导读:本文包含了位姿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:采样试验,位姿调整,PC控制,TwinCAT
位姿控制论文文献综述
谢志江,周扬,郭宗环[1]（2019）在《月面着陆位姿模拟机构控制系统设计》一文中研究指出根据月壤采样试验需求,为实现月面着陆位姿模拟机构升降、俯仰和侧倾高精度位姿调整功能,设计出一种基于PC控制技术和高速以太网总线EtherCAT技术相结合的运动控制系统。分析了机构闭环控制和同步控制策略,推导了机构逆解算法,搭建了控制系统硬件结构,利用TwinCAT软件开发机构运动控制程序,通过软硬件结合实现机构位姿调整功能。试验结果表明此控制系统较好的实现了位姿调整机构运动的连续性和同步性,且满足采样设备的高精度指标要求。(本文来源于《控制工程》期刊2019年10期）
王昱[2]（2019）在《航天器临近操作位姿一体化控制若干问题研究》一文中研究指出随着空间科学技术的蓬勃发展,航天器在轨任务的复杂性和多样性需求也与日俱增。可靠的轨道与姿态控制是航天器实现所有空间任务的基础保证。对于传统的单航天器系统,标准做法是将其轨道与姿态控制器单独设计;但为实施新兴的多航天器临近操作任务,追踪航天器通常需同时进行对目标航天器的相对位置跟踪和姿态同步。本文致力于解决两航天器相对运动位姿一体化控制问题,相关理论结果可为诸如绕飞、悬停、在轨监测或装配、燃料加注、交会对接、空间对抗等在内的临近操作任务的成功实施提供先决条件。本文以实现航天器位姿一体化控制为总体目标,并充分考虑临近操作任务中可能会面临的不确定性和外部干扰、输入约束、高精度控制和快速机动以及执行机构故障等实际问题,设计了多个位姿一体化控制方案,具体来说:首先,将航天器临近操作任务划分为轨道调整、绕飞和交会对接叁个阶段。考虑到在轨道调整阶段由于轨道半径和轨道倾角的改变所产生的的持续变化的空间干扰不确定性问题,引入一个动态补偿器来克服扰动带来的不确定性。将相对轨道控制的扰动抑制问题转化为一类特殊非线性系统的全局镇定问题,通过综合运用内模理论和鲁棒控制理论,保证了闭环系统的全局渐近稳定。其次,针对具有输入约束和外部干扰的位姿一体化跟踪控制问题,通过建立一个耦合的六自由度相对运动动力学模型来描述绕飞任务。在此基础上,设计了一种基于输入-状态稳定性的基本控制器。为处理输入饱和问题,引入了一种新的基于死区算子的饱和模型。然后,结合自适应技术与反步法理论,提出了一种不需要外部扰动上界先验知识的饱和控制方案。然后,针对存在系统不确定性和外部扰动的航天器交会对接位姿一体化控制任务,利用非奇异积分终端滑模方法,提出了一种新的有限时间控制方案。特别是通过采用自适应技术,所提出的控制策略避免了对集总系统不确定性上界的先验知识的要求,并且证明了所设计的控制器能够保证平移和旋转跟踪误差在有限时间内局部收敛于零。此外,利用边界层技术对抖振现象进行了有效的修正。最后,针对具有执行机构故障的临近操作位姿一体化控制问题,改进六自由度动力学模型,使其可以描述包括部分失效、输出漂移、完全失效和卡死在内的典型执行机构故障类型。随后,提出了一种基本的鲁棒容错控制器,以调节执行器的故障并且保证系统的全局渐近稳定。在此基础上,充分考虑可能的输入饱和现象,设计了一种新颖的自适应容错控制方案。进一步证明了该控制器在输入饱和的情况下仍具有容错能力,并保证了相对位姿跟踪误差收敛到原点附近。论文对上述所提出的各种航天器位姿一体化控制方案开展了充分的数值仿真,验证了所设计算法的有效性。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-10-01）
王杰鹏,谢永权,宋涛,于卫东,陈根良[3]（2019）在《力觉交互控制的机械臂精密位姿控制技术》一文中研究指出针对卫星装配过程中关键零部件质量体积较大,不易装配的问题,提出了基于力觉交互控制的机械臂精密位姿控制技术,通过在机器人末端安装六维力/力矩传感器,实时获取机器人末端负载重力和末端所受外部作用力,并将负载重力和外部作用力解耦,进而实现外部作用力对机械臂末端位姿的精密控制。同时,对机器人辅助装配控制系统及其架构进行了介绍,并提出了一种简单可行的六维力传感器标定方法。试验结果表明:该技术可以实现机器人末端位置的精密控制,具有结构简单、计算量小、操作方便等特点。(本文来源于《机械设计与研究》期刊2019年04期）
田小玲[4]（2019）在《轮式移动机器人综合位姿误差控制优化仿真》一文中研究指出现有的机器人综合位姿误差控制优化方法存在机器人位姿定位的累积误差高、定位不准确等问题。针对上述问题,提出了一种轮式移动机器人综合位姿误差控制优化方法。利用轮式移动机器人的运动学反解模型,对误差传递矩阵进行求解,根据求解结果对轮式移动机器人主要误差源与其位姿间的关系进行分析,根据其分析结果构建轮式移动机器人的位姿误差模型。将交叉算子带入到粒子群优化算法中,对其进行自适应惯性权重与交叉概率参数控制,可以有效地维持粒子个体与最优解间的信息互换,提高轮式移动机器人最优关节补偿值搜索收敛速度和控制稳定性。实验结果证明,所提方法与传统控制方法相比,位姿定位误差值较低、误差控制优化效果较好。(本文来源于《计算机仿真》期刊2019年08期）
陈致钧,赵勇,白玉铸,冉德超,程朝阳[5]（2019）在《基于快速终端滑模的空间翻滚目标位姿同步跟踪控制研究》一文中研究指出为实现对空间翻滚目标参考点的同步飞行跟踪控制,本文提出了一种非奇异快速终端滑模控制方法。针对空间翻滚目标捕获问题,首先利用对偶四元数方法建立了跟踪航天器与翻滚目标参考点的姿轨耦合动力学模型。基于此模型,设计非奇异快速终端滑模控制器。仿真结果验证了系统存在模型不确定性以及外部扰动时所提出的控制方法的有效性。(本文来源于《第叁十八届中国控制会议论文集（7）》期刊2019-07-27）
陈晓生[6]（2019）在《轮式机器人的末端位姿测量与误差补偿控制》一文中研究指出为了提高轮式机器人控制的稳定性,提出基于稳态跟踪识别的轮式机器人的末端位姿测量与误差补偿控制方法,构建轮式机器人弹性连杆机构的动力学模型,在给定的加速度约束下进行轮式机器人弹性连杆机构的参数辨识,在机器人的运动平面内采用标准卡尔曼滤波模型进行运动姿态参数融合处理,根据轮式机器人的末端位姿进行参数自适应调节,采用比例-微分控制模型进行机器人的末端位姿测量与误差补偿控制,采用多步迭代方法实现轮式机器人的轨迹跟踪和位姿测量,提高机器人的位姿精度。仿真结果表明,采用该方法进行轮式机器人的末端位姿测量的准确性较高,误差补偿控制能力较好,具有较好的稳健性和鲁棒性。(本文来源于《智能计算机与应用》期刊2019年04期）
张亚婉[7]（2019）在《基于末端位姿修正的机器人可变形臂稳态控制算法》一文中研究指出机器人的可变性臂受到旋量参数初值扰动,导致输出控制参量的稳态性不好,提出一种基于末端位姿修正的机器人可变形臂稳态控制算法。构建机器人可变形臂的运动学参数模型,结合拟线性规划模型进行机器人可变形臂的连杆动力学分析,以旋转惯性参量和驱动惯性参量为空间位姿约束参量,进行机器人可变形臂的末端位姿控制约束参量模型构建,采用Kalman滤波算法获取操作臂的旋量参数初值,采用滑模误差反馈调节方法得到机器人可变形臂的最优位姿参量,实现机器人可变形臂的末端位姿稳态控制。测试结果表明,采用该方法进行机器人可变形臂的控制的稳定性较好,位姿修正能力较强。(本文来源于《国外电子测量技术》期刊2019年06期）
白云[8]（2019）在《煤矿蛇形探测机器人位姿控制方法研究》一文中研究指出当煤矿井下发生灾害后,救援机器人可以替代救援人员在第一时间进入灾区实施搜救工作,迅速探明现场环境、及时发现被困矿工,为快速救援提供科学依据。然而,灾后的煤矿井下环境异常复杂且未知,因此,要求救援机器人应具备环境识别、规划决策、运动控制等能力,以保证其在煤矿井下顺利完成救援任务。本文提出并构建煤矿蛇形测机器人系统,针对该机器人的位姿控制所涉及到的关键科学问题进行研究,包括机人器的相对定位、运动姿态的控制、自主越障的最优控制、对所处环境的有效辨识和自主避障等内容,并研制出一台用于灾后煤矿井下环境探测的蛇形机器人,旨在提高煤矿蛇形探测机器人智能控制和局部自主能力。在分析灾后井下现场环境的基础上,针对探测机器人的功能需求,设计并研制一种多关节蛇形机器人。该机器人机械本体采用正交关节连接,移动机构采用自制叶片轮驱动。控制系统由硬件平台和软件系统组成,硬件平台为叁层次分布式结构,由环境感知层、规划决策层和动作执行层构成。软件系统为功能模块化体系结构,包括环境探测系统、定位系统、姿态控制系统、越障避障模块、通讯系统和上位机系统六个功能模块。该蛇形机器人可为论文的理论及方法验证奠定基础。针对在煤矿井下封闭式复杂环境下的蛇形机器人定位问题,提出利用机器人运动轨迹曲率与航向角进行估计的方法代替传统的对巷道内复杂地面参数估计的思路,建立基于转向时蛇形探测机器人的定位模型。在此基础上,提出一种卡尔曼滤波算法和深度学习算法相结合的煤矿蛇形探测机器人航位推算的定位方法,该方法采用卡尔曼滤波算法对机器人航向角信号中的高斯白噪声进行剔除,再针对航向角信号中来自低频段的各种漂移,建立基于LSTM(LongShortTermMemory)深度祌经网络的陀螺仪输出值预测模型,对未来一段时间内陀螺仪的输出值进行预测,从而实现航位推算的相对定位。实验表明,该方法可以实现蛇形探测机器人的航位推算定位,机器人位置的最小相对误差为3,299×l0~(-12)cm,航向角最小误差为2.173×10~(-5)rad。针对煤矿井下不平整地面环境的机器人姿态控制问题,运用D-H(Denavit-Hartenberg)分析法对正交连接的蛇形机人进行运动学机理分析,构建两连杆叁关节机构模型,可避免建立蛇形机器人运动学模型的复杂性。进而提出基于简化Serpenoid曲线的改进的运动控制函数方法,引入曲率误差,建立蛇形机器人蜿蜒、伸缩、抬头不同运动姿态的数学模型,推导不同运动姿态时蛇形机器人的偏转角、俯仰角和相对转角的控制函数,并将仿真得到最优参数运用到机器人的运动控制中,以实现适应复杂地面的蛇形机器人运动姿态的控制,为机器人实现自主越障和避障功能奠定理论基础。针对机器人在自主越障过程中对关节俯仰角如何确定的问题,提出改进的粒子群优化权系数的极限学习机(Particle Swarm Optimization Extreme Learning Machine,PSOELM)位姿控制算法,该算法推导出动态的惯性系数,利用改进粒子群算法优化极限学习机的隐层矩阵权系数,欲达到优化隐层矩阵的目的,以克服传统极限学习机由于隐层节点参数随机选择而导致网络性能达不到最优的缺点。仿真实验表明,PSOELM算法不仅延续了ELM快速学习的特点,而且在控制精度、快速寻优特性及稳定性方面比ELM更好,可以实现对机器人关节俯仰角的最优控制。针对在未知环境下机器人环境辨识建模问题,提出基于遗传算法的变结构模糊神经网络(Genetic Algorithm variable structure fuzzy neural network,GAVSFNN)多传感器数据融合算法,该算法将神经网络引入到模糊规则的推理中,建立基于概率论的改进模糊控制规则,通过改变与简化神经网络结构来调整模糊规则库,实现模糊隶属函数的自学习和模糊规则的优先提取。采用遗传算法优化变结构模糊神经网络的学习参数,以克服常规BP算法易陷入局部最优的缺点,实现参数的快速和全局寻优。实验结果表明,相比较VSFNN算法,GAVSFNN可以获得对环境模型更高的辨识精度,平均误差为2.725′10-3。在此基础上,建立基于知识库的机器人自主避障系统软模型,以产生避障行为命令对机器人的偏转角进行控制,实现自主避障功能。以研制的多关节蛇形机器人为平台,与论文提出的几种算法结合,组成煤矿蛇形探测机器人实验系统,在西安科技大学实训基地模拟煤矿巷道中进行现场实验,实验表明,本文所提出的理论和方法可为煤矿蛇形探测机器人在灾后井下非结构化复杂环境中的位姿控制提供理论支撑,也为蛇形机器人在其它灾害环境的位姿控制研究奠定基础。(本文来源于《西安科技大学》期刊2019-06-01）
宋琦[9]（2019）在《基于扰动基座条件下水下机械手末端位姿控制研究》一文中研究指出水下无缆自治潜器-机械手系统是水下作业的重要平台,在水下巡检观测任务中,基座的扰动会对机械手末端位姿控制精度产生较大影响。本文通过对水下机械手进行运动学、动力学分析,针对AUV强弱扰动提出分级控制,并对弱扰动提出机械手叁关节优化补偿算法,之后针对机械手关节设计反馈线性化控制器,结合水动力、关节摩擦、AUV耦合动力补偿项,完成了对扰动补偿算法的可视化仿真和水池试验验证。本文首先对水下机械手研究现状进行调研,总结了各种机械手控制算法的特点,提出了研究目标和机械手末端位姿控制有效性指标,为之后的仿真和试验提供有效性判据。其次对水下机械手进行运动学和动力学分析。本文采用标准D-H法建立了水下机械手各连杆坐标系,最终获得目标坐标系与机械手末端坐标系以及AUV载体坐标系之间的转换关系,并推导了最佳工作模式下水下机械手和AUV的位姿;然后根据拉格朗日力学方程分析法对水下机械手进行动力学建模,并分析AUV耦合动力影响项,最后得到水下机械手综合动力学方程。然后对AUV扰动情况分类讨论,并根据强弱扰动判据提出分级控制策略,主要针对弱扰动情况下AUV艏向扰动、侧向漂移扰动和深度扰动进行分析,设计优化补偿算法对肩关节、大臂关节和小臂关节原期望输入进行优化补偿;而后针对水下机械手动力学方程中非线性项设计机械手关节反馈线性化控制算法,并搭建水动力、关节摩擦补偿模块。之后通过Matlab Simulink Simmechanic模块搭建仿真可视化平台进行仿真,仿真结果表明扰动补偿算法满足位姿精度有效性判据。最后完成水池试验,本文利用Matlab Simulink xpc实时控制模块,将电脑PC作为上位机,利用工控机和数据采集板卡完成控制信号的传输和反馈信号的采集。设计针对综合扰动下的机械手较快运动和较慢运动两种场景算法的控制效果,试验结果表明,本课题提出的扰动补偿控制算法具有良好的控制效果,其位置和姿态均方根误差均满足有效观测范围判据,证明该算法在综合扰动下具有良好的控制精度。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-06-01）
张釜荣[10]（2019）在《四旋翼飞行器位姿控制方法研究》一文中研究指出四旋翼飞行器是一种典型的,完全利用电子控制手段取代机械控制手段的飞行器之一,它具有机动性好、易于操作、结构灵活等特点。为了控制四旋翼飞行器的姿态和位置,可以通过控制四个电机的转速来实现。四旋翼飞行器是欠驱动系统的一类典型代表,容易受到干扰影响,多变量强耦合是其基本特性。四旋翼执行任何飞行任务的基础是精确控制其位置和姿态,该问题的深入研究具有很重要的意义。本文针对四旋翼飞行器位姿控制的研究如下:首先,对四旋翼的机械构造、特性以及其飞行运动原理进行了详细介绍。分别对地面坐标系和机体坐标系进行了定义并研究了两者之间的转换关系。根据两个坐标系中四旋翼的位姿信息,在分析了四旋翼所受的力与力矩后,运用Euler-Lagrange方法建立起四旋翼飞行器非线性动力学方程。其次,基于四旋翼飞行器动力学模型,它被解耦为具有两自由度完全驱动子系统和具有四自由度的欠驱动子系统,设计基于双曲正切函数的滑模控制器实现对四旋翼位置和姿态的稳定控制,双曲正切函数代替传统的符号函数,可以有效地减少滑模控制中的抖振现象。最后,针对四旋翼飞行器位姿系统在实际工作飞行时会受到外界的干扰力以及干扰力矩的影响,设计了一种双环控制方法。位置子系统为外环,设计了自适应滑模控制器,输出控制量U_1,对质量不确定性和外界干扰力进行了抑制。通过解算获得姿态子系统的两个姿态角信号_d?和?_d作为内环的期望输入信号,通过自适应反步滑模控制器实现对叁个姿态角的跟踪。根据Lyapunov原理,分别证明了位置子系统和姿态子系统的稳定性。实验结果表明,所设计的控制器能够实现对四旋翼飞行器位置和姿态的控制。(本文来源于《长春工业大学》期刊2019-06-01）
位姿控制论文开题报告
（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：
随着空间科学技术的蓬勃发展,航天器在轨任务的复杂性和多样性需求也与日俱增。可靠的轨道与姿态控制是航天器实现所有空间任务的基础保证。对于传统的单航天器系统,标准做法是将其轨道与姿态控制器单独设计;但为实施新兴的多航天器临近操作任务,追踪航天器通常需同时进行对目标航天器的相对位置跟踪和姿态同步。本文致力于解决两航天器相对运动位姿一体化控制问题,相关理论结果可为诸如绕飞、悬停、在轨监测或装配、燃料加注、交会对接、空间对抗等在内的临近操作任务的成功实施提供先决条件。本文以实现航天器位姿一体化控制为总体目标,并充分考虑临近操作任务中可能会面临的不确定性和外部干扰、输入约束、高精度控制和快速机动以及执行机构故障等实际问题,设计了多个位姿一体化控制方案,具体来说:首先,将航天器临近操作任务划分为轨道调整、绕飞和交会对接叁个阶段。考虑到在轨道调整阶段由于轨道半径和轨道倾角的改变所产生的的持续变化的空间干扰不确定性问题,引入一个动态补偿器来克服扰动带来的不确定性。将相对轨道控制的扰动抑制问题转化为一类特殊非线性系统的全局镇定问题,通过综合运用内模理论和鲁棒控制理论,保证了闭环系统的全局渐近稳定。其次,针对具有输入约束和外部干扰的位姿一体化跟踪控制问题,通过建立一个耦合的六自由度相对运动动力学模型来描述绕飞任务。在此基础上,设计了一种基于输入-状态稳定性的基本控制器。为处理输入饱和问题,引入了一种新的基于死区算子的饱和模型。然后,结合自适应技术与反步法理论,提出了一种不需要外部扰动上界先验知识的饱和控制方案。然后,针对存在系统不确定性和外部扰动的航天器交会对接位姿一体化控制任务,利用非奇异积分终端滑模方法,提出了一种新的有限时间控制方案。特别是通过采用自适应技术,所提出的控制策略避免了对集总系统不确定性上界的先验知识的要求,并且证明了所设计的控制器能够保证平移和旋转跟踪误差在有限时间内局部收敛于零。此外,利用边界层技术对抖振现象进行了有效的修正。最后,针对具有执行机构故障的临近操作位姿一体化控制问题,改进六自由度动力学模型,使其可以描述包括部分失效、输出漂移、完全失效和卡死在内的典型执行机构故障类型。随后,提出了一种基本的鲁棒容错控制器,以调节执行器的故障并且保证系统的全局渐近稳定。在此基础上,充分考虑可能的输入饱和现象,设计了一种新颖的自适应容错控制方案。进一步证明了该控制器在输入饱和的情况下仍具有容错能力,并保证了相对位姿跟踪误差收敛到原点附近。论文对上述所提出的各种航天器位姿一体化控制方案开展了充分的数值仿真,验证了所设计算法的有效性。
（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。
位姿控制论文参考文献
[1].谢志江,周扬,郭宗环.月面着陆位姿模拟机构控制系统设计[J].控制工程.2019
[2].王昱.航天器临近操作位姿一体化控制若干问题研究[D].中国科学技术大学.2019
[3].王杰鹏,谢永权,宋涛,于卫东,陈根良.力觉交互控制的机械臂精密位姿控制技术[J].机械设计与研究.2019
[4].田小玲.轮式移动机器人综合位姿误差控制优化仿真[J].计算机仿真.2019
[5].陈致钧,赵勇,白玉铸,冉德超,程朝阳.基于快速终端滑模的空间翻滚目标位姿同步跟踪控制研究[C].第叁十八届中国控制会议论文集（7）.2019
[6].陈晓生.轮式机器人的末端位姿测量与误差补偿控制[J].智能计算机与应用.2019
[7].张亚婉.基于末端位姿修正的机器人可变形臂稳态控制算法[J].国外电子测量技术.2019
[8].白云.煤矿蛇形探测机器人位姿控制方法研究[D].西安科技大学.2019
[9].宋琦.基于扰动基座条件下水下机械手末端位姿控制研究[D].浙江大学.2019
[10].张釜荣.四旋翼飞行器位姿控制方法研究[D].长春工业大学.2019