一种非线性数字滤波器的统一设计框架及其性能分析

文章旨在研究非线性数字滤波器的统一设计框架问题.基于稳健统计理论和双边滤波思想,首先建立了一种鲁棒的图像复原统一能量泛函.该能量泛函充分融合了双边滤波的双重异性加权机制和稳健ρ-函数对边缘奇异点的鲁棒性处理机制,因而具有更强的边缘保持能力.随后,基于图像复原统一能量泛函的欧拉-拉格朗日方程,导出一种非线性数字滤波器的统一设计框架.特别地,在此统一框架下,双边滤波、数字TV滤波以及自适应平滑均可进行相应的扩展.同时,文中系统比较了各种稳健ρ-函数在边缘保持方面的鲁棒性,并提出一种新型边缘保持性稳健ρ-函数,即ρ(x)=-σ2(1 |x|/σ)exp(-|x|/σ) σ2.不论是视觉效果方面还是峰值信噪比方面,大量实验结果验证了文中统一设计框架的合理性和新型稳健p-函数的边缘保持性.     

Adaptive Hybrid System Framework for Unified Impedance and Admittance Control

Impedance and Admittance Control are two well-known controllers to accomplish the same goal: the regulation of the mechanical impedance of manipulators interacting dynamically with the environment. However, they both are affected by a strong limitation deriving from their fixed causality, which causes their inability to provide good performance over a large spectrum of environment stiffnesses. In this paper an adaptive hybrid system framework is proposed to unify Impedance and Admittance formulations and consequently overcome this limit. Indeed, the hybrid framework interpolates the opposite performance and stability characteristics of the above-mentioned impedance-based control strategies leading to a family of controllers with intermediate properties, and thus suitable for several conditions. Moreover, the adaptivity allows the hybrid system to operate properly in an environment characterized by unknown and even time-varying stiffness. Especially, the work focuses on the development of this latter aspect and an adaptive solution based on a feedforward Neural Network is presented. The effectiveness of the novel control strategy is demonstrated by means of numerical simulations.     

双臂搬运机器人反应式导航控制系统设计

为增强双臂搬运机器人在作业任务过程中的行进避障能力,使其运动行为得到连续有效控制,设计双臂搬运机器人的反应式导航控制系统。根据单片机与电机电路的连接形式,选择合适的ARM微处理器元件与PIC单片机结构,再联合HN-9移动平台、智能导航平台、ROS操作平台,完善反应式导航子模块的运行能力,实现控制系统的硬件单元设计。求取绝对位姿向量、相对位姿向量的计算结果,以此作为自变量系数,确定速度雅可比指标,并推断得出动力学递推表达式,完成对双臂搬运机器人的协调控制,联合相关硬件应用结构,实现双臂搬运机器人反应式导航控制系统的设计。对比实验结果：反应式导航控制系统可使机器人准确躲避行进障碍物,且躲避过程中机器人完成作业任务的能力不会受到影响,符合连续有效控制机器人搬运行为的实际应用需求。     

关于控制与机械一体化的数理计算体系结构研究

This is a brief review on the recent book: Duality System in Applied Mechanics and Optimal Control, by Zhong Wan-Xie, published by Kluwer Academic Publishers, 2004. The book represents a significant effort to re-establish the historic and deep tie between control and mechanics by striving to connect and integrate concepts, methods, and algorithms in mechanics and control so that a unified framework can be established for both analytical and computational purposes. Clearly, it has demonstrated that the duality system method can be used as a mathematical and systematic foundation to deal with many important concepts and problems in both mechanics and control. This book is not only very useful for research and applications, but also extremely helpful for multidisciplinary curriculum development when students from one field are trying to learning and applying concepts and methods from the other field.     

A Unified Adaptive Iterative Learning Control Framework for Uncertain Nonlinear Systems

In this note, we propose a unified framework for adaptive iterative learning control design for uncertain nonlinear systems. It is shown that if a Lyapunov based adaptive control law is available for the system under consideration and the Lyapunov function satisfies certain conditions, it is straightforward to extend the adaptive controller to handle repetitive systems operating over a finite time interval. According to the value of a certain parameter gamma, the parametric adaptation law can be a pure time-domain adaptation, a pure iteration-domain adaptation or a combination of both.A pure iteration-domain adaptation is described by a difference equation, a pure time-domain adaptation is described by a differential equation, and a combination of both is described by a differential-difference equation. The advantages and disadvantages of the three possible adaptation types are discussed and some illustrative examples are given. [All rights reserved Elsevier].     

输电线路除冰机器人行为控制研究

介绍了输电线路除冰机器人的研究现状.针对其工作环境恶劣、不确定因素多的特点,提出了基于马尔可夫决策的行为控制器的设计方法.该方法首先定义了输电线除冰机器人的马尔可夫模型,然后给出了相应的最优方针搜索策略,还给控制器添加了概率调节机制,以达到执行效果反馈的目的.为解决机器人作业中的突发情况,在该方法中还引入了人工辅助和行...     

一种面向SIMD扩展部件的向量化统一架构

随着多媒体应用的普及和高性能计算的需求,越来越多的处理器集成了SIMD扩展。为了针对不同SIMD扩展部件自动生成高效的向量化代码,设计了一套虚拟向量指令集,在此基础上构建了一种面向SIMD扩展部件的向量化统一架构。将输入程序通过向量识别等阶段转变为虚拟向量指令的中间表示,而后通过向量长度解虚拟化和指令集解虚拟化,将其转变为特定SIMD部件的向量指令集。在申威1600、DSP和Alpha上的实验结果表明:统一架构能够针对3种平台自动变换出高效的向量化代码,在DSP上的加速比要明显优于其它两种平台。     

局部地形变化检测与移动机器人的行为决策

针对非结构化、未知工作环境下机器人避障／越障等运动需求,提出一种基于红外传感器的局部地形变化检测方法。分析了局部地形变化的21种基本情况,提出并比较了基于机构和基于传感器的两种检测方法,推导了地形坡度变化的计算公式,给出了实际地形组合变化时机器人的具体行为策略,在此基础上进行基于红外传感器的局部地形变化实验,为机器人在未知环境下安全可靠的运动提供了前提和保障。     

基于行为控制的移动机器人导航方法

针对移动机器人在完全未知或者部分未知的环境中进行自主导航容易陷入各种陷阱的问题,提出了一种基于多行为控制的导航方法;机器人通过激光雷达对周边环境进行感知,并将采集到的信息与行为转换条件进行匹配用于行为转换的决策;同时在该方法中通过栅格地图引入了记忆信息,从而增强机器人对周边环境的认知能力,从而提高机器人的决策能力;通过仿真实验证明了在简单环境中算法的有效性,同时也证明该算法对于某些复杂的环境有效可行,具有优化性、实时性与智能性的特点。     

A Unified Framework for Design and Analysis of Networked and Quantized Control Systems

We generalize and unify a range of recent results in quantized control systems (QCS) and networked control systems (NCS) literature and provide a unified framework for controller design for control systems with quantization and time scheduling via an emulation-like approach. A crucial step in our proofs is finding an appropriate Lyapunov function for the quantization/time-scheduling protocol which verifies its uniform global exponential stability (UGES). We construct Lyapunov functions for several representative protocols that are commonly found in the literature, as well as some new protocols not considered previously. Our approach is flexible and amenable to further extensions which are briefly discussed.     

UCF:一种统一协作框架

统一协作模型及协作应用间的互操作问题是CSCW研发和应用工作中急待解决的问题,文章从统一协作模型分析入手,提出了一种面向协作应用的统一协作框架(UCF),从通讯参考模型、协议栈和协作消息结构三方面分析了UCF应用体系结构,最后结合XML和J2EE技术具体讨论了UCF的实现机制。     

Robot Framework自动化框架在集散控制系统测试中的应用

提出了应用Robot Framework自动化测试框架进行集散控制系统嵌入式软件自动化测试的方法。首先分析了控制系统产品嵌入式软件测试的特点,引进基于Python设计的Robot Framework自动化测试框架,探讨如何编写资源库进行控制系统产品嵌入式软件的自动化测试。最后介绍了如何通过该平台进行控制系统报警模块长期运行稳定性自动化测试,结果表明自动化测试的可行性。     

一种适应行业信息系统的通用管理框架*

提出行业信息系统的概念,并为之设计了一套通用的管理框架,从而减少了管理员的人工劳动,并促进了不同地域管理员的协作.最后评价了系统管理的性能和该框架的开销.     

一个统一的异构对象持久化框架

以大型对象系统PG—RELIEF为对象,考察一般大型对象系统在持久化管理上的需求,然后提出基于面向对象范型的统一对象持久化框架并对之进行分析。     

视频镜头边界检测的统一策略

随着计算机和影视技术的发展，用来有效地组织、索引和检索海量视频数据的基于内容的视频检索系统吸引了众多学者的兴趣，而自动镜头边界检测是实现基于内容的视频检索的一个重要步骤。因此，为了有效地进行视频镜头边界检测，在介绍现有的镜头边界检测基本方法的基础上，提出了一种镜头边界检测的统一策略。由于它是在综合考虑视频的颜色特征和时间特征的基础上来建立基于幅值映射的1维视频特征曲线，并利用小波分析对信号奇异点的检测能力和对噪声具有较强的鲁棒性，首先实现了镜头边界的预检测；同时利用1维特征曲线在镜头边界区间中表现出的良好统计特性实现了对渐变镜头的进一步分类，进而实现了在统一检测框架下的镜头边界检测。实验结果表明，该算法能够有效地检测出视频镜头边界。     

统一的数字几何处理框架

随着三维几何模型在工业界的广泛应用，处理几信号的算法变得越来越重要。尽管近几年数字几何处理研究有了很大的进展，仍然缺乏一个类似于数字图像处理的统一解决方案。该文提出了任意网格的数字信号处理框架，很好地满足了这一需求。该框架的核心思想是通过为任意网格模型构造一个全局球面（或平面）参数化，把模型的所有属性转化为定义在球面（或平面）上的信号，然后采用球面（或平面）正交分析工具对这些信号做分析处理。在这两个框架下，所有的数字图像处理技术都可以被扩展到网格模型。该文还给出了包括滤波、多分辨率编辑和压缩在内的几种典型应用的实现方法和试验结果。     

面向跨领域情感分类的统一框架

文本的情感分类问题,即判断文本中的论断是持支持态度还是反对态度.已有的研究表明,监督分类方法对情感分类很有效.但是多数情况下,已有的标注数据与待判断情感类别的数据不属于同一个领域,此时监督分类算法的性能明显下降,由此产生的即为跨领域情感分类问题.为解决此问题,提出一个统一框架,分多阶段进行跨领域情感分类:首先利用训练域文本的准确标签来得到测试域文本的初始标签;然后将测试域建成一个加权网络,将一些较准确的测试文本作为"源点"和"汇点",进一步利用热传导思想迭代进行跨领域情感分类.实验结果表明,此方法能大幅度提高跨领域情感分类的精度.     

基于动力学与控制统一模型的蛇形机器人速度跟踪控制方法研究

对带有被动轮的蛇形机器人进行速度跟踪控制时,利用传统的动力学建模方法得到的动力学方程复杂且不利于控制器的设计. 本文基于微分几何的方法将带有被动轮的蛇形机器人动力学投影到速度分布空间中, 得到了动力学与控制统一模型, 更有利于速度跟踪控制器的设计. 考虑到蛇形机器人在进行速度跟踪时容易出现奇异位形, 提出增加头部扰动速度的方法. 基于头部扰动速度和统一模型, 提出避免奇异位形的速度跟踪控制方法, 最后通过逆向动力学得到控制力矩. 文中对速度跟踪控制进行了数值仿真和实验验证. 仿真和实验结果表明, 提出的速度跟踪控制方法能够跟踪想要方向的速度, 并且在跟踪过程中可以有效地避免奇异位形.