基于重力量测量的振动基座初始对准

针对传统解析法粗对准不能适用于动基座的问题,提出了一种基于重力量测的解析法动基座初始对准新方法。在导航时间中点处的惯性系中建立了中间坐标系;将载体系和导航系中的重力矢量投影到中间坐标系中,并对中间坐标系两侧的投影分别求和以及叉乘运算,得到的两个三维空间分别对应初始导航坐标系和初始载体坐标系,并利用所得三维空间完了成动基座条件下的初始对准;对几种不同工况下的对准过程进行了仿真对比。结果说明,该方法能够适用于动基座对准,在工程上易于实现,并对车载惯导系统实现行进间对准有一定指导意义。     

基于寻北技术的测斜仪初始对准方法

在捷联惯导技术应用到石油采掘与矿井勘探领域的背景下,探讨如何使用低精度的惯性传感器获得精确的初始姿态信息。本文借鉴陀螺寻北仪的两位置寻北方案,研究了基于寻北技术的初始对准方法,利用该方法可滤除惯性传感器的常值漂移。仿真表明在使用低精度的惯性传感器条件下,利用该方法能获得较高精度的初始姿态信息。     

基于线性优化粒子滤波的捷联惯导初始对准方法

针对标准粒子滤波存在的粒子多样性缺失的问题,提出了一种基于线性优化重采样的粒子滤波算法。该算法计算出了重采样中抛弃的粒子与复制的粒子按照一定的线性组合产生的新粒子,并用这些新的粒子来代替利用简单重采样复制出的粒子,从而避免仅对几个权值较大粒子的重复选取带来的粒子多样性缺失问题。将这种线性优化粒子滤波算法应用到捷联惯导系统的非线性初始对准中进行了仿真研究,仿真结果表明该算法的收敛速度和对准精度都明显优于标准粒子滤波算法,是解决大失准角情况下捷联惯导系统的非线性初始对准问题的一种有效方法。     

空间机器人姿态与末端抓手协调运动的鲁棒自适应控制

本文讨论了载体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机器人协调运动的控制问题。借助于虚拟扩展系统的输入与输出,得到了一组关于惯性参数呈线性函数关系的系统控制方程。以此为基础,针对空间机器人系统中不确定参数与未知参数并存的复杂情况,设计了载体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的鲁棒自适应控制方案。利用两杆空间机器人系统进行了系统仿真运算,仿真结果证实了上述控制方案的有效性。由于对系统待估计参数作了分类,并充分利用系统信息对系统不确定参数采用保持鲁棒性而不是在线估计的方法,提到的控制方案具有计算量小的优点,有助于缓解机载计算机运算能力有限的矛盾。     

基于保性能自适应RBF神经网络的MR半主动非线性鲁棒分散控制

该文针对模型参数不确定的非线性结构半主动分散控制问题进行研究。首先,采用退化Bouc-Wen滞回模型模拟层间恢复力,并考虑模型参数(质量、刚度和阻尼)不确定及子系统间的耦合项,建立了子控制系统误差状态方程;在此基础上,设计了由保性能控制项和自适应逼近控制项构成的子控制器,其中,保性能控制项通过求解转化为线性矩阵不等式的保性能控制问题得到,逼近控制项通过RBF神经网络自适应控制律确定,同时利用Lyapunov稳定性理论对其稳定性及权值有界性进行证明;从而建立了适用于不确定结构非线性振动控制的保性能自适应RBF神经网络鲁棒分散控制(GCARBF)算法。最后,对一8层非线性结构进行MR半主动分散控制设计及0.3 g~0.8 g地震下仿真分析,结果表明了所提算法的有效性与优越性。     

端电压及功角双重稳定约束鲁棒自适应励磁控制

为实现励磁系统非线性控制的端电压和功角双重稳定约束,基于非线性坐标变换方法,构建励磁系统非线性等价系统模型,采用鲁棒自适应设计方法实现Lyapunov函数构建、参数自适应估计和等价系统耗散稳定控制。在输出功率增加和三相接地故障状态下,对新的励磁控制方法进行仿真测试和分析。仿真结果表明:相对于传统反演鲁棒励磁控制方法,状态变量波动次数减少50%,端电压和功角稳定时间由0.2 s缩短为0.1 s,端电压始终保持为额定电压,没有出现电压偏移问题,不确定参数能够在0.05 s内完成估测。研究成果对于提高励磁系统暂态稳定能力和端电压恒定控制精度具有一定意义。     

鲁棒Kalman滤波陀螺随机噪声AR快速/实时建模

针对传统陀螺随机噪声的AR建模方法收敛速度慢、所需样本多等问题,提出新的基于鲁棒Kalman滤波的陀螺随机噪声AR建模方法。该方法将AR模型参数作为系统的状态量,采用未知时变的噪声统计估值器估计观测噪声的均值和方差,通过Kalman滤波估计出AR模型参数。实验结果表明:这种AR建模方法具有收敛速度快,时间开销少的优点。当有新的噪声数据到来时,还能使建立的AR模型得到及时更新,提高建模准确度,适用于快速建模或陀螺随机噪声具有强时变性的工程场合。     

结构动力鲁棒优化设计方法综述

如何提高结构动力学性能的鲁棒性,以减小各种不确定性因素对设计结果的影响是当前学术界和工程界研究和关注的热点问题之一。该文阐述了结构动力鲁棒优化设计的基本概念,从基于Taguchi的方法、基于多目标优化的方法和基于响应面建模的方法三个方面对结构动力鲁棒优化设计的研究进行了综述。以双转子为例,从结构的动力响应要求出发,采用响应面建模、多目标优化的方法进行了设计并与采用Taguchi方法得到的结果进行比较。结果表明,基于响应面建模、多目标优化的方法能够获得多个具有鲁棒性的设计方案,在处理具有不确定性的结构动力学问题时有着很大的应用潜力。最后,对当前方法和后续研究内容作了简要总结和展望。     

基于干扰观测器的鲁棒高精度转速估计方法

 动态转速的高精度测量是高性能运动控制中的重要问题,尤其对于低速运动情况.针对该问题,提出一种新型实时转速估计方法,对系统外部扰动和建模误差,采用扰动观测器进行估计,再将其输出引入转速观测器,从而保证转速估计的收敛性,并增强其鲁棒性.以直流高精度伺服系统为例,进行了仿真和实验研究,结果表明该方法有效,鲁棒性强,且对角位置量化噪声不敏感.     

空调温控的鲁棒自适应Fuzzy-PID控制器

针对空调系统多变量、非线性、时滞和时变的特点,提出了一种用于空调系统温度控制的鲁棒自适应两级模糊比例-积分-微分(PID)控制器并进行了仿真.该控制器通过一个模糊切换开关把模糊比例-微分控制器和模糊积分控制器结合起来,模糊比例-微分控制器用来在系统动态响应期间减小上升时间和超调,模糊积分控制器用来抗干扰和消除稳态误差.仿真结果表明,所提出的控制器与传统控制器相比不仅鲁棒性好,同时具有优良的动静态性能.     

基于鲁棒H∞滤波器的雷达测速方法

针对多普勒雷达测速模型具有不确定性和未知外部干扰的情况,建立了机载多普勒雷达测量飞机相对地球速度的状态方程,采用鲁棒H∞滤波器的线性矩阵不等式（LMI）综合方法,设计了鲁棒H∞滤波器。此滤波器不需要知道外部干扰和噪声的统计特性,并且使多普勒雷达速度测量的稳定性和适用性得到改善。计算机仿真表明了此方法的有效性。     

海洋资源勘探拖缆水平振动的鲁棒自适应控制

针对海洋资源勘探拖缆水平振动控制中拖缆水平位移偏移量难以测量和系统参数不确定的问题,设计了仅仅包括水鸟处拖缆速度和斜率的自适应控制规律。首先选取拖缆和水鸟能量为李雅普诺夫能量函数,在拖缆的精确模型下设计了鲁棒控制规律。然后考虑到实际工作中不确定的参数,在精确模型鲁棒控制规律的基础上设计了自适应的鲁棒控制规律。最后用有限差分法验证了控制规律的有效性,自适应规律能在线的估计勘探拖缆的参数。所提出的控制规律稳定性好,能够抵抗参数不确定性。     

基于小波分析的捷联式惯导系统的初始对准方法研究

对于光纤陀螺捷联式惯导系统，提出了一种新的初始对准方法，采用小波分析方法撮初始对准的有用信号；用二位置法确定初始方向余统矩阵，同时对光纤陀螺的常值漂移和加速度计零偏置进行标定。仿真结果表明了这种方法的有效性。     

基于鲁棒PCA的视觉跟踪算法

目前使用颜色属性特征表征目标的几种主流算法中,均使用主成分分析法(PCA)处理颜色属性特征,而PCA方法假设输入数据中存在的噪声必须服从高斯分布,该方法存在明显不足。针对这一问题,本文根据鲁棒主成分分析法(Robust PCA)对颜色属性特征进行处理。将输入图像从原始RGB颜色空间映射至颜色属性空间,得到11种不同的颜色属性层;之后,基于Robust PCA处理颜色属性特征,使得映射后的图片信息都集中在少数层上,在保留原始图片大量信息的前提下滤除噪声。本文将使用Robust PCA处理后的颜色属性特征用于原始CN算法框架中并设置不同的降维层数对比其带来的算法性能差异。在OTB100中,与原始CN框架相比,算法成功率提升1.0%,精度提升0.9%。经实验数据证明,通过Robust PCA处理后的颜色属性特征具有更强的鲁棒性,可以更好地发挥出其优势并提升算法性能。     

非线性气动弹性系统的鲁棒稳定性分析

基于结构奇异值理论和特征多项式的值域方法,研究了带有结构和气动参数不确定性的非线性二元机翼的鲁棒稳定性问题.机翼模型包括非线性的扭转弹簧和能够反映失速效应的非线性气动模型.针对零摄动,使用肛方法分析线性化系统在平衡点的鲁棒稳定性.针对非零摄动,将平衡点位置看作关于不确定参数的函数并展开为泰勒级数,从而在μ方法的框架下考虑平衡点的不确定性.此外,计算不确定特征多项式的值域范围,并使用除零条件来判断其鲁棒稳定性.仿真数值结果给出了鲁棒颤振速度的上下界,表明了方法的有效性.     

多频未知时变扰动下的结构微振动鲁棒自适应控制

本文针对多频窄带未知和时变扰动,基于内模原理和Y-K参数化方法,提出一种反馈鲁棒自适应振动的主动控制算法。该算法通过设计PID中央鲁棒控制器,有效解决了次级通道模型未知情况下的鲁棒控制器参数设计问题。同时提出一种变步长最小均方（Variable Step Size Least Mean Square,VSSLMS）方法,可以在保证稳态误差的基础上大幅提升收敛速度,并通过系统辨识实验验证了所提VSSLMS方法相较于其他VSSLMS算法在收敛性能上的优越性。通过结构微振动主动控制实时实验,对比验证了单独采用滤波x最小均方（Least Mean Square,LMS）自适应控制算法、基于LMS算法的鲁棒自适应控制算法和基于VSSLMS算法的鲁棒自适应控制算法的抑振效果。实验结果表明,本文基于VSSLMS算法的鲁棒自适应控制算法在面向双频正弦窄带扰动以及其频谱、幅值突变情况时,都具有较好的收敛性和鲁棒性。     

基于线性矩阵不等式的鲁棒跟踪控制器的设计

当系统部件(传感器、执行器)发生故障时,控制器的实际输出信号值将与准确值存在一定的偏离,这种控制信号的偏离可能破坏系统的稳定性。本文提出了最优增益裕量鲁棒跟踪控制问题,其目的是最大限度地抵御控制信号偏离对系统产生的影响。通过直升机飞行控制模型的实例仿真,验证了本文提出设计方法的可行性;并通过最优增益裕量鲁棒跟踪系统与正常鲁棒跟踪系统的比较,进一步说明了最优增益裕量鲁棒跟踪控制对提高系统的可靠性是必要的和有效的。     

双臂空间机器人惯性空间轨迹跟踪的鲁棒混合自适应控制

讨论了载体位置与姿态均不受控情况下,漂浮基双臂空间机器人系统跟踪惯性空间轨迹的控制问题。为了克服空间机器人系统控制方程关于惯性参数的非线性性质,空间机器人被表示为欠驱动系统,保持了系统动力学方程关于惯性参数的线性关系;对系统的运动学分析表明,联系机械臂末端抓手运动线速度与机器人关节铰速度的Jacobi关系也可以通过增广向量的处理,得到保持惯性参数线性关系的增广广义Jacobi关系。基于以上结果,针对系统参数不确定的情况下,设计了自由漂浮双臂空间机器人跟踪惯性空间期望轨迹的鲁棒混合自适应控制方案。由于在上述系统运动学、动力学分析中耦合了系统动量守恒关系,所提出的控制方案具有不需要测量、反馈机器人载体位置、移动速度、加速度的优点;同时,由于上述控制方案仅在参考速度、加速度的计算中采取了参数调节方式,而在控制部分对不确定参数采用了保持鲁棒性的方法,有效地减少了计算量,有助于缓解空间机器人机载计算机运算能力有限的矛盾。通过对一个平面双臂空间机器人系统的数值仿真,验证了算法的有效性。     

考虑急件到达的单机鲁棒调度方法

实际生产过程中经常会有急件到达。由于急件的优先级最高,其到达容易扰乱初始调度,使实际调度性能恶化,影响调度目标的实现。针对以总拖期为目标且带有释放时间的单机调度问题,研究了在有急件到达情况下的鲁棒调度方法,以降低急件对实际调度性能的影响。鉴于该调度问题是NP hard问题,根据工件释放时间和交货期的关系构造“金字塔”结构,获得该调度问题的占优性质。根据这些占优性质和急件到达特点,研究急件到达情景下的占优规则,据此求解急件到达情景下的占优调度集合,作为鲁棒调度的备选调度方案集合。提出了应对急件到达的鲁棒调度算法。给出仿真算例验证了算法的有效性,算例表明本文给出的鲁棒调度方法能有效避免急件到达造成实际调度性能的恶化。      

对光照变化鲁棒的一种运动目标检测方法

鉴于现有的运动目标检测方法对光照变化的敏感性,本文提出了一种在静态场景下对光照变化鲁棒的运动目标检测方法。该方法利用视频当前图像帧的边缘与背景图像的边缘做差分运算,得出运动目标的轮廓,进而对运动目标进行定位与检测。实验证明,本方法在一定程度上能够消除由于环境光照变化引起的"曝光"现象,实时准确地检测出运动目标及其位置,运算速度快,满足实时性的需求。