多机器人任务分配与路径规划算法

针对多机器人任务分配和路径规划存在的移动方向角偏差问题,本文引入矢量方向来修改机器人的运动方向角,提出了一种改进的基于矢量方向的自组织算法,使一组机器人在自动避开环境中障碍物的情况下能够有效地到达所有指定的目标位置。采用基于矢量方向的自组织算法对多机器人系统进行任务分配,使机器人能够访问各个目标位置,整个过程包括获胜神经元的选择、优胜邻域函数的确定以及权值的修改。根据引入的矢量方向法更新SOM获胜神经元的权值,使每个机器人在访问相应目标的过程中能自动的避开障碍物,以避免在路径规划过程中横穿障碍物,进而实现机器人的自动、有效路径规划。仿真实验结果表明:与传统的SOM算法相比,本文所提出的算法在机器人数量与任务目标点数量相同或机器人数量小于任务目标点数量的情况下,能够自主地避开环境中的障碍物并进行合理地任务分配,具有较高的有效性和实用性。     

机器人足球射门算法研究

为提高足球机器人的射门成功率，在分析了基本射门算法存在不足之处的基础上，引入了射门区的概念．通过计算射门区及射门角，提出了一种改进的射门算法，并给出了射门过程的Petri网模型．仿真结果证明该算法能优化射门机器人的运动路径，提高射门成功率．     

基于遗传算法的足球机器人模糊PID优化控制策略

以足球机器人系统为实验平台,论证了遗传算法模糊PID控制技术应用于足球机器人运动控制的可行性,并提出了具体实施方法。将传统PID控制与模糊控制相结合,通过PID算法提高控制准确性,通过模糊推理实现在线调整kp、ki、kd等关键参数,提高系统的控制性能。改进了模糊控制中的控制规则和隶属函数,提高了合理性和系统控制精度。仿真结果表明,该方法比一般PID控制方法具有更好的控制性能指标。     

仿人头颈部机器人跟踪运动控制

仿人头颈部机器人是仿人机器人的一部分,负责对视觉目标进行动态跟踪。为了能够精确跟踪目标,在系统运动学建模过程中,将机器人视场中心的视线作为一个具有伸缩自由度的连杆加入头颈部结构的运动学模型。通过双目视觉系统计算得到的目标点位置在数学模型上成为连杆机构运动的目标位置。为了使具有冗余自由度的头颈部机器人的运动更符合人类的动作行为,对用于消除运动学奇异点的阻尼最小二乘逆解算法进行了改进。改进后的修正算法不仅能够使机器人在运动过程中避开奇异点,而且能够实现算法上的关节限位,保证机器人运动的关节舒适度,使其更符合人类的行为习惯。仿真实验表明:这种算法在很大程度上提高了机器人运动的可靠性和稳定性。     

基于刚度控制的六轴工业机器人零力跟踪模型

针对传统的通过操作示教盒移动六轴工业机器人到达指定位置效率低、过程复杂的问题,以Ethernet作为通信总线,将嵌入式系统引入六轴工业机器人的顺应性跟踪控制(零力跟踪)中,提出了一种基于刚度控制的六轴工业机器人零力跟踪模型.在该模型中,将六维力传感器上的力信号进行解耦与坐标变换,从而获得机器人末端的6个力的大小信息.通过刚度矩阵计算出输入位置控制器的偏移量,同时设计了一种轨迹预测算法来确定6个力的信息及下一个目标点的方向.最后,机器人根据运动学方程的逆解,调整相应的位姿.实验结果表明:该机器人末端分别在3个不同方向的牵引力的作用下,能平滑而快速地经过预定的轨迹,为直接示教系统中的顺应性跟踪控制提供了方法.     

基于多恒星背景的目标视位置测量方法研究

光雷捷联探测技术通过星敏感器成像所得的图像解算出空间目标视位置信息.为研究在未知星敏感器姿态的情况下求解目标视位置的算法,根据光雷捷联探测技术中目标视位置求解原理,给出了采用双星角距测量算法和改进的多星最小二乘测量算法;在多星背景下运用Matlab软件进行了仿真实验,比较了两种算法的有效性、测量精度和实时性.实验结果表明改进多星最小二乘算法在计算时间和精度上均优于双星角距测量算法和传统多星最小二乘测量算法.     

机器人世界杯足球锦标赛中多机器人对目标协同定位算法的改进

以机器人世界杯足球锦标赛（ROBOCUP）中全自主机器人平台为对象,针对传统的基于密度空间聚类方法（DBscAN）在对数据处理的精准度和稳定性上的出现的问题,提出了引入机器人距离阈值的改进DBSCAN算法,以提高多机器人协同定位的准确度．首先通过研究单个机器人自定位和目标定位,建立协同定位信息融合的模型;然后该算法通过引人机器人距离阈值,结合平台实际,即机器人测控距离越近测控的精度越高,将传统基于密度空间的聚类方法中有可能被剔除掉的数据,通过与阈值的对比而决定是否保留,提高融合数据的数据量和准确度,从而解决观测信息误差较大以及融合数据不稳定的问题．实验中,在多机器人获取同一个点的情况下分别使用传统DBSCAN和改进DBNscAN算法对目标点进行数据融合．实验结果表明对比传统DBSCAN,改进后的算法在领域半径EPS变化的情况下,融合数据依然稳定．ROBOCUP全自主机器人平台中使用引入机器人距离阈值判断的改进DBSCAN算法进行协同定位,这让其信息融合在稳定性和精确性方面要高于传统的DBSCAN算法．     

自由漂浮空间机器人力矩最优轨迹规划算法

针对自由漂浮空间机器人的轨迹规划问题,提出一种基于粒子群优化算法的机械臂关节角驱动力矩最优轨迹规划算法.首先通过对自由漂浮空间机器人系统的动力学方程进行分析,给出了以机械臂关节角驱动力矩为目标函数的轨迹最优控制算法,并采用高阶多项式插值方法逼近机械臂关节角轨迹,结合粒子群优化算法对机械臂关节角轨迹进行优化求解.数值仿真表明,规划出的关节角轨迹平滑连续,在完成自由漂浮空间机器人姿态调整任务的同时,机械臂关节角驱动力矩降至最低.     

机器人在未知环境条件下的动态避障

为了使机器人在工作过程中顺利的躲避行进途中的各类障碍物,采用人工势场法作为机器人的避障算法并针对传统人工势场法存在的目标不可达的问题进行了详细的分析.在传统人工势场法斥力函数中引入机器人与目标点的距离关系作为其中的因子,分别重新定义了势能函数中的斥力和引力,从而得到了新的势能函数,成功地解决了目标不可达的问题.基于Matlab平台的仿真结果表明,本方法控制的机器人能够较出色地躲避大小不一的障碍,最终到达指定位置.     

基于蚁群算法的足球机器人避障方法

将蚁群算法用于针对运动目标的足球机器人动态避障路径规划,采用自适应更新策略的方法规划最佳避障路径,建立了严谨、简洁的选择概率函数和聚度函数,以达到对足球机器人避障路径的最优化。大量仿真实验表明,该方法可行有效。     

粗细尺度耦合粒子滤波在多目标跟踪中的应用研究

文章提出了一种进行多目标跟踪的高效率粒子滤波器算法。它利用粗细2种尺度耦合采样信号,粗尺度采样降低算法计算的复杂度;细尺度采样来保证精度,同时不用重采样来消除粒子滤波的退化现象。对信号经过粗细2种尺度处理以后,再用基于MCMC方法的Metroplis-Hasting采样得到多目标系统的最大似然函数参数后验满条件的分布,并对多目标系统进行实时跟踪。仿真表明该算法在处理多目标跟踪问题时具有高效率和精确性。     

广义Benjamin-Bona-Mahoney方程的多辛算法

文章基于Bridges意义下的多辛理论构造了广义Benjamin-Bona-Mahoney方程的多辛偏微分方程组,利用变分原理得到了多种守恒律,构造了一种等价于Preissmann格式的隐式多辛格式。钟状孤波解的数值模拟结果表明该多辛格式具有较好的长时间数值稳定性。     

基于多约束非线形模型的航路优化研究

当飞行计划所规定的航线通过飞行受限区域时,尽量合理地安排飞行计划是空中交通管理的首要目的。文章以最小化成本为目的,首先建立一种多约束非线全局飞行安排模型,此模型综合考虑了当前航班和后续航班的操作成本;然后针对此模型文中提出了一种改进的启发式算法,此算法在常规启发式算法的基础上引入优先级别表,用优先级别表调控优化结果;最后,通过仿真说明此算法的有效性和可用性。     

基于BP网络横向磁场永磁电机调速系统的设计

文章针对横向磁场永磁电机非线性、强耦合的特点以及传统PI调节器存在超调和控制参数无法自适应的缺陷,提出一种基于BP神经网络的横向磁场永磁电机PI控制方案.该方案在分析电机矢量控制的基础上,建立了四相横向磁场永磁电机的数学模型,利用BP神经网络对PI调节器参数进行在线整定,通过自调整学习速率改进BP神经网络学习能力,实现电机跟踪性能和抗负载扰动性能的提高.实验结果表明,所采用的控制策略可行,在参数突变和突加负载时,均能够达到跟踪额定转速的效果,使系统具有良好的鲁棒性.     

基于视觉信息的航天器位姿估计迭代算法

基于视觉信息的空间目标相对位姿估计问题是未来空间操作的关键所在,正交迭代算法是一种具有实时性好且全局收敛特点的单目位姿估计算法.为了有效利用多个摄像机荻取的数据,进一步提高位姿估计算法的综合性能,提出了一种双目正交迭代融合算法,取两个摄像机获取的所有特征点的目标空间共线性误差平方和作为误差函数,推导得到使两个摄像机总的...     

空战多目标集群攻击算法研究

针对传统多机空战中解算多机攻击策略需要很大计算量,不宜进行攻击任务分配问题,文章提出在我方多机不同编队视角下,采用改进的FCM算法将空战多目标根据目标属性相似性平均进行聚类划分,综合考虑聚类后各个类成员,运用熵理论处理空战客观信息,确定目标各个属性权重,解算不同编队视角下的各个类威胁以及不同聚类结果对我方编队的威胁度,得出最优聚类结果,采用矩阵法将划分的目标类与我方各个编队进行攻击配对,解算最终攻击分配方案.运用该法研究多目标集群聚类攻击问题,建立集群聚类攻击数学模型,并进行仿真研究.仿真结果表明该算法合理和有效.     

基于后验信息修正的自适应交互多模型跟踪算法

针对目标运动状态变化较大甚至发生突变时,传统交互式多模型算法跟踪精度和稳定性会显著下降的问题,提出了一种在线辨识马尔可夫概率转移矩阵参数的基于后验信息修正的自适应交互多模型跟踪算法,该方法在滤波的过程中,根据不匹配模型误差压缩率的变化自适应调整先验的马尔可夫转移概率矩阵的参数,切换过程中较多地压缩不匹配模型的信息,放大匹配模型的信息,大大提高了系统的收敛速度.通过对仿真结果分析表明,论文提出的算法具有可靠、计算简便、快速等特点,模型滤波精度较高,具有一定的理论价值和实用价值.     

基于SIMBOX的导弹杀伤空中目标的视景仿真研究

研究了一种基于SIMBOX的导弹杀伤空中目标的视景仿真方法。介绍了空空导弹对目标的杀伤概率模型及其影响因素,文中分别给出了攻击区、制导误差规律、引信引爆点散布规律、引信引爆概率、目标坐标杀伤概率的计算模型,确定了杀伤概率模型。在SIMBOX平台上,以破片式战斗部为例进行了仿真计算,给出了直观的视景仿真三维动画过程。文中通过对仿真结果进行分析,指出了目标初始速度与瞄准线的夹角和目标及导弹速度会对杀伤概率产生影响,证明了所建的模型具有较高的可信性和可依赖性。     

考虑导引头多约束的滑翔制导炮弹弹道规划

为提高制导炮弹在大着角情况下导引头捕捉目标的速度，减小末制导起始点角度偏差，在传统制导炮弹方案弹道规划方法(trajectory programming method, TPM)的基础上考虑末制导段，提出一种考虑导引头多约束的弹道规划方法(trajectory programming method-constraints of seeker, TPM-CS)。根据导引头最大探测距离建立末制导起始点约束，根据弹目几何关系和导引头视场角建立攻击路径约束，并建立最小化前置角和控制变量幅值的目标函数。为实现制导炮弹初始弹道倾角、偏角、火箭点火时间、滑翔启控时间、导引头开启时间等参数的最佳匹配，建立了5阶段弹道规划模型，并采用多阶段Radau伪谱法将该弹道规划问题转化为非线性规划问题，最后调用非线性规划求解器SNOPT进行求解。选取不同性能参数的导引头进行仿真，分析了导引头最大探测距离和导引头视场角对方案弹道的影响。将文中提出的弹道规划方法与传统弹道规划方法进行对比仿真，结果表明，相比于传统方法，文中所提方法规划方案弹道的末制导初始角度偏差缩小71.590%,导引头对目标保持照射状态的时间延长6...     

一种对初始值要求较低的土层参数识别方法

提出了一种土的非线性弹性本构模型参数识别的方法。以现今普遍实行的地基载荷试验为基础,依据遗传算法的组合优化理论,采用正演计算和遗传算法优化相结合的方式,建立了土层非线性弹性本构模型参数识别的方法;并依据某黄土场地地基载荷试验数据,实施了黄土地层非线性弹性本构模型参数识别的全过程。计算结果表明,所建立的方法可以实现土层非线性弹性本构模型中相互关联的多个参数的组合优化,并在对初始值要求较低的情况下,可以获得良好的参数识别精度。从而为土的变形特性分析和土与其中及相邻结构的共同作用分析,提供了较好的土体本构模型参数的确定方法。