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柔性关节机器人有界自适应输出反馈控制（英文）被引量：1: 2018年; 目的:考虑关节驱动力矩受限、结构参数不确定以及缺少部分传感器测量等情况,本文研究力矩输入有界的一般柔性关节机器人自适应输出反馈控制方法,以提高轨迹跟踪性能。创新点:1.提出一种基于校正控制的强柔性关节机器人控制方法;2.设计一类力矩控制输入有界的自适应输出反馈轨迹跟踪控制器。方法:1.引入校正控制,突破传统奇异摄动方法仅适用于弱柔性关节机器人的限制;2.通过一类光滑饱和函数和投影型自适应控制律,确保在参数不确定情况下力矩控制输入的有界性;3.利用近似微分滤波和高增益观测实现仅需电机侧和连杆侧位置测量的输出反馈控制。结论:1.提出的校正控制策略能够较好地适应不同程度的关节柔性;2.设计的有界自适应输出反馈控制方法可严格确保作业全程的控制输入值有界,且具有良好的轨迹跟踪性能。; Hua-shan LIUYong HUANG; 关键词：柔性关节输出反馈控制有界控制自适应控制

四旋翼飞行器的模糊自整定PD控制: 本文以四旋翼飞行器为对象,提出一种基于模糊自整定参数的PD控制方法。首先,依据空气动力学和欧拉运动学建立了飞行器的控制模型。然后,探讨了飞行器的姿态、位置、偏航和高度控制方法。其中,在姿态和位置的控制中采用了双环嵌套闭环...; 刘恒冲刘华山李生王保相; 关键词：四旋翼飞行器模糊控制参数自整定 PD控制; 文献传递

融合特征相互关系的视网膜微动脉瘤提取被引量：3: 2013年; 为了抑制视网膜不同结构特征之间的影响,提高视网膜微动脉瘤的检测精度,提出了一种基于特征相互关系的视网膜微动脉瘤提取算法。首先,对视网膜灰度图像进行均值滤波,检测圆形边界和视盘,并构建视盘掩模。然后,对视网膜绿色分量图像自适应直方图均衡化,利用Canny方法提取边缘,移除图像圆形边界并填充封闭的小面积对象。最后,考虑不同特征之间的相互关系,消除较大面积对象后进行"逻辑与"运算移除视网膜渗出物、血管和视盘,得到视网膜微动脉瘤图像。实验结果表明:该算法能够有效提取视网膜眼底图像中的微动脉瘤,其敏感度、特异性、阳性预测值和检测精度分别达到了94.81%、96.04%、91.64%和95.66%,基本能够满足临床应用对稳定性和精度的要求。; 赖小波刘华山方纯洁; 关键词：视网膜图像微动脉瘤特征提取

带扩展卡尔曼滤波的柔性关节机器人虚拟分解控制被引量：3: 2018年; 针对柔性关节机器人在非完全状态反馈条件下的轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于虚拟分解控制(virtual decomposition control,VDC)理论和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)观测的控制方法.首先,考虑模型参数的不确定性和外界扰动因素,分别设计刚性连杆子系统和柔性关节子系统的虚拟分解控制律.然后,为突破现有VDC方法依赖于全状态反馈测量的局限,设计一种基于EKF的间接状态观测器,实现了仅需电机侧位置和速度测量而不需连杆侧任何状态信息测量的闭环控制.此外,结合虚拟稳定和李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,实例对比仿真验证了所提出控制算法的有效性,且相比于基于传统拉格朗日整体动力学的典型算法,具有更优的轨迹跟踪性能.; 刘华山李生王保相; 关键词：机器人柔性关节扩展卡尔曼滤波

基于可控图像分割的快速视网膜血管提取算法被引量：5: 2013年; 针对多数视网膜血管提取算法实时性不强和分割精度不高的问题,提出了一种基于可控图像分割的快速视网膜血管提取算法。首先,对视网膜G分量图像的灰度进行反转和自适应直方图均衡化,应用结构元素为"菱形"和"圆盘形"的形态学"开"运算平滑图像背景和增强血管对比度,消除视盘后阈值分割并二值化得到不含视盘的分割图像。其次,根据在灰度图像中检测到的视盘构建掩膜,再次对视网膜绿色分量图像自适应直方图均衡化后进行阈值分割,并和掩膜进行逻辑"与"运算得到含有掩膜的分割图像。最后,将不含视盘的分割图像与含有掩膜的分割图像进行逻辑"与"运算,并融合边界信息获得最终的视网膜血管结构。实验结果表明,本文算法能有效提取视网膜眼底图像的血管网络,有较强的实时性和较高的分割精度。; 赖小波刘华山方纯洁; 关键词：视网膜图像血管提取

Time-Series Forecasting Using Autoregression Enhanced k-Nearest Neighbors Method被引量：1: 2013年; This study proposes two metrics using the nearest neighbors method to improve the accuracy of time-series forecasting. These two metrics can be treated as a hybrid forecasting approach to combine linear and non-linear forecasting techniques. One metric redefines the distance in k-nearest neighbors based on the coefficients of autoregression (AR) in time series. Meanwhile, an improvement to Kulesh's adaptive metrics in the nearest neighbors is also presented. To evaluate the performance of the two proposed metrics, three types of time-series data, namely deterministic synthetic data, chaotic time-series data and real time-series data, are predicted. Experimental results show the superiority of the proposed AR-enhanced k-nearest neighbors methods to the traditional k-nearest neighbors metric and Kulesh's adaptive metrics.; 潘峰赵海波刘华山; 关键词：模式识别图像处理应用程序

力矩输入有界的柔性关节机器人轨迹跟踪控制被引量：7: 2019年; 为解决柔性关节机器人在关节驱动力矩输出受限情况下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于奇异摄动理论的有界控制器.首先,利用奇异摄动理论将柔性关节机器人动力学模型解耦成快、慢两个子系统.然后,引入一类平滑饱和函数和径向基函数神经网络非线性逼近手段,依据反步策略设计了针对慢子系统的有界控制器.在快子系统的有界控制器设计中,通过关节弹性力矩跟踪误差的滤波处理加速系统的收敛.同时,在快、慢子系统控制器中均采用模糊逻辑实现控制参数的在线动态自调整.此外,结合李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,通过仿真对比实验验证了所提出控制方法的有效性和优越性.; 刘华山金元林程新王泽宇齐洁刘洋; 关键词：柔性关节有界控制奇异摄动

基于摩擦模糊建模与补偿的机器人低速控制被引量：9: 2013年; 针对摩擦引起机器人低速时运动性能恶化、作业精确度变差的问题,提出考虑负载力矩影响的摩擦模糊建模方法及模糊自适应鲁棒控制策略。通过摩擦测量实验,提取关节摩擦随负载力矩变化的特征,并提出一种扩展摩擦模型以描述关节摩擦特性。为克服固定补偿难以处理摩擦不确定性的弱点,引入模糊逻辑系统逼近摩擦现象,并实现模型的线性化以设计自适应学习机制。在此基础上,设计模糊自适应鲁棒控制算法,该算法采用前馈的方式补偿关节摩擦的影响,自适应项实现参数的在线调整,并根据系统中不确定性的界,设计鲁棒控制项以保证系统的鲁棒性。对比实验结果表明,所提出的摩擦模型与控制算法使关节最大跟踪误差可控制在0.005°以内,与未考虑负载力矩影响的控制器相比,平均跟踪误差和最大跟踪误差分别降低了25%、14.55%。; 吴文祥朱世强王宣银刘华山; 关键词：机器人低速负载力矩

Online Sequential Extreme Multilayer Perception with Time Series Learning Machine Based Output Self Feedback for Prediction被引量：5: 2013年; PAN FengZHAO Hai-bo; 关键词：模式识别

考虑摩擦的谐波驱动机器人低速运动控制方法被引量：2: 2013年; 针对摩擦引起谐波驱动机器人低速运动时速度不平稳、控制精度差的问题,提出一种考虑关节摩擦影响的期望补偿鲁棒控制算法。通过对摩擦数据的频域分析,提出采用Stribeck模型+正余弦函数的形式来描述谐波驱动关节的摩擦特性。在此基础上,设计期望补偿鲁棒控制算法以处理关节摩擦和模型不确定性的影响。该算法采用前馈的方式补偿关节摩擦的影响,且前馈补偿项可采用期望轨迹数据离线计算得到,从而避免引入测量噪声,提高了实时性。根据系统中不确定性的界,设计了鲁棒控制项以保证系统的鲁棒性。采用Lyapunov理论证明闭环系统为全局一致最终有界稳定。实验结果表明,采用提出的摩擦模型与控制算法能够实现平稳的低速正弦跟踪,关节空间的平均跟踪误差在0.005°以内。; 朱世强吴文祥王宣银刘华山; 关键词：机器人低速鲁棒控制

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国家自然科学基金(61203337)

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