刚性航天器的预定义时间滑模控制

针对刚性航天器在姿态跟踪控制中存在的系统不确定及外界干扰等问题,提出了一种预定义时间滑模控制器(PTSMC).首先,给出了以四元数为姿态参数的航天器姿态跟踪控制系统,利用误差四元数和误差角速度设计了预定义时间滑模面.然后,考虑了航天器系统的不确定性和外界干扰设计了一种非保守上界的PTSMC,并通过边界层技术降低了系统抖动.最后,通过设计Lyapunov函数,证明了所提出的控制器的预定义时间稳定性和系统收敛时间上界的非保守性.仿真结果表明,刚性航天器的姿态跟踪误差精度可达1.5×10-6 rad,角速度跟踪误差精度可达2×10-6 rad/s.与现有的预定义时间控制器相比,所提出的控制器的稳定时间上限是更加非保守的,与传统PD控制和非奇异终端滑模控制相比,所提出的控制器具有更高的跟踪精度和鲁棒性.通过3自由度气浮平台的姿态跟踪实验进一步说明了控制方案的有效性,其中角度跟踪误差小于0.1 rad,位置跟踪误差小于0.2 m.     

基于MARG传感器的长跑上肢姿态检测算法设计

随着可穿戴设备在运动健康领域的广泛应用,针对长跑运动姿态分析方面,本文基于四元数的乘性扩展卡尔曼滤波算法(MEKF)进行改进,利用MARG传感器采集长跑运动中的上身姿态,进一步完善了仅从足部姿态判断跑姿的方法。经实验分析,与一般方法相比,该算法提高了针对长跑姿态的检测精度,并且对错误的姿势动作给予矫正建议。     

碳纤维喷射混凝土硫酸盐冻损伤分析

为了研究碳纤维混凝土硫酸盐冻侵蚀损伤，以川藏铁路喷射纤维混凝土工程环境为依托进行室内盐冻试验，盐冻最低、最高温度设置为(-37.12、17℃)，(-32.12、12℃)，(-25.12、5℃)，(-20.12、0℃)，硫酸盐质量分数分别为5%、7.5%、10%，纤维体积分数分别为0、0.10%、0.20%、0.24%、0.30%。通过宏观强度试验结果和微观分析可知，随着硫酸盐浓度的增加，碳纤维混凝土损伤越严重。与普通混凝土相比，碳纤维混凝土能够有效阻止开裂，其中0.3%的体积分数为最佳掺量。通过微观分析，揭示碳纤维在混凝土结构内起到类似梁的作用机制，并据此建立损伤模型。     

四旋翼长续航飞行模式的设计与实现

更长的飞行时间是四旋翼无人机领域研究热点方向之一;在对实际飞行中瞬时消耗电流和电池电压数据的研究中发现,过大姿态角下电池电量消耗显著提升;为了延长飞行时间和提升电池电量使用效率,提出一种长续航飞行模式;在该模式下,基于现有的角速度串级PID姿态控制器,将飞行加速度的控制算法改为飞行速度控制,限制过大姿态角的操作;在无风、微风和强风环境下的飞行实验表明,长续航飞行模式比传统飞行方式飞行时间增加8%~20%;长续航飞行模式可广泛应用于多种无需快速变换飞行路径,但需要更长飞行时间的的应用场景中。     

基于控制变量参数化方法的自由漂浮空间机器人路径规划研究

针对自由漂浮空间机器人传统路径规划方法对基座卫星扰动较大的问题，提出了一种基于控制变量参数化的路径规划方法。该方法将路径规划问题转化成以基座姿态扰动最小为目标函数并满足一系列约束条件的最优控制问题，并采用控制变量参数化方法进行离散化处理，将最优控制问题转化成求解非线性规划问题，并给出了完整的理论收敛性证明，从而准确地估计出自由漂浮空间机器人末端执行器的最优路径。仿真结果表明，与传统的分解加速度方法相比，该方法得到的运动路径所引起的基座卫星姿态扰动为0.104rad，相比传统方法降低了17.53%，验证了所提路径规划方法的有效性与最优性。     

基于CNN的人体姿态识别

姿态识别是人机交互中重要的研究课题之一，随着机器学习与神经网络的发展，研究的方式和成果趋于多样化，姿态识别的应用价值也日趋广泛。本文通过构建卷积神经网络模型，该模型共有11层，在对采样的数据集中5种人体姿态进行卷积与池化操作，最后进入全连接层进行分类，从而完成对数据集的训练和识别。结果显示，相较于机器学习方法，该模型的识别性能更加优秀，且免去了复杂的特征提取方式设计，让网络自身提取特征进行识别分类，效果更好。