面向时变不确定性的多轴运动鲁棒建模及控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1730105
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

This project addresses theories, methods and technologies for high-accuracy multi-axes motion control and active control with varying loads of dynamic flight simulators in the aerospace field. The ultimate objective is to provide hyper-gravity test equipment with safe and high-performance service, despite diverse perturbations and disturbances, such as deformation and vibration of the main rotating arm, nonlinear coupling force caused by the cockpit..We shall investigate application of the two-degree robust control scheme. The goal is to find a proper motion controller, which provides decent performance while maintaining robustness against uncertainties and disturbances. This is considered a bottleneck of current robust control design methods. Furthermore, multi-degree-of-freedom boundary control is another key research area of this project, which is a fairly open issue to the best knowledge of the applicants..Key scientific and technological problems to be solved in this project include: cause of vibration in long rotating arms together with the mechanism of vibration propagation, problem statement of multi-object optimization for sensor- and actuator configuration, controller design method that considers robustness and performance simultaneously, and decoupling design of multi-DOF boundary control..With the above mentioned research activities, it is expected to establish a theoretical connection between the modern robust control theory and the safe operation of multi-axes motion devices. The theory and design methods of multi-axes motion controllers will be developed to provide robustness against model uncertainties and dynamic perturbations. This shall achieve performance of high precision and fast dynamic response capability for flight simulators, and thus higher stability and reliability. The outcomes of this project are expected to provide important theoretical basis and key technical support for the control researches and applications of dynamic flight simulators.
本项目面向航空航天领域对动态飞行模拟器多轴运动控制精度和动态负荷主动控制效果的高要求,力图解决超重环境试验装备在主旋转臂变形、座舱非线性耦合作用、动态负荷环境等时变不确定性影响下,旋臂多轴运动高精度控制和振动抑制的技术难题。针对既有鲁棒控制设计方法的保守性,研究兼顾系统动态性能和鲁棒性的二自由度鲁棒控制设计理论与方法;针对吊舱与旋转臂的相互作用问题,研究多自由度边界控制理论与方法。重点解决多轴运动长转臂系统的振动机理及其耦合传播机制、传感器和执行器配置中优化问题的描述和求解、兼顾鲁棒性和动态性能的控制器设计、多自由度边界控制的解耦设计等关键问题。通过以上研究,发展针对时变不确定性和动态扰动的多轴运动鲁棒控制理论和方法,应用于动态飞行模拟器,可望使系统获得高精度、高动态响应能力等良好动态性能,并具备更高的稳定性和可靠性,为我国动态飞行模拟器的研究和工程运用提供重要理论依据和关键技术支撑。

结项摘要

本项目面向航空航天领域对动态飞行模拟器多轴运动控制精度和动态负荷主动控制效果的高要求,力图解决超重环境试验装备在主旋转臂变形、座舱非线性耦合作用、动态负荷环境等时变不确定性影响下,旋臂多轴运动高精度控制和振动抑制的技术难题。针对既有鲁棒控制设计方法的保守性,研究兼顾系统动态性能和鲁棒性的二自由度鲁棒控制设计理论与方法;针对吊舱与旋转臂的相互作用问题,研究多自由度边界控制理论与方法。重点解决了多轴运动长转臂系统的振动机理及其耦合传播机制、传感器和执行器配置中优化问题的描述和求解、兼顾鲁棒性和动态性能的控制器设计、多自由度边界控制的解耦设计等关键问题。通过以上研究,发展了针对时变不确定性和动态扰动的多轴运动鲁棒控制理论和方法,应用于动态飞行模拟器,可望使系统获得高精度、高动态响应能力等良好动态性能,并具备更高的稳定性和可靠性,为我国动态飞行模拟器的研究和工程运用提供重要理论依据和关键技术支撑。.此外,项目还增加了多机器人协调控制、新型旋翼飞行器控制两个方面的研究,并取得了实质性进展。其中,分别针对具有迟滞输入约束的不确定非线性多智能体系统,在非负有向图、结构平衡的符号有向图和结构不平衡的符号有向图下,提出了相应的分布式协调控制算法,实现了多机器人系统的协调跟踪控制;提出了一种基于飞行器力矩可达集的“稳定悬停”评判准则和基于控制分配策略的容错控制方法,受到蚊子在雨中可以躲避比自己质量高出几十倍的雨滴的碰撞的启发,提出了“顺势而为”的快速安全恢复策略,发明了一种位置控制与姿态控制解耦的过驱动飞行器并通过实验验证了上述策略。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(10)
专利数量(2)
Driving and Tilt-Hovering - An Agile and Maneuverable Aerial Vehicle with Tiltable Rotors
驾驶和倾斜悬停——一种灵活机动的可倾斜旋翼飞行器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    IET Cyber-Systems and Robotics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Binbin Li;Lei Ma;Duo Wang;Yongkui Sun
  • 通讯作者:
    Yongkui Sun
基于自适应滑模-最优控制的柔性机械臂双时标组合控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    噪声与振动控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙小通;马磊;李梦雪;唐启超;侯天龙
  • 通讯作者:
    侯天龙
Robust Global Boundary Vibration Control of Uncertain Timoshenko Beam With Exogenous Disturbances
具有外源扰动的不确定 Timoshenko 梁的鲁棒全局边界振动控制
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2984558
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Mohamed Ahmed Eshag;Lei Ma;Yongkui Sun;Kai Zhang
  • 通讯作者:
    Kai Zhang
Hinf Iterative Learning Boundary Vibration Control of Uncertain Vibrating String with Iteration-Varying Distributed Disturbance and Boundary Disturbance
具有迭代变化分布扰动和边界扰动的不确定振动弦的Hinf迭代学习边界振动控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mohamed Ahmed Eshag;Lei Ma;Yongkui Sun;Kai Zhang
  • 通讯作者:
    Kai Zhang
一种多旋翼飞行器的设计及实验验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    机器人
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李斌斌;马磊;孙小通;孙永奎;张凯
  • 通讯作者:
    张凯

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其他文献

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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    上海国土资源
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈水龙;许烨霜;马磊
  • 通讯作者:
    马磊
Bad基因在黄体期绵羊生殖器官中表达的比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛晨霞;贾博寅;姜怀志;马磊;王龙涛;李向军
  • 通讯作者:
    李向军
促凋亡基因(Bad)在卵泡期绵羊生殖器官中的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜怀志;贾博寅;李向军;王龙涛;葛晨霞;马磊
  • 通讯作者:
    马磊
${mathbb{R}^3}$中四面体的Bonnesen型等周不等式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    数学物理学报. A辑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾春娜;彭璐;马磊;王星星
  • 通讯作者:
    王星星
中医不寐五神分型与睡眠进程参数的相关性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    上海中医药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张星平;马磊;周海荣;刘新
  • 通讯作者:
    刘新

其他文献

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马磊的其他基金

车载大功率电力电子变压器鲁棒容错控制
  • 批准号:
    61733015
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    290.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
多智能体系统中量化一致性问题的研究
  • 批准号:
    61075104
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准年份:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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