规律。设计“前馈补偿+反馈调节”双... 三体船独特的结构使其在多领域应用潜力巨大,但复杂海况下多自由度耦合运动及片体干扰带来的减摇控制难题,制约其工程应用。本研究构建考虑非线性因素的三体船运动模型,分析片体间距对流体干扰的影响规律。设计“前馈补偿+反馈调节”双环减摇控制算法,前馈基于ARIMA模型预报波浪干扰,反馈采用自适应滑模控制抑制耦合运动。仿真结果表明,该算法在横摇、纵摇和垂荡控制性能上优于传统方法,为三体船减摇控制提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 运动模型 减摇控制 三体船 前馈补偿 波浪干扰
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基于神经动态优化与模型预测控制的欠驱动船舶精确路径跟踪 被引量:1
14
作者 史峻侨 刘程 +3 位作者 郭玮丽 孙婷 王雪刚 徐锋 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期203-212,共10页
[目的]旨在解决传统模型预测控制方法采用在线滚动方式进行优化求解,造成欠驱动船舶路径跟踪预测控制器计算量大的问题。[方法]将神经动态优化系统引入模型预测控制方法,提出一种具有实时性的欠驱动船舶路径跟踪预测控制器。首先,针对... [目的]旨在解决传统模型预测控制方法采用在线滚动方式进行优化求解,造成欠驱动船舶路径跟踪预测控制器计算量大的问题。[方法]将神经动态优化系统引入模型预测控制方法,提出一种具有实时性的欠驱动船舶路径跟踪预测控制器。首先,针对船舶欠驱动特性,采用并改进视线制导策略:针对传统视线制导策略的运动学模型不确定性问题,基于滑模思想,提出鲁棒视线制导方法;更进一步,针对外界干扰影响下船舶易产生侧滑角问题,对侧滑角进行补偿,提出鲁棒自适应视线制导方法,提高系统对模型不确定性与外界干扰的鲁棒性。其次,针对欠驱动船舶输入饱和问题,通过模型预测控制方法将船舶路径跟踪问题转化为含有输入约束限制的二次优化问题。最后,针对模型预测控制方法采用在线滚动优化策略导致计算负担增加问题,基于投影递归神经网络,建立神经动态优化求解器,通过并行求解含有输入约束限制的二次优化问题,提高计算效率。[结果]经过直线和曲线路径跟踪仿真,验证了本文所提出的具有实时性的欠驱动船舶路径跟踪预测控制器能够达到任意路径跟踪的目标。对比仿真实验结果也表明所提方法相较于Fmin-con优化求解器(MATLAB内置求解器)计算效率提升约90倍,具有显著优势。[结论]研究结果对于提升欠驱动船舶路径跟踪预测控制的实时性能具有一定的工程实用参考价值。 展开更多
关键词 无人船 运动控制 模型预测控制 路径跟踪 神经动态优化 鲁棒自适应视线制导 操纵性
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基于注意力网络与生物机械混杂实验的韧性交互模型
15
作者 刘磊 崔圣光 高岩 《上海理工大学学报》 北大核心 2025年第4期449-460,470,共13页
现有的自动建模方法与生物集群信息处理特点不匹配,导致单体信息交互建模难以实现。为此,自主设计生物机械混杂系统以启发人工复杂系统调控,该系统通过将生物组织与机械元件结合,开展受控生物实验。在2鱼实验中,通过引入受控机械单体观... 现有的自动建模方法与生物集群信息处理特点不匹配,导致单体信息交互建模难以实现。为此,自主设计生物机械混杂系统以启发人工复杂系统调控,该系统通过将生物组织与机械元件结合,开展受控生物实验。在2鱼实验中,通过引入受控机械单体观察鱼类在威胁环境下的交互行为,并基于注意力机制构建2鱼韧性交互模型,以挖掘高影响力的时空信息特征。为验证模型复现鱼类避障行为的能力,对单体行为、整体秩序及交互运动进行仿真分析,并将仿真结果与原始数据进行对比。最后,通过机器威胁的参数敏感性分析验证模型的可解释性。实验结果表明:注意力机制能有效捕捉2鱼在机械靠近时的规避反应,揭示了威胁环境下生物交互行为的内在规律,为理解更大规模生物群体在威胁环境中的交互机制提供了重要建模基础。所提方法有望在复杂对抗环境下的集群机器人系统中得到应用。 展开更多
关键词 生物机械混杂系统 社会性交互 韧性交互模型 集群躲避运动 复杂系统控制
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应用贝叶斯岭回归模型辨识水下航行器水动力系数研究
16
作者 向国 欧勇鹏 +1 位作者 陈君杰 王威 《海军工程大学学报》 北大核心 2025年第1期104-112,共9页
针对水下航行器水动力系数求取问题,研究了应用贝叶斯岭回归模型进行水动力系数辨识的方法。首先,建立水下航行器六自由度运动模型并令其以指定方式运动,经白噪声调和、数据采样得到航行器空间运动仿真试验数据;然后,利用贝叶斯岭回归... 针对水下航行器水动力系数求取问题,研究了应用贝叶斯岭回归模型进行水动力系数辨识的方法。首先,建立水下航行器六自由度运动模型并令其以指定方式运动,经白噪声调和、数据采样得到航行器空间运动仿真试验数据;然后,利用贝叶斯岭回归模型辨识获得一组新的水动力系数,并据此预报了航行器水平面Z形、回转运动;最后,通过与原模型的水动力系数、运动轨迹的对比分析发现:除敏感度不高的少数耦合项外,应用贝叶斯岭回归模型辨识水动力系数均具有良好的精度;相较于原模型,辨识所得一阶水动力系数偏差小于5%、二阶系数偏差小于20%,Z形、回转运动参数预报偏差小于6%。 展开更多
关键词 水动力系数 参数辨识 贝叶斯岭回归模型 操纵运动模型
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基于误差监测机制的船舶操纵运动自适应在线建模 被引量:1
17
作者 余耀辉 刘溯扬 +2 位作者 王子豪 谢文博 彭艳 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期58-64,共7页
[目的]针对实际航行中船舶动态特性变化所导致的模型失准问题,提出一种基于误差监测机制的船舶操纵运动自适应在线建模方法。[方法]通过模型预测误差监测机制判断模型更新时机,结合滑动窗口技术和支持向量机,基于航行数据实现模型的自... [目的]针对实际航行中船舶动态特性变化所导致的模型失准问题,提出一种基于误差监测机制的船舶操纵运动自适应在线建模方法。[方法]通过模型预测误差监测机制判断模型更新时机,结合滑动窗口技术和支持向量机,基于航行数据实现模型的自适应重训练更新。以KCS集装箱船为研究对象,在变航速的Z形和回转运动场景下对所提方法进行测试验证,并分析误差监测机制中的超参数选取对在线建模的影响。[结果]仿真结果表明,误差检测机制能够降低模型在线更新频率,节约计算资源。相较于离线方法,所提方法在船舶动态特性变化时能够及时更新模型,保障预测精度。[结论]所提方法适用于船舶自身属性、环境变化等引发的动力学特性变化场景,可为船舶运动在线建模与预报提供技术方法,具有实际的工程意义。 展开更多
关键词 船舶 操纵性 人工智能 运动控制 运动预测 在线建模 系统辨识 时变系统
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基于MPC-IMFAC的船舶路径跟随控制方法研究 被引量:2
18
作者 李诗杰 刘泰序 +2 位作者 刘佳仑 徐诚祺 何家伟 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期317-325,共9页
[目的]旨在解决环境干扰和模型不确定性下的路径跟随控制问题,特别是外部风浪环境对船舶路径跟随控制的影响。[方法]在模型预测控制(MPC)控制器的基础上,引入改进无模型自适应控制(IMFAC)作为路径跟随控制补偿器,修正船舶状态与预测状... [目的]旨在解决环境干扰和模型不确定性下的路径跟随控制问题,特别是外部风浪环境对船舶路径跟随控制的影响。[方法]在模型预测控制(MPC)控制器的基础上,引入改进无模型自适应控制(IMFAC)作为路径跟随控制补偿器,修正船舶状态与预测状态之间的误差,以解决在突发横风和外部存在风浪等环境干扰下的模型精度不足问题,从而提高路径跟随控制精度。并以缩比KVLCC2船模为对象进行船舶路径跟随控制仿真实验。[结果]仿真结果表明,与传统MPC控制相比,MPC-IMFAC方法使船舶在突发干扰下最大绝对航向误差降低25.4%。在时变环境干扰下绝对航向平均误差减少2.6%。[结论]研究表明,该控制方法在确保路径跟随控制精度的基础上,具备较好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 路径跟随控制 模型预测控制 无模型自适应控制 操纵性 运动控制 自适应控制系统
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基于三维势场模型的船舶局部路径规划方法 被引量:2
19
作者 王群朋 李龙浩 +4 位作者 关宏旭 刘佳仑 蔡健哲 沙正荣 张金水 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期135-146,共12页
[目的]为使局部路径规划算法更加符合船舶操纵特性,生成的参考路径更加安全可靠,提出一种三维势场建模方法。[方法]将笛卡尔坐标系转换为椭球体坐标系,解决势场分布函数的各向同性问题,通过求解拉普拉斯方程计算船舶势能分布函数,设计... [目的]为使局部路径规划算法更加符合船舶操纵特性,生成的参考路径更加安全可靠,提出一种三维势场建模方法。[方法]将笛卡尔坐标系转换为椭球体坐标系,解决势场分布函数的各向同性问题,通过求解拉普拉斯方程计算船舶势能分布函数,设计势场模型和模型预测控制(MPC)算法相结合的控制框架,提升不同场景下船舶动态实时局部路径规划的适应性。以苏通长江公路大桥桥区水域实际航行船舶为仿真对象,采用三维势场模型获取局部参考路径,结合MPC算法进行船舶路径跟踪控制仿真试验。[结果]结果表明,在单船对遇场景、单船交叉会遇场景以及多船场景下,相较于传统人工势场和改进人工势场生成的参考路径,三维势场模型的局部参考路径长度、曲线平滑度、最大转向角度、平均绝对航向误差整体表现最优。可以生成距离更短、更平滑的局部路径,且更加符合船舶实际操纵习惯,在交通流量密集的场景下的抖动更加轻微。[结论]三维势场模型生成的局部参考路径可以有效识别目标船舶转向角度和船舶尺度差异,降低对周围目标船舶数量的依赖,并能有效获取船舶智能体之间的相互作用,具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 局部路径规划 三维势场 拉普拉斯方程 操纵性 模型预测控制 避碰 运动规划
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基于GABP神经网络的双段柔性机器人末端位置控制研究
20
作者 张治 刘铨权 +5 位作者 董佳祥 段丽红 王春宝 龙建军 韦建军 胡希平 《机电工程技术》 2025年第13期142-148,共7页
绳驱式脊柱状连续体机构实际弯曲形态与标准圆弧形状存在偏差,建立精确的运动控制模型困难。针对双段式六软轴驱动的蛇形仿生柔性机器人结构,通过融合遗传算法与反向传播神经网络GABP,研究双段式柔性机器人末端位置精确控制问题。通过So... 绳驱式脊柱状连续体机构实际弯曲形态与标准圆弧形状存在偏差,建立精确的运动控制模型困难。针对双段式六软轴驱动的蛇形仿生柔性机器人结构,通过融合遗传算法与反向传播神经网络GABP,研究双段式柔性机器人末端位置精确控制问题。通过SolidWorks和ADAMS联合仿真,建立柔性机器人末端的X、Y、Z坐标和6根软轴的拉伸长度的映射数据库,利用数据库分别训练了标准反向传播BP神经网络和GABP神经网络模型,并且优化模型参数。最后设计机器人末端运动轨迹,使用BP和GABP神经网络模型分别通过ADAMS仿真平台和模型机上验证柔性机器人末端位置精度。结果表明:标准BP和GABP模型都可以实现柔性机器人末端的位置控制,融合了遗传算法的神经网络模型(最大误差:ε_(x)=0.73 mm, ε_(y)=0.78 mm, ε_(z)=1.96 mm)相对于标准BP神经网络模型(最大误差:ε_(x)=3.13 mm, ε_(y)=1.78 mm, ε_(z)=1.96 mm)在控制柔性机器人末端运动的位置精度得到了显著提升。 展开更多
关键词 GABP算法 柔性机器人 运动控制模型
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