X-Y座架伺服控制系统的设计分析

为了实现地面站天线对极轨卫星的全程无盲区跟踪,需要解决过顶跟踪问题,分析了天线过顶跟踪盲区的特点,描述了跟踪系统的组成、伺服控制系统的组成、天线控制单元、天线驱动单元,轴角编码单元、安全保护单元等,探讨了基于X-Y(X轴-Y轴)座架过顶跟踪伺服控制系统的坐标转换公式和控制算法.最后给出了系统实际跟踪极轨卫星的跟踪试验结...     

基于单个双框架变速控制力矩陀螺的卫星姿态反步控制

研究了利用单个双框架变速控制力矩陀螺(DGVSCMG)实现卫星三轴姿态控制问题;文章建立了基于单个DGVSCMG的卫星姿态动力学模型,在此基础上采用反步法设计控制律,分为姿态环的设计和角速度环的设计,并通过Lyapunov稳定性定理验证了控制算法的稳定性;最后对该控制律进行的数值仿真结果表明,21s后卫星姿态控制精度优于10-2°,姿态稳定度达到10-3°/s量级,验证了文章方法的有效性。     

水下仿生机器鱼的研究进展II—小型实验机器鱼的研制

本文介绍了自行研制的一条小型实验机器鱼 .该机器鱼作为研究仿生机器鱼的流体力学性能的实验平台 ,具有刚性头部、5关节的柔性身体和月牙形尾鳍 ,采用无线遥控 .机器鱼体长 890 mm,水中最大速度为 2 0 cm/s,最大转弯角速度为 12 0°/ s,最小转弯半径为 4 0 cm.综合性能测试实验和 C形运动控制实验表明 ,该机器鱼具有较好的游动性能和较高的机动性能     

基于加速度计的陀螺三轴角速率提取算法研究

旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的输出信号是横滚、偏航、俯仰3个角速度耦合在一起的特殊信号,如何解出弹体的3个角速度是研究的重点和难点.为解决这一问题,从旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺结构原理出发,分析了其输出信号.针对信号的特殊性,提出通过用重力加速度计的输出信号和陀螺的输出信号进行对比的方法来实现陀螺的三轴角速度的提...     

分段双向去除反向重力加速度算法

针对角度法在滤除反向重力加速度过程中数据误差导致的线性加速精度不高的问题,提出一种分段双向去除反向重力加速度算法.首先提出一种基于静止点的数据分段法,将静止点作为端点将运动数据分段,以避免角速度积分过程中误差的段间积累;然后设计一种改进于角度法的双向角度法,以数据段为单位去除反向重力加速度,减小了由段内角速度积分过程带来的积累误差对线性加速度结果精度的影响.使用集成三轴加速度传感器和三轴陀螺仪的六轴传感器,搭配微型电脑树莓派,在不同量程下制作2个数据集;并在2个数据集上进行不同算法的精确度对比实验.结果表明,该算法比角度法获取的线性加速度更精确.     

基于陀螺仪的炮塔角速度测量装置的设计

针对国内炮控系统性能参数测试中对角速度测量的成本较高、操作复杂、时间较长等问题,设计了一种基于MEMS陀螺仪的炮塔角速度高精度测量装置,通过中值滤波、均值滤波以及加权平均融合的方法,抑制了测量噪声等因素对炮塔角速度值的影响.通过在转台和坦克上对该装置进行标定和测试,分析了滤波和融合前后的实验结果,其对炮塔角速度的测量精度可达0.02°/s.该装置操作简单、灵敏度高、成本较低、实用性强,能有效地提高测试精度,节省了人力物力,缩短了测量时间,满足实际应用的需求,具有很高的实用价值.     

非完整移动机器人全局路径跟踪控制

根据制导路径跟踪理论,提出了一种非完整移动机器人全局路径跟踪控制方法.这一方法首先在路径坐标系上计算实际位置与期望位置的误差,利用制导的路径跟踪理论,导出消除该误差所需的姿态角和路径参数更新律,然后据此求解角速度及实际控制.文中还给出了初始路径参考点的计算方法,分析了路径跟踪方向和反转方法.稳定性分析证明该方法没有控制奇异点,受控闭环系统全局一致渐近稳定.最后通过移动机器人典型路径跟踪实验验证了所提出方法的可行性.     

基于小波变换的无驱动结构微机械陀螺信号自旋频率的提取

针对一种新型陀螺,它能敏感旋转载体的俯仰、偏航和滚转角速度,敏感信号是一种调幅波信号,载波频率是自旋频率,包络是横向角速度。实际应用中,需要精确提取自旋频率。基于此,提出了一种提取载波频率的新的方法——小波变换构造解析函数法,对自旋频率解算算法进行了理论推导,并通过MATLAB软件对噪声比为30 dB的模拟陀螺调幅波信号进行了自旋频率的提取和误差分析,其中Hilbert变换相对误差为0.033 6,小波变换相对误差为0.017 8。对三轴精密转台实时测试的横向角速度为180°/s的陀螺信号进行了自旋频率的提取和误差分析,其中Hilbert变换相对误差为0.035 9,均方差MSE为7.915 9;小波变换相对误差为0.001 8,均方差MSE为0.293 7。小波变换较Hilbert变换求解自旋频率精度提高二十倍,降噪性能和频率稳定性更好。     

基于级联式控制策略的农业机械鲁棒自适应路径跟踪控制

在机具负载和外部干扰的影响下,农业机械的横摆角速度动力学特性会发生变化,从而导致基于位置偏差控制方法的路径跟踪性能变差.为此,提出一种基于级联式控制策略的鲁棒自适应路径跟踪控制方法.该方法将路径跟踪控制分解为横向位置控制和横摆角速度控制两个级联的控制任务来完成.在横向位置控制中,根据横向位置偏差和航向偏差,采用模糊自适应纯追踪模型确定农业机械期望的横摆角速度;在横摆角速度控制中,提出一种鲁棒自适应控制方法,使农业机械在机具负载变化或者受到外部干扰时,仍然保证横摆角速度具有期望的响应性能.仿真实验和实际的农业机械实验结果验证了所提出方法的有效性和优越性.     

大温差应用环境下的MEMS陀螺零偏补偿研究

MEMS陀螺的工艺特点决定了其零偏随温度呈现非线性变化的特点。针对工业现场实际应用环境温度变化范围大、分段补偿模型断点处不连贯和补偿温度范围小等问题,提出了一种新型的无需分段、全温度区间线性回归补偿模型;并且针对MEMS陀螺启动不稳定性因素对零偏造成的影响,改进的补偿模型可有效抑制陀螺上电时刻的零偏。经过实验验证:该模型补偿后的数据较陀螺原始数据零偏提高了将近3个数量级,从2.9027°/s提高到0.0091°/s,并且该算法相对简单易于编程实现,具有很好的工程实用价值。     

基于温度补偿倾角传感器的双轴稳定平台设计

针对高精度舰载光瞄设备隔离扰动及高稳定跟踪精度视轴的要求,研究一种基于反方向运动抵消舰艇摇摆运动的双轴机械稳定平台。采用MEMS传感器实现倾角测量,采用直流电机实现平台稳定。通过实验方法,测出MEMS传感器的温度特性,再采用分段线性插值补偿模式,在-40^+100℃范围内提高传感器的精度。采用无超调控制技术实现直流电机快速响应和平稳运动。利用改变电枢电压的方法,可以实现对电机堵转转矩的控制,从而实现带负载的角度位置控制。实验结果表明,双轴稳定平台的最大角加速度为57°/s^2,稳定平台指向复示精度达到0.1°。     

500-fps face tracking system

In this paper, we propose a high-speed vision system that can be applied to real-time face tracking at 500 fps using GPU acceleration of a boosting-based face tracking algorithm. By assuming a small image displacement between frames, which is a property of high-frame rate vision, we develop an improved boosting-based face tracking algorithm for fast face tracking by enhancing the Viola–Jones face detector. In the improved algorithm, face detection can be efficiently accelerated by reducing the number of window searches for Haar-like features, and the tracked face pattern can be localized pixel-wise even when the window is sparsely scanned for a larger face pattern by introducing skin color extraction in the boosting-based face detector. The improved boosting-based face tracking algorithm is implemented on a GPU-based high-speed vision platform, and face tracking can be executed in real time at 500 fps for an 8-bit color image of 512 × 512 pixels. In order to verify the effectiveness of the developed face tracking system, we install it on a two-axis mechanical active vision system and perform several experiments for tracking face patterns.     

二维直线电机的并联型无模型自适应复合控制

针对二维直线电机平台系统的XY轴协同控制问题,将PI与并联型无模型自适应相结合的复合控制方法应用于控制系统.该控制方法通过在每个子系统加入PI控制方法保证其稳定性,再通过并联型的无模型自适应控制方法来提高整个系统的跟踪性能,以减小系统位置误差.基于数据驱动的无模型自适应控制方法设计二维直线电机系统控制器,其优势在于无需...     

对天线座架型式与高仰角跟踪关系的研究

分析了在伺服跟踪系统中采用A—E两轴座架型式和采用A—E—C三轴座架型式各自的优缺点。详细介绍了采用A—E两轴座架型式跟踪移动目标时产生正割补偿和跟踪盲区的原因以及解决正割补偿的办法。通过对船载A—E—C三轴座架船体运动的分解、坐标转换,指出了A-E-C三轴座架和A-E两轴座架型式的对应关系以及其之所以解决跟踪盲区的原理。     

Fabric中的匿名身份认证技术研究

解决联盟链上用户的隐私问题成为加速区块链实际应用落地的关键.基于联盟链的典型代表Hyperledger Fabric平台设计了一套基于公钥基础设施的匿名身份认证方案.通过将私钥d分解为两部分,由不同的角色使用各自私钥对匿名证书生成联合签名的方式实现证书生成过程中的权限分离,并解决匿名证书追踪过程中的单点攻击问题.分析表...     

Cascade direct adaptive fuzzy control design for a nonlinear two-axis inverted-pendulum servomechanism.

This paper presents and analyzes a cascade direct adaptive fuzzy control (DAFC) scheme for a two-axis inverted-pendulum servomechanism. Because the dynamic characteristic of the two-axis inverted-pendulum servomechanism is a nonlinear unstable nonminimum-phase underactuated system, it is difficult to design a suitable control scheme that simultaneously realizes real-time stabilization and accurate tracking control, and it is not easy to directly apply conventional computed torque strategies to this underactuated system. Therefore, the cascade DAFC scheme including inner and outer control loops is investigated for the stabilizing and tracking control of a nonlinear two-axis inverted-pendulum servomechanism. The goal of the inner control loop is to design a DAFC law so that the stick angle vector can fit the stick angle command vector derived from the stick angle reference model. In the outer loop, the reference signal vector is designed via an adaptive path planner so that the cart position vector tracks the cart position command vector. Moreover, all adaptive algorithms in the cascade DAFC system are derived using the Lyapunov stability analysis, so that system stability can be guaranteed in the entire closed-loop system. Relying on this cascade structure, the stick angle and cart position tracking-error vectors will simultaneously converge to zero. Numerical simulations and experimental results are given to verify that the proposed cascade DAFC system can achieve favorable stabilizing and tracking performance and is robust with regard to system uncertainties.     

航空相机稳定平台控制算法设计及其像移补偿

飞行过程中飞机姿态角速度变化会对摆扫式航空相机产生干扰,另外相机在拍摄时飞行方向上的景物与感光介质之间存在相对运动。为消除姿态角速度的干扰和前向像移,设计了一种基于F28335的机载相机两轴稳定平台系统。探讨了伺服控制系统的算法选择,介绍了硬件结构和软件流程。通过摇摆台试验证明,该两轴稳定平台动态精度高、运行可靠,满足相机拍摄时序和精度的要求。     

OATS: Oxford Aerial Tracking System

Small robot helicopters are becoming a popular research platform due to the availability of off-the-shelf components and their suitability for useful applications. We describe the Oxford Aerial Tracking System (OATS) that we are commissioning, which takes a commercial airframe and low-level flight controller, and adapts these for use in applications requiring the visual tracking of ground targets. This uses a camera on a two-axis gimbal feeding images into an on-board processing system, which communicates summary information to a ground station. So far we have tested the system off the aircraft using laboratory targets and canned image sequences; we have also developed in simulation a variety of high-level algorithms for the platform, including those for target area scanning, geo-localisation, 3-D path planning, and target trajectory prediction; this paper focuses on the hardware, system software, and object tracking sub-systems. Testing on the airframe is now underway.     

Design of Cascade Adaptive Fuzzy Sliding-Mode Control for Nonlinear Two-Axis Inverted-Pendulum Servomechanism

Because the dynamic characteristic of a two-axis inverted-pendulum servomechanism is a nonlinear underactuated system, it is difficult to design a suitable control scheme that realizes real-time stabilization and accurate tracking control simultaneously. In general, the techniques developed for fully actuated systems cannot be used directly in underactuated systems. In this study, a cascade adaptive fuzzy sliding-mode control (AFSMC) scheme including inner and outer control loops is investigated for the stabilizing and tracking control of a nonlinear two-axis inverted-pendulum servomechanism. The aim of the inner control loop is to design an AFSMC law with fuzzy estimators so that the stick-angle vector can fit the stick-angle command vector derived from the stick-angle reference model. In the outer loop, the reference signal vector is designed via a fuzzy path-planning scheme so that the cart position vector tracks the cart-position command vector and the stick-angle tracking-error vector converges to zero simultaneously. All adaptive algorithms in the cascade AFSMC system are derived in the sense of Lyapunov stability analysis, so that system stability can be guaranteed in the entire closed-loop system. The effectiveness of the proposed control strategy is verified by numerical simulations and experimental results, and the superiority of the cascade AFSMC system is indicated in comparison with a cascade sliding-mode control system.      

基于软总线的卫星跟踪控制系统设计与实现

卫星跟踪控制是卫星通信技术中的一项重要技术;设计了一种基于软总线机制的卫星跟踪控制系统,给出了关键的设计方案;硬件平台方面处理芯片采用FPGA+ARM的ZYNQ处理平台,保障系统中处理资源和接口扩展的需求;软件方面通过构建软总线的数据管理机制和通信代理机制,解决传统系统中耦合度高及触发条件难以精准把控等问题,使跟踪系统软件架构清晰明朗,各功能模块接口高效、便捷、易扩展;跟踪流程设计中,优化了跟踪角度调节处理时机,使跟踪算法和外设控制得以并行处理,充分利用处理资源,最终搭建测试环境验证了系统能力;结果表明,该设计有效可靠,其中软总线机制还可应用于其他外部设备复杂的环境,具有较高的应用及推广价值。