基于改进主从控制结构的海洋机器人零航速减摇鳍系统

利用零航速减摇鳍系统实现对海洋机器人在近水面低速航行时的横摇姿态控制. 基于零航速减摇鳍的非线 性动态特性和海洋机器人横摇解耦模型, 提出具有主从结构的横摇减摇控制规律. 设计具有积分滑模面的变结构控 制规律, 估算系统期望横摇扶正力矩, 并进一步结合非线性跟踪控制理论和反馈线性化方法, 建立减摇鳍子系统模 型, 设计从属控制规律驱动减摇鳍产生实际横摇稳定力矩. 仿真结果和理论分析表明, 所设计的控制规律是稳定且有 效的.

     

考虑企业效益下的校园快递包装回收系统仿真研究

目的研究考虑企业效益下高校快递包装回收系统的系统优化问题,以改善高校校园因快递包装造成的环境污染。方法针对大学校园快递包装的回收特点,应用第三方企业回收的包装回收模式,引入包装破损率对包装进行分类回收,考虑再生效益对回收系统的影响,利用系统动力学方法建立校园环境下的快递包装回收模型。进一步,从快递包装平均重量与校企合作水平出发,设计4个不同仿真方案,通过VensimPLE仿真软件对模型进行验证,分析了影响快递包装回收效果的主要因素,并对主要影响因素进行了敏感性分析。结果实例验证可知,仅减小快递包装的平均重量对于高校快递包装回收现状改善效果不明显。通过增大校企合作水平影响因子、简化快递包装、提升学生环保意识相结合,可使校园被废弃包装量、废弃包装填埋量降低,企业回收效益明显,校企合作更加紧密。结论提高校企合作水平可以显著改善快递包装的回收效果,提升企业效益,同时减少包装平均重量可以有效控制校园废弃包装的累积速率与填埋量,对于发展绿色物流具有重要意义。     

零航速减摇鳍两步主从控制律设计

零航速减摇鳍水动力特性与升力式减摇鳍存在本质差异,前者与鳍角、角速度、角加速度构成 多约束动态非线性映射,不满足后者的近似线性关系,导致对抗式PID控制无法适用.针对零航速 减摇鳍系统特有的动态输入非线性及整体结构,借助非线性分离策略,提出并设计基于变约束模 型预测控制与数值迭代反演的两步主从控制律.仿真 结果表明,控制器性能良好,但受物理性硬约束影响,零航速减摇效率随海情增加而呈非线性递减趋势.     

基于能量优化的海洋机器人航向与横摇自适应终端滑模综合控制

近水面运动是海洋机器人的一种重要运动姿态,由于近水面处波浪比较剧烈,机器人无法靠自身保持一定的姿态和航向,特别是在一阶波浪力这种高频周期力的作用下,海洋机器人将不可避免地产生横摇、纵摇、垂荡等摇荡运动,严重影响到海洋机器人的正常工作及安全性,因此必须加以有效的控制。基于此,利用解耦及线性化方法得到海洋机器人水平面非线性运动方程,并依据终端滑模控制理论和零航速减摇鳍工作原理设计针对航向保持和横摇减摇的控制器,使系统状态的跟踪误差在有限的时间内收敛为零,另外考虑到海浪干扰的随机性及海洋机器人自身可携带的能量是有限的,因此在控制器的设计中引入自适应机制,并利用遗传算法从能量优化的角度出发对控制器参数进行优化。仿真结果表明,机器人在减少了系统能量消耗的同时保持了航向并达到了有效地减摇控制,从而提高了近水面航行时海洋机器人操纵控制的性能。     

基于改进积分型变结构控制器的近水面机器人减摇鳍系统

海洋机器人在近水面低速航行时,由于海浪的作用将产生横摇运动.依据减摇鳍减摇原理和变结构控制理论,针对海浪波浪力作用的特点,在水下机器人横摇解耦模型的基础上,提出一种带有自适应机制的改进积分滑模控制器的设计.仿真结果表明,改进后的积分型滑模控制器在消除稳态误差的基础上,进一步提高了减摇效率.