基于自适应加权融合的分布式滤波算法

针对存在丢包的传感器网络中每个传感器节点对目标估计确信度不同的问题,提出一种基于自适应加权融合的分布式滤波算法.考虑节点在网络中的影响力及其节点属性,将节点重要度与传感器网络节点观测数据间的支持度线性加权,获得每个传感器节点对目标的估计确信度,并将该确信度构成的融合权值引入节点状态估计值的一致性协议中,更新传感器节点对目标的状态估计值,提高分布式滤波算法的估计精度和传感器节点估计值的一致性.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

特征个体有界交互作用构成的集群模型

研究了个体与其吸引域内特征个体有界吸引力作用所构成集群模型的位置一致性问题,特征个体定义为吸引域或排斥域内对个体运动起主导作用的个体.期间的交互作用的有界性符合实际物理个体间交互作用的物理意义.随后进一步研究了增加个体与其排斥域内特征个体有界排斥力作用下的集群行为,特征个体的有界排斥力作用可避免个体位置重合,能够保证各个个体位置的独立性,可满足实际多智能体系统应用中的避碰要求,仿真结果表明,在群体初始分布满足任意两个体之间存在可观测链的条件时,群体系统在特征个体有界交互作用下能够实现稳定收敛的集群行为.     

双鱼并排游动时水动力性能研究

随着水下仿生机器人的发展,人们开始关注鱼群个体之间的能量传输.鱼类在水中游动时,尾鳍摆动会与水相互作用,形成尾涡.鱼类会从附近尾涡中汲取能量,降低自身消耗.但是,有学者指出鱼群中不同摆动相位差个体之间存在相互干扰,阻碍鱼群前进,增加了自身能量消耗.使用一种在线实时功率检测系统,检测并排游动时两条机器鱼的纯功率、速度等鱼群水动力性能随着机器鱼摆动其相位差变化趋势.同时研究了双鱼之间横向距离对纯功率消耗影响,并结合纯功率和速度计算机器鱼推力.引入效率计算方法,并结合纯功率、速度和推力,计算和拟合效率分布趋势图.     

基于类电磁机制优化的FastSLAM2.0算法

针对FastSLAM2.0算法粒子退化和粒子耗尽的问题,提出一种基于类电磁机制优化的FastSLAM2.0算法.该算法用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)替代拓展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)估计后验位姿提议分布减少模型线性化误差,提高采样粒子的质量;在重采样中模拟电磁场中带电粒子之间吸引排斥机制,把采样粒子看成带一定电荷量的电子,通过类电磁吸引力驱动粒子集朝高似然区域移动,使之较快分布在机器人真实位姿附近.缓解粒子退化问题,同时,通过类电磁排斥力驱使粒子在移动过程中保持一定距离,保证了粒子多样性.仿真结果表明了该算法的有效性.     

带扰动混杂多智能体系统领导–跟随一致性

本文研究了带扰动混杂多智能体系统领导–跟随一致性问题.给出了带扰动且含有非线性项的混杂多智能体系统模型.为了解决扰动和非线性项问题对系统带来的影响,本文基于等效趋近律设计了混杂多智能体系统的滑模控制协议,该控制协议包含连续时间智能体与离散时间智能体的运动状态信息.对混杂多智能体系统设计了Lyapunov函数,给出该系统实现领导–跟随一致性的充分条件,并证明了滑模控制协议下混杂多智能体系统可以实现领导–跟随一致性.最后,通过MATLAB仿真验证了所提方法的有效性.     

有向相依网络的可控性研究

针对相依方式对有向相依网络可控性的影响,研究了不同相依方式下有向相依网络的可控性。通过构建基本的有向相依网络模型,结合严格可控性理论,给出了可控性评判指标。同时基于经典的有向随机网络和有向无标度网络,提出3种有向相依网络模型,并研究了随机相依条件下有向相依网络的可控性。随后定义了3种相依方式,并对比分析了在不同相依方式下有向相依网络的可控性。结果表明,在同等相依比例下,基于最低入度与最低出度节点相依的有向相依网络可控性最强,而基于最高入度与最高出度节点相依的有向相依网络可控性最弱,研究成果能够为实际有向相依网络的构建提供有益的参考和指导。     

异质相依群体系统的协同一致性追踪

针对具有固定通信拓扑的异质相依群体系统的协同一致性追踪问题,从个体性质不同和子群体拓扑结构不同的角度出发,构建异质系统的相依模型.为了通过局部信息实现异质相依群体系统的一致性追踪,设计了一类分布式一致性追踪控制协议.随后,对于固定通信拓扑的情况,给出相应的充分条件确保一致性追踪的实现.定义了相依个体比例参数P_r并且分析了该参数对群体系统协同一致性追踪的影响.最后,通过仿真实例说明理论分析的有效性.     

非完整移动机器人群体的优化蜂拥控制

考虑到非完整移动机器人群体蜂拥运动过程中保持位置拓扑全局连通的性能,提出一类基于局部信息交互的优化蜂拥控制算法.利用趋向局部最小外接圆圆心位置的控制方式维持群体位置拓扑在运动过程中的全局连通性,保证群体位置的聚合;结合角度控制和贝塞尔曲线规划个体的运动路径,在路径长度阈值的限定下,通过粒子群算法求取个体的优化目标方向角,保障群体运动方向的匹配;最后给出了可行的避碰方案.     

面向3维空间的移动机器人快速自适应SLAM算法

针对3维空间中移动机器人同时定位与地图构建(SLAM)问题,提出了一种基于改进强跟踪滤波(STF)的快速自适应SLAM算法.该算法首先对于强跟踪滤波器的噪声协方差阵进行在线自适应估计,用于抑制噪声对系统状态估计的影响,使系统状态估计迅速收敛到真实值附近;随后将状态协方差矩阵进行奇异值分解(SVD),提高算法的数值稳定性.该算法可提高对系统时变的自适应能力以及系统状态估计精度.与基于强跟踪滤波器的SLAM算法的仿真对比结果说明了该算法的有效性及其在抑噪性能和估计精度方面的优越性.     

含硫气田净化厂原料气过滤分离设备腐蚀主控因素研究

含硫气田天然气净化厂原料气过滤分离设备为关键设备,其腐蚀失效情况也备受关注。现场调研发现,使用一段时间后,分离设备底部积液位置出现腐蚀层,且分离设备存在较多鼓泡。通过开展金相分析、理化性能分析及腐蚀微观分析,确定了设备失效原因,室内模拟现场条件找出腐蚀失效主控因素。结果表明,在材料力学性能、化学成分满足标准要求的前提下,材料本身存在较多夹杂是导致设备鼓泡失效的主要原因,随着H_2S与CO_2分压比的增加,腐蚀速率增大,氢鼓泡现象更加严重。