复杂底层过程控制中基于仿人智能的融合策略

针对复杂过程难于数学建模实施范式PID控制,探讨了一种基于仿人智能的融合控制策略。指出了传统PID控制的局限性,归纳了复杂过程控制存在的问题与控制论特性,基于多模态的仿人智能控制,提出了融合控制策略,给出了针对不确定性复杂过程的融合控制算法。以辊道窑温度控制为例,分别采用PID与基于仿人智能融合的优化控制策略进行了仿真研究,验证了优化控制策略的优秀控制品质。仿真结果表明,提出的基于多模态优化控制策略是有效的。     

供水工程中的节能策略与控制机制

供水系统是复杂大系统,针对系统控制能耗大及控制策略不当导致的供水水质欠佳问题,研究了供水系统的节能策略与控制机制。讨论了供水过程的控制论特性,智能融合控制策略,控制原理与执行策略,净化过程控制模型与控制算法。作了仿真对比研究实验,实验分析显示智能融合控制策略对源水净化过程控制有良好的控制效果。仿真结果表明,所提出的智能融合控制策略与变频调速技术相互结合的方案有良好的应用前景。     

基于干扰观测器的级联气动肌肉肘关节滑模控制

肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采用PID控制、滑模控制和基于干扰观测器的滑模控制对肘关节位置跟踪进行仿真和实验,在仿人手臂末端夹持半瓶矿泉水作为负载和外界不确定性干扰,测试3种控制算法的性能。仿真和实验结果表明,基于干扰观测器的滑模控制位置跟踪精度和鲁棒性均优于滑模控制和PID控制。     

大型装置起竖系统智能积分控制仿真研究

构建了基于软件接口的大型装置起竖系统速度控制仿真框架,分别利用ProlE和ADAMS软件建立起竖机械系统多体动力学模型,利用AMESim软件建立起竖液压系统的模型,利用Simulink建立多级液压缸模型,利用S函数编制控制算法,并通过软件接口实现了多领域系统仿真模型的有机集成。针对起竖系统在起动、换级过程存在冲击的特点,利用正弦加速度函数对起竖速度进行规划,提出将仿人智能积分控制策略应用于起竖角速度跟踪控制中,仿真结果表明了该方法的正确性和有效性。     

基于MPC-MFAC的双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制

简化模型带来的模型失配以及外部环境不确定性是导致轨迹跟踪误差的主要原因,尤其对于无人履带车辆,其复杂的物理特性和工作环境更放大了两大因素的不利影响。针对该问题,将基于模型和基于数据的控制方法结合起来,提出一种基于模型预测控制结合无模型自适应控制补偿的双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制方法。在平衡建模准确度和求解耗时的基础上,利用模型预测控制进行前馈求解。针对模型预测控制中简化模型与车辆实际模型之间必然存在的差异以及环境不确定性,基于动态跟踪效果构建无模型自适应控制算法进行补偿,即利用车辆实际轨迹与模型预测所得轨迹之间的误差,对模型预测控制求解的两侧履带速度控制量进行实时修正。仿真实验结果表明,该方法能够在一定程度上抑制系统内外部不确定因素的影响,提高动态环境下双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制的精度。     

“用于机器人的电弧传感器研究”中的仿人智能控制算法

从人的控制经验、行为和直接推理出发,采取仿人的途径进行电弧传感器中的仿人智能控制算法研究。试验结果表明,此种控制算法具有快速、平稳和高精度控制特点,因而对100cm长的焊缝,在其中一端偏离原位置16.8cm的范围内能实现焊缝自动跟踪,且焊缝成形和焊接质量均佳。     

基于PID控制的越野车ESP控制策略研究

建立了轻型越野车驱动过程的整车动力学模型、发动机模型、车轮模型、传动系模型等,提出了基于PID控制的ESP发动机控制和制动干预控制算法,该控制算法对不同附着条件的路面都具有较好的适应性.建立了该控制算法的轻型越野车加速过程控制的仿真系统,分别对有、无ESP系统的车辆在对开路面上的加速直行和加速转弯性能进行了分析和验证,结果表明ESP明显提高了轻型越野车在不同工况下的行驶稳定性.     

主动攻击水雷鲁棒控制和弹道仿真研究

文中研究了鲁棒控制理论与算法．并将其应用于主动攻击水雷的控制系统设计．通过航行雷体控制弹道的数字仿真验证控制算法的有效性。基于线性矩阵不等式（LMI）方法设计和推导了鲁棒跟踪控制器，实现了俯仰角指令的跟踪．通过攻击目标过程设计和弹道仿真验证了跟踪控制器的有效性。     

基于非对称模型的欠驱动无人海洋运载器轨迹跟踪控制

研究一类欠驱动无人海洋运载器（UMV）的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于非对称模型的积分反步控制方法。建立了非完全对称（左右对称、前后不对称）的欠驱动UMV水平面运动模型,考虑了系统阻尼系数矩阵和惯性系数矩阵非对角线元素存在非零项的问题;通过设计虚拟状态和控制输入反馈变换,解决了UMV轨迹跟踪控制过程中存在的角速度持续激励问题,得到了直线轨迹和曲线轨迹通用的跟踪控制器;在轨迹跟踪控制器当中引入跟踪误差的积分项,提高了UMV系统的全局稳定收敛速度,基于Barbalat引理和Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性。借助实验室半物理仿真平台进行仿真实验,与传统基于对称模型的控制算法对比,体现出了基于非对称模型的欠驱动UMV轨迹跟踪控制方法的优越性。     

环状内外球面智能精密磨削方法与控制模型研究

提出了一种基于法线跟踪的环状内外球面智能精密磨削方法,其原理是：球面球心与工件坐标系原点重合、球面绕坐标系的y轴旋转。在磨削过程中,控制砂轮主轴的摆动角度,使砂轮主轴旋转中心线与球面母线上磨削点的法线始终保持重合。进一步对球面尺寸进行实时检测,对砂轮损耗进行自动补偿,自动完成整个磨削过程。以此方法研制出原型机。研究结果表明,所提出的方法能够用简单的控制模型实现内外球面智能化的精密磨削。     

移动机器人SLAM 改进算法的分析与实现

为解决移动机器人扩展卡尔曼滤波(EKF-SLAM)算法计算复杂、精确度不高及易受干扰的缺点,提出一 种基于最优平滑滤波理论的改进同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法。详细介绍 算法的改进过程,通过Matlab 软件对其位置轨迹跟踪误差及标准差进行仿真分析,基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)系统的实验平台,在室内走廊进行SLAM 实验以测试改进算法的效果。结果表明,改进的 SLAM 算法精度高、抗干扰能力强,能实现移动机器人的即时定位与地图构建。基于ROS 系统的软件平台能简化开 发难度,提升移动机器人的智能化。     

红外成象型空空导弹目标识别与跟踪算法研究

根据红外成象制导型空空导弹图象传感器在目标识别与跟踪过程中获得的图象序列的特点。提出了一种基于红外图像序列的弹道终端红外图象跟踪时的跟踪算法．实现了目标特征点的自动识别与跟踪。文中以最大距离法对目标图象进行分割．以机头部位为局部图象跟踪时的跟踪部位，分析了导引头投影成象模型以及弹目距离、相对速度对目标图象变化情况的影响．研究了中段形心跟踪模式与末端局部图象跟踪模式的转换时机．定义了确定目标充满视场程度以及阻塞视场与否的两个判据。最后，以实测的飞机红外图象对文中提出的算法进行了仿真，结果表明本文的算法是可行和有效的。     

一种复杂地面背景的目标跟踪算法

实时跟踪算法将提供的原始目标作为基准图像进行序列跟踪，在跟踪过程中根据一定的判据对基准图像的更换、目标丢失的判断等状态进行控制．通过对各种实时跟踪算法的研究，提出了一种基于图像相关的多模板跟踪算法，并给出了多模板相关算法中的判断准则：模板更换准则、目标丢失判断．试验证明，对地面复杂背景的目标实时跟踪有效可行。     

基于曲线拟合的动目标位置预计方法

针对光电跟踪系统转入自动跟踪模式过程中目标图像提取困难的问题,探讨基于目标位置动态预计的过程控制方法,通过曲线拟合算法对目标运动轨迹进行预计。算法实现需依据观测次数必须大大超过待定参数、拟合点数选择应根据目标运动速度和外推点数决定、采样频率应随目标运动速度提高而提高的原则。经实验验证,该方法计算过程简单,易于工程实现,效果明显。     

弹道导弹主动段样条滤波算法

对弹道导弹主动段进行跟踪是弹道导弹主动段防御中极其重要的任务,它是制导拦截的基础。针对传统方法在弹道导弹主动段跟踪能力不足,建立了弹道导弹主动段样条滤波算法。该滤波算法首先用样条函数建立了主动段运动模型,其次在此基础上将运动状态进行了解耦,建立了状态方程,最后基于解耦模型,应用Kalman滤波进行了状态估计,并且在估计中设计了模型更新方法,使算法具有很好的机动跟踪性能。仿真实验证明,该跟踪算法估计精度高于其它算法。     

刚柔耦合下战斗部自动装药装置的优化设计

战斗部的传统装药工艺是由人工完成的,危险性高、效率低下且质量得不到保证,为此提出了一种针对战斗部装药的自动化装置。对战斗部装药装置进行了结构设计,针对战斗部自动装药装置的抖动问题,基于刚柔耦合建立了系统移动过程中的动力学模型。根据刚柔耦合模型对加速度算法进行仿真对比,发现使用S曲线算法时系统抖动最弱。将S曲线算法优化为5段形式并采用插值拟合在控制器上实现,在实物调试中使用发现抖动明显减弱。对比结果表明,相较传统的梯形算法,优化过的算法具有更好的控制性能。对S曲线算法的优化及应用,减弱了装置抖动,此方法对其他设备的研制也具有一定借鉴意义。     

基于BP-GSA优化的某随动平台滑模控制

为实现某随动平台负载模拟器响应的快速性和系统的鲁棒性,提出一种基于遗传模拟退火算法(genetic simulated annealing,GSA)优化的BP神经网络(BP-GSA)滑模控制方法。根据负载模拟器各环节硬件组成,建立系统等效数学模型;采取非奇异终端滑模实现对系统的控制,并采用BP神经网络对状态方程中未定项进行逼近,利用GSA算法调整网络节点权值。实验仿真结果表明：相比于传统滑模控制和PID控制,该方法在具有扰动输入的情况下,具有最小的稳态误差和最快的跟踪速度,能够有效提升系统的响应速度和力矩跟踪精度。     

道路约束下多传感器协同地面目标跟踪的管理方法

为实现道路约束下地面目标的有效跟踪、控制传感器系统的辐射损失,提出一种多传感器协同管理方法。将传感器管理过程描述为部分可观马尔可夫决策过程,建立道路约束下目标跟踪模型和传感器截获损失模型,给出跟踪精度和截获损失的具体计算方法,并提出一种多普勒盲区下的目标预测状态修正方法;针对高维数下管理方案求取困难的问题,设计了一种莱维飞行- 樽海鞘群算法以快速获得高质量的解。仿真实验结果表明：相比于经典寻优算法,所提算法具有更好的全局搜索能力,能够在缩短寻优时间的同时找到高质量的解;所提管理方法能够有效解决地面目标跟踪问题,既保证了跟踪任务的完成质量,又提高了传感器系统的生存能力。