随机环境中机器人系统的脉宽调制控制
批准号:
62073275
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
吴昭景
依托单位:
学科分类:
控制理论与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴昭景
中文摘要
主动适应国家发展人工智能的宏观规划, 努力对接机器换人与虚拟现实的产业需求, 从理论成果易于转化的实用角度, 本团队将研究随机环境中机器人系统的脉宽调制控制. 对机器人的运动控制是利用信息调节能量转换的方式完成:由机器人向计算机提供信息, 由计算机提供控制信息, 由直流电源提供能量, 由脉宽调制(PWM)伺服电路调制电压, 由直流电机将电源电压转化为转子转矩, 转子驱动机器人机械主体完成跟踪目标. 研究任务主要包括:机器人的拉格朗日力学建模、随机PWM系统的稳定性分析、PWM电路抗随机干扰原理解释、随机等效连续控制器设计、虚拟现实软件研发, 从而构建一个完整的理论框架. 团队的研究需要综合电力电子、分析力学、非线性控制、伺服传动、计算机编程、仿真、随机分析和泛函分析等多个领域的研究工具和发展成果. 这种跨学科面向实际应用的又有特色的研究有很大的挑战性.
英文摘要
Actively adapt to the macro planning of the national development of artificial intelligence, and strive to meet the industrial needs of machine replacement and virtual reality, from the practical point of view that the theoretical results are easy to transform, our team will study the pulse width modulation (PWM)) control of the robot system in a random environment. The motion control of the robot is completed by using information to adjust the energy conversion: the robot provides the information to the computer, the computer provides the control information, the DC power supply provides the energy, the PWM servo circuit modulates the voltage, the DC motor transforms the power supply voltage into the rotor torque, and the rotor drives the robot mechanical body to complete the tracking target. The research tasks include: Lagrangian mechanical modeling of robot, stability analysis of random PWM system, explanation of anti random interference principle of PWM circuit, design of random equivalent continuous controller, and development of virtual reality software, thus, a complete theoretical framework is constructed. The research of the team needs to integrate the research tools and development achievements in many fields, such as power electronics, analytical mechanics, nonlinear control, servo drive, computer programming, simulation, stochastic analysis and functional analysis. This research facing practical application has great challenges since it is interdisciplinary and should be characteristic.
本项目研究了随机环境中机器人系统的脉宽调制控制. 在随机环境下, 我们针对由拉格朗日方程所描述的机器人动态模型设计连续控制器, 并给出等价的 PWM 控制器. 主要围绕机械系统、机电系统、电子系统在随机干扰下的动力系统的建模与给定目标下的控制. .主要研究内容包括: 1).研究有色噪声环境下的 PWM 的平均等价控制: 考虑非线性的 PWM 控制的平均控制的性质, 连续闭环系统的稳定性分析, PWM 信号的数学描述, 数字化闭环系统的实际随机稳定性分析, PWM 控制的物理实现原理, 物理实现系统的实际稳定性分析. 2).受电机驱动的机器人系统的随机拉格朗日方程的建模与控制:考虑在确定性情形下,主体机械系统的建模,对环境的建模的建模,通过动静法原理和相对运动原理对随机机器人系统建模,利用向量反推方法设计连续控制器,并给出随机稳定性分析. 3).机器人系统 PWM 放大电路的设计:考虑直流电机驱动情形情形. 研究机电系统连续形式的向量式反推控制, 并给出随机稳定性分析. 4).机器人系统的虚拟现实仿真实设计:通过Simulink 的 Simscape(多域)模块验证控制方法的可行性. 仿真严格区分软件, 硬件和受控实体的仿真. 受控实体用虚拟现实方式描述, 非线性控制算法体现为计算机中的软件, 伺服放大部分为 PWM 电路的硬件实现..我们在以下几个方面取得突破: 1) 利用有色噪声描述随机干扰, 以保证物理正确性; 2) 全驱拉格朗日系统的向量 Backstepping 控制; 3) 随机系统的能量整形技术; 4) 随机非线性机械系统的数字化控制问题.
OU随机系统的建模与控制: 从噪声模拟到能量整形
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批准号:61673332
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:吴昭景
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依托单位:
随机耗散系统理论续:条件耗散与随机切换
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批准号:61273128
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:吴昭景
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依托单位:
随机非线性系统的无源性理论与小增益技术
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批准号:60974028
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2009
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负责人:吴昭景
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依托单位:
国内基金
海外基金