捷联惯导静基座初始对准技术仿真

捷联惯导在初始对准时,按载体的运行状态来分,可以分为静基座和动基座对准。从静基座捷联惯导初始对准的原理出发,推导了捷联惯性导航系统静基座初始对准的误差动态方程和量测方程,构成了卡尔曼滤波模型。最后将卡尔曼滤波模型应用于静基座初始对准,并进行了仿真。     

惯性导航系统扰动基座对准仿真研究

为了实现惯性导航系统在扰动基座上的初始对准,解决惯性导航系统动基座对准过程中,扰动干扰信号强度大,有用量测信号强度小,系统信噪比弱,对准过程收敛慢的问题,设计了基于位置信息观测的马尔科夫递推滤波参数估计动基座对准方案,通过开路粗对准及舒拉调谐闭路估计精对准,实现游移方位惯导系统在扰动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定,仿真结果表明,所设计的动基座对准方案,在10分钟内实现惯导系统动基座对准,达到了较好的效果,可以应用于实际系统.     

捷联惯导系统静基座初始对准精度分析及仿真

在利用卡尔曼滤波器对捷联惯导系统（SINS）进行静基座初始对准中,由于系统的不完全可观测性,使得有些状态没有滤波效果,有些状态的估计精度受到限制。对SINS静基座初始对准卡尔曼滤波方程进行了可观测性分析,提出了状态降阶的处理方法,并得到了各状态估计的极限精度公式。最后进行了软件仿真,仿真结果表明：降阶滤波器和全降阶滤波器的估计精度基本相同,但足前者计算量更小,并且在滤波计算中能够消除不可观测状态的不利影响。     

不确定观测下离散事件系统的可诊断性

从系统诊断的角度来看,可诊断性是离散事件系统的一个重要性质.其要求系统发生故障后经过有限步的观测可以检测并隔离故障.为简单起见,对离散事件系统可诊断性的研究大都假定观测是确定的,即观测到的事件序列与系统实际发生的可观测事件序列一致.而在实际应用中,由于感知器的精度、信息传输通道的噪声等原因,获取的观测往往是不确定的.本文重点研究观测不确定条件下离散事件系统的可诊断性问题.首先,扩展了传统可诊断性的定义,定义了观测不确定条件下的可诊断性.接着,分别给出各类观测不确定条件下的可诊断性判定方法.而在更一般的情况下,各类观测不确定可能共同存在.因此,最后给出一般情况下的可诊断性判定方法.     

基于事件触发的离散多智能体二分一致性

针对一阶离散多智能体系统,研究了事件触发控制下的二分一致性问题.首先考虑智能体间通信拓扑结构为无向连通结构平衡图的情形,针对各智能体设计事件触发控制,包括仅依赖于自身及邻居智能体采样状态的控制输入,以及仅依赖自身状态的事件触发条件,实现了对通信资源的节约利用.基于图论、离散系统稳定性理论,证明系统能够实现二分一致性.同时,合理设置控制输入及事件触发条件中参数,保证系统不存在Zeno现象.之后,进一步分析设计了包含有向生成树的结构平衡图下,多智能体系统的事件触发控制.最后利用仿真实例验证了理论结果的有效性.     

捷联惯导系统双矢量定姿方法研究

利用两相交矢量确定运载体姿态矩阵的方法为双矢量定姿;分别对静基座和动基座情况下的捷联惯导系统双矢量定姿问题进行了研究;静基座条件下利用地球自转角速度和重力加速度信息直接解析实现定姿,动基座条件下利用重力加速度信息,构造中间参考矢量通过矩阵传递的方法实现定姿,并对不同环境下的定姿误差进行了分析;仿真实验结果表明,利用重力加速度和地球自转角速度信息完全能够实现运载体的定姿,且定姿精度能够满足进一步采用线性模型进行精定姿的要求.     

自抗扰控制器在平台惯导系统动基座下初始对准应用

根据自抗扰控制器在时变系统、多变量系统中的使用方法的特点,将自抗扰控制技术应用于平台式惯性导航系统的初始对准,设计了一种在动基座下的快速对准方案.建立了系统的误差模型,深入研究了该对准方案的精度和速度,并与传统的卡尔曼滤波器进行仿真比较.仿真结果表明,自抗扰控制器克服了卡尔曼滤波技术使用条件的限制,在对于不确定性扰动影响的快速对准中取得了较好的效果,鲁棒性和抗干扰性都有较大提高.     

H∞滤波和Kalman滤波在初始对准中的比较研究

摇摆状态下的捷联惯导初始对准,由于动基座情况下干扰较大,造成对准精度下降.推导了大失准角误差模型,设计了相关的H∞滤波器和Kalman滤波器,并比较了二者的性能.通过静基座和摇摆动基座初始对准仿真试验分析,得出静基座条件下,Kalman滤波性能较好;而在外界干扰较大或系统模型不准确的环境中,Kalman滤波性能恶化,H∞滤波的对准精度优于Kalman滤波,且实时性好,适合于工程应用.     

基于不确定观测下离散事件系统可诊断性的研究

在实际应用系统中,由于传感器故障、传感器限制和网络中的数据包丢失等原因,事件的可观测值变得不确定,使得观测系统行为变得尤为复杂。针对离散事件系统中,同个事件串可能有多个观测值以及不同状态下同个事件观测值也可能不同的问题,提出一种不确定观测下故障诊断验证的方法。首先对不确定观测的离散事件系统的可诊断性进行形式化,然后构建出用于上述故障诊断验证的验证器;基于验证器提出了系统基于不确定观测下可诊断的充要条件及验证算法;最后,实例说明不确定观测下故障诊断验证算法的应用。与现有研究相比,提出的方法对故障事件的观测值没有约束,可以为0个或多个观测值,使此方法应用的场景更为广泛。     

固定点平滑技术在惯导系统对准精度评估中的应用

惯性导航系统动基座对准是机载或舰载战术导弹发射前必须完成的程序.利用最优平滑技术对惯导系统动基座对准效果进行评估,是分析导弹系统的制导精度和惯导系统自身器件性能的有效方法.本研究针对固定点平滑算法所适应的对象和平滑算法的特点,推导了利用卡尔曼滤波扩维方法来导出固定点平滑算法的方法,并分析了其特点.该平滑算法在某型弹载惯导系统空中对准精度评估中,取得了令人满意的结果.     

基于等效陀螺的捷联惯导快速两位置对准仿真

研究优化惯导系统的可观性能,提高捷联惯导两位置对准的速度,有助于提高导航的准确性和快速性,将水平速度误差和等效陀螺误差作为系统观测量,提出采用静基座下快速两位置对准的新方法.在常规对准方法的基础上,建立了引入陀螺信息的观测方程,用奇异值分解方法分析了新系统可观测性,推出了第一位置可观测量的最优估计及估计误差.根据状态快速收敛的特性,提出采用PCWS方法,对加速度计和陀螺进行了有效的标定,并进行了仿真,结果证明方法有效提高加快了两位置对准的速度,能充分利用陀螺信息,有效提高了惯导系统的可观测性,缩短对准时间,具有重要的参考价值.     

Polynomial-time probabilistic observability analysis of sampled-data piecewise affine systems

This paper proposes a polynomial-time probabilistic approach to solve the observability problem of sampled-data piecewise affine systems. First, an algebraic characterization for the system to be observable is derived. Next, based on the characterization, we propose a randomized algorithm that can determine if the system is observable in a probabilistic sense or the system is not observable in a deterministic sense. Finally, it is shown with some examples, for which it is hopeless to check the observability in a deterministic way, that the proposed algorithm is very useful.     

面向性能仿真的非连续微分代数模型的指标分析

针对物理系统性能仿真形成的非连续高指标微分代数模型,提出一种基于加权二部图的指标转换方法．该方法将微分代数系统表示为加权二部图,基于二部图匹配算法可以判定微分代数系统是否为高指标系统．对于高指标系统,采用文中方法可以找出需要求导的最小结构奇异方程子集,以便将高指标系统转换为低指标形式．最后,针对定结构与变结构的非连续微分代数模型给出了相应的指标分析策略．文中策略与相关算法已在基于Modelica语言的建模仿真平台MWorks上实现．     

3D Model Retrieval Using Bipartite Graph Matching Based on Attention

In this paper, we propose an attention-based bipartite graph 3D model retrieval algorithm, where many-to-many matching method, the weighted bipartite graph matching, is employed for comparison between two 3D models. Considering the panoramic views can donate the spatial and structural information, in this work, we use panoramic views to represent each 3D model. Attention mechanism is used to generate the weight of all views of each model. And then, we construct a weighted bipartite graph with the views of those models and the weight of each view. According to the bipartite graph, the matching result is used to measure the similarity between two 3D models. We experiment our method on ModelNet, NTU and ETH datasets, and the experimental results and comparison with other methods show the effectiveness of our method.

     

对抗网络下时滞非线性多智能体系统固定时间二分一致性

本文针对一类存在输入时延的非线性多智能体系统,研究了其在结构平衡的无向符号图下的固定时间二分一致性问题.首先,本文针对智能体间相互合作与相互竞争的关系,设计了一类存在输入时延的多智能体系统固定时间分布式一致性控制协议,使得系统状态在固定时间内收敛到数值相同但符号相反的两个值,且收敛时间上界与初始状态无关.随后,利用Lyapunov稳定性理论和代数图论给出了在存在输入时延的情况下多智能体系统实现固定时间二分一致性的充分条件和收敛时间的上界值,证明了控制算法的稳定性.最后,仿真实例验证了所提固定时间二分一致性算法和理论结果的有效性.     

Homogeneous dynamical systems theory

We study controlled homogeneous dynamical systems and derive conditions under which the system is perspective controllable. We also derive conditions under which the system is observable in the presence of a control over the complex base field. In the absence of any control input, we derive a necessary and sufficient condition for observability of a homogeneous dynamical system over the real base field. The observability criterion obtained generalizes a well known Popov-Belevitch-Hautus rank criterion to check the observability of a linear dynamical system. Finally, we introduce rational, exponential, interpolation problems as an important step toward solving the problem of realizing homogeneous dynamical systems with minimum state dimensions     

Further Results on the Observability of Quantum Systems Under General Measurement

In this paper, we present a collection of results on the observability of quantum mechanical systems, in the case the output is the result of a discrete nonselective measurement. By defining an effective observable, we extend previous results, on the Lie algebraic characterization of observable systems, to general measurements. Further results include the characterization of a ‘best probe’ (i.e. a minimally disturbing probe) in indirect measurement and a study of the relation between disturbance and observability in this case. We also discuss how the observability properties of a quantum system relate to the problem of state reconstruction. Extensions of the formalism to the case of selective measurements are also given.     

Consensus tracking of linear multi-agent systems under networked observability conditions

This paper addresses the consensus tracking problem for both continuous- and discrete-time linear multi-agent systems with a dynamic leader under networked observability conditions. Among followers, the communication topology is assumed to be undirected and connected. Two networked observability conditions are introduced and discussed. The first one extends the traditional detectability condition for a single system, while the second one is a full rank condition, which is stronger than the first one. In the continuous-time case, two distributed observer-based protocols are designed under corresponding networked observability conditions, respectively. Specifically, the second protocol is an adaptive one, which has a better robustness performance than the first one. In the discrete-time case, a distributed observer-based protocol is presented under the full rank networked observability condition. It is found that under the networked observability conditions, consensus tracking can still be achieved even if there exists no follower being able to track the leader independently. Based on algebraic graph theory and Lyapunov stability theory, some sufficient conditions are derived for reaching consensus tracking. Finally, simulation examples are presented to verify the effectiveness of theoretical results.     

微分代数系统结构化分析

对工程和科学问题进行建模和仿真的时候,人们常常很自然地会用微分代数系统对这些问题进行描述.为了检验微分代数系统的初始相容性并进行求解,对微分代数系统进行结构化分析非常重要.本文对经典的微分代数系统结构化分析方法进行了深入的研究;提出了一种新的结构化分析方法,可以高效地对大规模、高阶高指标的微分代数系统进行结构化分析,并快速检验其初始相容性;证明了该方法的终止性,分析了其最坏时间复杂度.该方法的关键在于对最大加权二部子图的使用,而最大加权二部子图则来源于原始系统的加权二部图.实验结果显示,该方法能高效地完成对微分代数系统的结构化分析.