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[发明专利]基于粒子群算法参数优化的冗余机械臂优先级控制方法-CN202310868607.0在审
发明人：刘正雄;张宝琛;刘星;黄攀峰;马志强;常海涛 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-07-16 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明一种基于粒子群算法参数优化的冗余机械臂优先级控制方法，属于冗余机械臂优先级控制领域；方法为，设计冗余机械臂的优先级任务框架；设计任务空间控制器和零空间控制器，得到任务空间控制量和零空间控制量；设计优化指标，利用粒子群算法计算任务空间控制器参数；对上一步进行迭代计算，不断更新粒子的位置与速度，当达到最大迭代次数后，终止循环，代价值最小的粒子及其所对应的那组逆解即为最终期望末端位姿所对应的机械臂逆运动学结果。本发明解决了，在外部干扰力矩存在的情况下，机械臂任务空间末端位置跟踪精度低的问题，并且实现机械臂构型的自动调整。
基于粒子算法参数优化冗余机械优先级控制方法

[发明专利]一种基于解析数值混合法的冗余机械臂逆运动学方法-CN202210219899.0有效
发明人：刘正雄;王世鸥;刘星;马志强;常海涛;黄攀峰 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2022-03-08 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于解析数值混合法的冗余机械臂逆运动学方法，包括以下内容：步骤1、建立机械臂的逆运动学模型；步骤2、确定逆运动学问题的代价函数和约束条件；步骤3、寻找满足约束条件的臂型角；步骤4、更新粒子速度和位置；步骤5、根据边界约束条件按照代价函数对速度和位置超限的粒子进行初始化；步骤6、计算更新后所有粒子的代价值、历史最优值以及种群的全局最优值；步骤7、t＝t+1，返回步骤4，不断更新粒子的位置与速度；当t＝tmax达到最大迭代次数后，终止循环，代价值最小的粒子及其所对应的那组逆解即为最终期望末端位姿所对应的机械臂逆运动学结果。其获得了一组满足避障、避奇异、避关节极限且能保证运动过程连续的机械臂逆运动学结果。
一种基于解析数值混合法冗余机械运动学方法

[发明专利]一种考虑执行器非线性的绳系飞行器振动抑制控制方法-CN202310926861.1在审
发明人： 黄攀峰;宋梦实;张帆;张夷斋;沈刚辉 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-07-26 - 公布日： 2023-10-10 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种考虑执行器非线性的绳系飞行器振动抑制控制方法，首先建立了绳系飞行器动力学模型，随后重新构造了包含执行器饱和、死区与故障的执行器非线性模型，接着针对输入饱和问题引入输入饱和辅助系统，然后将绳缆振动转化为了绳系飞行器动力学模型中的集中干扰，最后结合执行器非线性重构模型、辅助系统、扰动观测器、障碍李雅普诺夫函数和动态面控制方法设计了一种考虑执行器非线性的绳系飞行器振动抑制控制方法，保证了在系统中存在执行器非线性的条件下，绳系飞行器能够精确跟踪期望轨迹，并抑制绳缆振动的影响。
一种考虑执行非线性飞行器振动抑制控制方法

[发明专利]一种人在回路的非合作目标抵近跟踪控制方法-CN202310887047.3在审
发明人： 黄攀峰;马铄恒;马志强;刘正雄;常海涛 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-07-19 - 公布日： 2023-09-26 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明涉及一种人在回路的非合作目标抵近跟踪控制方法，属于航天器控制技术领域。通过对空间中追逐航天器抵近过程中自动控制过程加入地面操作员的控制输入，实现人在回路的航天器抵近交会控制，保证在抵近过程中目标航天器动力学和轨道信息存在偏差的情况下，追逐航天器仍可以实现安全可靠的交会抵近策略，保证抵近过程安全可靠。突破基于目标航天器的像跟踪的操作交互方法，解决目标航天器状态未知条件下，融合操作人员主动感知的航天器机动策略生成问题。
一种回路合作目标抵近跟踪控制方法

[发明专利]金字塔型电磁编队的空间失效卫星非接触式变轨操控方法-CN202310835386.7在审
发明人： 黄攀峰;刘习尧;廖腾;张帆;沈刚辉 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-07-09 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明一种金字塔型电磁编队的空间失效卫星非接触式变轨操控方法，属于空间目标电磁操控及空间碎片主动移除领域；具体步骤为，确定施加在空间失效卫星上的最大推力加速度；确定轨道转移过程中的期望推力加速度和整个转移过程的时长；建立轨道运动模型，获得期望位置和期望速度；设计非线性模型预测控制器，获得电磁航天器磁矩的2‑范数和旋转角速度，实现金字塔型电磁编队下空间失效卫星的非接触式变轨操控。本发明通过电磁航天器磁矩的旋转而产生失效卫星的电磁力/力矩，该方法可以在不与失效卫星进行接触的情况下，实现无磁矩失效卫星的变轨操控。
金字塔电磁编队空间失效卫星接触式变轨操控方法

[发明专利]一种阶次优化的远程操控行为轮廓规划方法-CN202210198829.1有效
发明人：马志强;石岱梁;黄攀峰;刘正雄;刘星;常海涛 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2022-03-02 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B25J11/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种阶次优化的远程操控行为轮廓规划方法，轮廓规划方法包括以下内容：步骤1.初始化考虑操作人员操作行为的机械臂末端动力学方程的状态以及期望的阻抗结构，计算在操作人员行为作用下生成的机械臂末端运动轨迹；步骤2.进行轮廓的扩张生成，基于所述步骤1中生成的机械臂末端运动轨迹最近生成轮廓的三个点来确定对应的典型的圆形轮廓，根据该几何关系，利用贪心算法，计算获得距离当前位置最近的轮廓点位置xcr作为期望的跟踪位置，定义轮廓跟踪误差。其解决了现有方法动态响应及稳态性能难以满足人机交互要求的问题。
一种优化远程操控行为轮廓规划方法

[发明专利]一种磁粉探伤机用的适形接触导磁装置-CN202310907128.5在审
发明人：孙圣辉;王国庆;黄攀峰;金磊;刘磊磊 -专利权人：中兴海陆工程有限公司
申请日： 2023-07-24 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： G01N27/84 文献下载
摘要：本发明提供一种磁粉探伤机用的适形接触导磁装置，包括磁轭头连接件、固定基件、导磁针组件以及紧固螺栓，磁轭头连接件由组合件、两个夹具件及两个铆钉组合构成，两个夹具件通过两个铆钉固定在组合件前后端，紧固螺栓设置有多个，两个夹具件左右侧均贯穿开设有第一螺孔，固定基件由软磁钢件构成，该设计解决了现有的磁轭头接触面形状固定，不能根据工件表面形状而改变，严重影响工件磁化强度的问题，本发明实用性好，可灵活适应各种复杂工件表面形状，即使表面有麻坑等凹凸也能保证良好接触的特点，全面克服了现有磁粉探伤机磁轭头的缺点，保证工件表面有足够磁场强度，从而提高缺陷检出率，有效提升现场检测工作质量和效率。
一种探伤接触装置

[发明专利]一种基于宽度神经学习的时变输出约束机器人遥操作有限时间控制方法-CN202111167440.2有效
发明人： 黄攀峰;李陇南;马志强;鹿振宇;常海涛;陈海飞 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-10-07 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种宽度神经学习的时变输出约束机器人有限时间控制方法。基于积分障碍李雅普诺夫函数、宽度神经学习算法和有限时间理论，创新性地提出了一种基于宽度神经学习的时变输出约束有限时间控制器。直接积分障碍李雅普诺夫函数保证了系统的输出在时变边界内；宽度神经学习算法融合了传统神经网络和宽度学习的优点，基于逆动力学观测器，利用宽度学习算法解决了外力感知难题，同时消解了控制率uxj设计过程中的模型不确定性；有限时间理论保证了机器人对参考信号的高精度和快速性追踪。综上所述，该算法确保了机器人与环境间稳定、安全与高效交互，提升了遥操作系统的可靠性和高效性。
一种基于宽度神经学习输出约束机器人操作有限时间控制方法

[发明专利]基于优化的绳系多无人机协同搬运的避障轨迹规划方法-CN202111103700.X有效
发明人： 黄攀峰;刘亚;张帆;张夷斋 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-09-18 - 公布日： 2023-07-28 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明基于优化的绳系多无人机协同搬运的避障轨迹规划方法，属于刚柔耦合多机器人协同操控领域；通过建立约束模型、推导约束条件、构建优化的轨迹规划，最后求解；能够解决多机器人协同操作系统的轨迹规划问题，以及机器人实时避障运动规划问题。基于集合距离的显性表示物体之间避碰约束的方法，同时采用凸优化中的强对偶性质，将避障约束等效可微化、光滑化，这种处理使得提出的避障轨迹规划问题可以采用传统的基于梯度和黑塞矩阵的优化方法进行求解，可以显著降低计算复杂度、提高算法实时性，同时适用于由多面体构成的凸性和非凸性障碍物避障问题，适用范围广。能够解决多机器人协同操作系统的轨迹规划问题和机器人实时避障运动规划问题。
基于优化绳系多无人机协同搬运轨迹规划方法

[发明专利]基于操作者意图理解的遥操作事件触发固定时间控制方法-CN202111561489.6有效
发明人： 黄攀峰;李陇南;马志强;鹿振宇;刘正雄;常海涛 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2023-07-21 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明基于操作者意图理解的遥操作事件触发固定时间控制方法，属于机器人控制技术领域；首先建立遥操作系统的动力学模型；然后利用神经网络对操作者的运动意图进行估计，可使机器人更好地顺应操作者的运动意图，进而使操作者花费更少精力来操作机器人，最终提高操作性能；基于IBLF时变输出的固定时间控制算法保证机器人的末端在预先设定的时变边界内，同时实现机器人对参考轨迹的快速追踪；基于事件触发的固定时间控制算法可节省了大量的通讯资源和减少系统的通讯压力。本发明利用神经网络对操作者的运动意图进行估计，使机器人顺应操作者的运动意图，进而缓解操作者的压力，有助于系统控制性能的提升。
基于操作者意图理解操作事件触发固定时间控制方法

[发明专利]一种无初值依赖的绳系飞行器扰动估计及约束控制方法-CN202310113429.0在审
发明人： 黄攀峰;宋梦实;张帆;沈刚辉;张夷斋;王秦怡 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2023-02-14 - 公布日： 2023-07-04 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种无初值依赖的绳系飞行器扰动估计及约束控制方法，该方法通过转移函数对飞行器的状态变量的变换，包括跟踪速度、跟踪角速度的变换，不仅消除了初值依赖性和峰值现象，而且还保证了未知扰动的估计精度；此外还通过李雅普诺夫函数、低通滤波器和动态面法设计约束控制器，保证了绳系飞行器在任意位置初值下都能够在一段时间后满足位置约束，解决了如何绳系飞行器在任意位置初值条件下都能够满足位置约束条件，消除初始值依赖和峰值现象的问题。
一种初值依赖飞行器扰动估计约束控制方法

[发明专利]一种绳系飞行器系统的跟踪控制方法-CN202111536251.8有效
发明人： 黄攀峰;宋梦实;张夷斋;张帆;沈刚辉 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明涉及一种绳系飞行器系统的跟踪控制方法，首先建立了绳系飞行器系统模型，并利用辅助积分法处理系统的非仿射特性，完美避开了泰勒级数展开方法造成的高阶项过大的问题，然后利用扩张状态观测器估计了系绳张力和气流扰动，最后采用反步法设计了绳系飞行器的跟踪控制器，保证了绳系飞行器能够精确地跟踪上期望轨迹。本发明利用牛顿法建立绳系飞行器系统动力学模型，并将未知的系绳张力项和大气紊流独立出来，方便下一步观测器的设计；利用扩张状态观测器估计系绳张力和大气紊流，解决了张力传感器测不准和大气紊流未知的难题；针对绳系飞行器系统的非仿射特性难题，结合反步法和辅助积分法设计了跟踪控制器，保证了绳系飞行器的精确跟踪能力。
一种飞行器系统跟踪控制方法

[发明专利]一种柔性约束多无人机编队控制方法-CN202111538000.3有效
发明人：张帆;孙家兴;黄攀峰;张夷斋;刘正雄;董刚奇 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明涉及一种柔性约束多无人机编队控制方法，现有的柔性约束下多无人机编队控制和系统常常会因为柔性约束的干扰而影响控制输入的设计，造成多无人机编队变化。因此，为了解决现有的柔性约束对多无人机编队干扰的技术问题，本发明提供一种在柔性约束下的多无人机编队的控制方法和系统，通过引入柔性约束状态信息，构建完整的多无人机编队系统模型，对控制输入的柔性约束分量部分进行了分析与解算。本发明引入期望系绳摆角和期望柔性约束系绳拉力，通过摆角控制器得出控制输入中的未知柔性约束力部分，解决了传统控制方法中柔性约束分量位置的技术问题。
一种柔性约束无人机编队控制方法

[发明专利]一种绳系无人机自主对接系统的协调控制方法-CN202111600747.7有效
发明人： 黄攀峰;赵卫建;张帆;张夷斋;常海涛 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-12-24 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明涉及一种绳系无人机自主对接系统的协调控制方法，构建自主对接系统，包括末端自主对接机构和平台系绳收放机构。对末端自主对接系统施加相应的控制，分别设计了末端四旋翼无人机再高度、水平、滚转角和偏航角的控制律。能够实现大型空中平台与地面物资自主对接的系统，最终实现对接机构和目标物体之间的对接或分离。该对接系统可广泛应用于航母舰群之间或是复杂地形的无障碍运输，利用没有地形限制的大型空中平台，能完成灵活的垂直补给、特种作战，战场救援等多种任务。利用设计的控制律，保证对接过程的稳定性和可靠性。
一种无人机自主对接系统协调控制方法

[发明专利]一种基于多传感器融合的多机器人相对定位方法-CN202110814224.6有效
发明人： 黄攀峰;杨立;张帆;张夷斋 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2021-07-19 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G05D1/12 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于多传感器融合的多机器人相对定位方法，旨在实现多无人机协同运输时的构型感知功能，为控制模块进行阵型保持提供位姿信息。所采用的技术方案包括以下步骤：单机对视觉可见范围内其他无人机的视觉位姿估计；IMU信息与视觉估计和UWB测距信息融合；多机间定位结果融合。由于采用了确定尺寸的合作标识，使得视觉定位的鲁棒性、精度和计算速度均得以提高，加快观测更新频率；采用了IMU预测+UWB测距+视觉图像观测的多传感器组合解算，使得多机器人间的定位精度得以进一步提高，并且可以在不依靠GPS信息的情况下保持系统相对构型。采用了环形网络拓扑进行阵型估计，使得系统在部分观测失效的情况下仍能保持运作，具有一定的冗余性。
一种基于传感器融合机器人相对定位方法

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