基于正交雷达的无人机导线自主跟踪技术研究

为 了 实 现 输 电 线 路 上 无 人 机 自 主 跟 踪 ,提 出 基 于 正 交 雷 达 作 为 无 人 机 测 距 传 感 器 ,对 无 人 机 导线 跟 踪 飞 行 建 立 测 距 模 型 并 计 算 无 人 机 跟 踪 姿 态 中 离 线 距 离 ,以 此 利 用ＰＩＤ控 制 算 法 来 对 无 人 机 在 导 线 上空 实 现 导 线 跟 踪 ,并 且 根 据 塔 头 模 型 的 扫 描 点 云 特 性 识 别 塔 头 后 实 现 转 角 塔 的 自 动 跨 塔 巡 检 ,从 而 实 现 无人 机 全 自 动 巡 检 。 在 实 验 中 ,将 无 人 机 跟 踪 中 无 人 机 水 平 方 向 速 度 的 变 化 作 为 跟 踪 稳 定 性 指 标 ,并 将 塔 头识 别 准 确 率 作 为 跨 塔 算 法 的 指 标 。 结 果 表 明 ,在 实 际 场 景 的 飞 行 中 水 平 速 度 的 变 化 不 剧 烈 且 平 滑 ,塔 头 识别 率 为 ９６ ％ ,验 证 了 算 法 的 可 行 性 和 有 效 性 。     

基于数字化虚拟推演的电网建设过程三维可视化研究

为 提 高 对 电 网 建 设 过 程 的 管 控 效 果 ,基 于 数 字 化 虚 拟 推 演 过 程 设 计 一 种 三 维 可 视 化 方 法 。 以Ｔｏｒｑｕｅ 引 擎 为 基 础 设 计 数 字 化 虚 拟 推 演 系 统 ,依 据 该 系 统 推 演 电 网 建 设 过 程 的 三 维 可 视 化 流 程 。 采 用 金 字塔 层 级 架 构 对 电 网 建 设 地 区 的 空 间 数 据 信 息 分 层 分 块 处 理 ,提 升 三 维 可 视 化 场 景 绘 制 的 准 确 度 与 效 率 。 利用ＣｏｎｔｅｘｔＣａｐｔｕｒｅ 软 件 通 过 三 维 实 景 建 模 技 术 创 建 电 网 建 设 过 程 的 场 景 模 型 ,通 过 创 建 数 据 中 心 的 方 法 对电 网 业 务 数 据 进 行 一 体 化 整 合 处 理 ,并 高 度 融 合 业 务 数 据 和 电 网 空 间 信 息 ,实 现 电 网 建 设 过 程 的 场 景 直 观管 控 与 三 维 可 视 化 。 实 验 结 果 表 明 ,该 方 法 构 建 的 电 网 建 设 过 程 模 型 纹 理 数 与 帧 速 较 高 ,画 质 与 流 畅 性 好 ,场 景 建 模 过 程 用 时 少 且 逼 真 度 高 ,证 明 该 方 法 具 有 较 高 的 应 用 价 值 。     

ＥＭＡ数字伺服驱动系统无差拍电流预测控制研究

针 对 机 电 作 动 器 （ Ｅ Ｍ Ａ ）电 流 环 控 制 性 能 问 题 ,基 于Ｅ Ｍ Ａ整 体 模 型 和 工 作 原 理 设 计 一 种 电 流预 测 控 制 器 。 采 用 一 拍 延 时 补 偿 的 方 法 减 小 数 字 控 制 中 固 有 采 样 、计 算 延 时 的 影 响 。 考 虑 逆 变 器 实 际 工 作时 的 非 线 性 误 差 ,采 用 平 均 电 压 法 补 偿 由 死 区 时 间 导 致 的 电 压 畸 变 。 为 避 免 模 型 参 数 失 配 对 控 制 性 能 的 影响 ,采 用 带 遗 忘 因 子 的 递 推 最 小 二 乘 法 辨 识 电 机 参 数 以 校 正 预 测 模 型 。 仿 真 结 果 表 明 ,所 设 计 的 无 差 拍 电流 预 测 控 制 器 可 以 有 效 保 证Ｅ Ｍ Ａ系 统 良 好 的 动 、静 态 响 应 性 能 。     

基于插补轨迹控制的变电站机器人巡检避障技术

针 对 现 有 的 变 电 站 机 器 人 巡 检 避 障 技 术 中 ,巡 检 路 径 默 认 将 机 器 人 的 旋 转 角 度 进 行 线 性 插 补 ,导 致 机 器 人 在 高 速 移 动 时 无 法 及 时 避 让 障 碍 物 的 问 题 ,设 计 了 一 种 基 于 插 补 轨 迹 控 制 的 变 电 站 机 器 人 巡 检避 障 技 术 。 为 了 深 入 了 解 机 器 人 在 运 动 中 行 走 以 及 转 弯 等 机 理 ,需 要 建 立 运 动 模 型 ,分 析 转 弯 方 式 ;在 插 补算 法 中 ,通 过 机 器 人 运 动 过 程 中 加 速 减 速 速 率 和 设 定 的 匀 速 速 度 ,计 算 出 加 速 度 的 步 数 、总 插 补 数 和 插 补 周期 ,利 用 路 径 起 始 点 和 终 点 坐 标 计 算 出 加 速 终 点 和 减 速 起 点 坐 标 ,进 而 完 成 对 整 个 机 器 人 巡 检 轨 迹 的 插 补 。通 过 模 拟 实 验 结 果 表 明 ,设 计 方 法 在 实 际 运 行 过 程 中 ,在 成 功 避 障 的 前 提 下 ,能 够 提 速 至 ９０ ｃｍ ／ ｓ ,比 传 统 技术 提 高 ３０ ｃｍ ／ ｓ ,说 明 设 计 的 技 术 具 有 一 定 的 可 靠 性 。     

基于 Ｄ ＰＳ Ｋ 多载波调制技术的电气测温技术的研究

针 对 诸 多 电 气 领 域 需 要 在 狭 小 空 间 内 进 行 多 节 点 温 度 实 时 测 量 ，而 传 统 总 线 系 统 存 在 传 输 速率 有 限 布 线 繁 杂 的 问 题 ，研 究 了 基 于 差 分 相 移 键 控 （ Ｄ ＰＳ Ｋ ）多 载 波 调 制 的 二 总 线 测 温 方 法 ，在 二 总 线 上 进 行多 载 波 数 据 的 调 制 与 解 调 ，通 过ＦＰ Ｇ Ａ完 成 串 并 电 路 转 化 的 算 法 ，实 现 一 种 可 用 于 电 气 设 备 内 部 布 设 的 多节 点 高 速 传 输 的 测 温 总 线 系 统 。 该 技 术 在 原 有 二 总 线 架 构 的 基 础 上 ，采 用 载 波 方 法 变 串 行 通 信 为 并 行 通信 ，既 保 留 了 二 总 线 结 构 简 单 的 优 点 又 有 效 提 高 了 传 输 效 率 。 算 法 验 证 与 仿 真 结 果 表 明 ，该 方 法 可 在 ２５６ 个带 载 测 试 节 下 ，有 效 进 行 并 行 传 输 ，信 息 传 输 正 确 率 较 高 ，为 二 总 线 进 一 步 优 化 与 推 广 提 供 了 理 论 支 撑 。     

基于改进型蜻蜓算法的停电计划优化方法

基 于 带 约 束 的 多 目 标 优 化 理 论 ,建 立 了 年 度 停 电 检 修 计 划 决 策 模 型 ,针 对 传 统 群 智 能 算 法 效 率不 足 的 问 题 ,通 过 引 入 外 部 电 力 储 备 维 护 策 略 和 和 拥 挤 距 离 下 的 生 态 位 共 享 机 制 ,提 出 了 改 进 型 蜻 蜓 算 法 ,提 高 了 原 有 算 法 的 全 局 最 优 性 和 分 布 均 匀 性 ,提 高 了 年 度 停 电 计 划 的 经 济 、可 靠 、平 衡 性 。 最 后 通 过 ＩＥ Ｅ ＥＲ Ｔ Ｓ- ７９模 型 ,对 比 ２ 种 传 统 群 智 能 算 法 进 行 了 仿 真 分 析 。 仿 真 结 果 表 明 ,在 电 力 调 度 的 平 衡 和 储 备 达 到最 优 的 前 提 条 件 下 ,采 用 本文 提 出 的 算 法 大 大 提 高 了 求 解 效 率 ,能 有 效 满 足 实 际 电 网 停 电 计 划 的 需 要 。     

基于粒子群算法的车辆半主动悬架模糊PID控制的优化研究

为 了 改 善 轮 毂 驱 动 电 动 汽 车 非 簧 载 质 量 增 加 导 致 行 驶 平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 下 降 的 问 题 ,提 出了 一 种 基 于 粒 子 群 算 法 优 化 的 模 糊ＰＩＤ控 制 器 。 首 先 ,建 立 １ ／ ２ 车 辆 半 主 动 悬 架 模 型 ,完 成 对 模 糊 控 制 器的 设 置 ,并 在Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 环 境 下 建 立 带 有 模 糊 ＰＩＤ控 制 器 的 悬 架 模 型 ,然 后 使 用 粒 子 群 算 法 对 模 糊ＰＩＤ控 制器 进 行 优 化 。 最 后 ,对 粒 子 群 算 法 优 化 的 模 糊ＰＩＤ控 制 半 主 动 悬 架 进 行 仿 真 研 究 。 仿 真 结 果 表 明 ,粒 子 群算 法 优 化 的 模 糊ＰＩＤ控 制 的 悬 架 系 统 相 较 于 传 统ＰＩＤ控 制 和 模 糊ＰＩＤ控 制 ,悬 架 性 能 得 到 大 幅 提 升 。     

飞机叶片双重螺旋法加工的调整参数优化

为 了 提 高 叶 片 加 工 精 度 ,提 出 基 于 双 重 螺 旋 法 加 工 及 机 床 参 数 全 局 优 化 的 飞 机 叶 片 加 工 方 法 。构 建 飞 机 发 动 机 叶 片 加 工 的 超 差 分 布 特 征 参 量 模 型 ,根 据 加 工 的 超 差 参 数 进 行 叶 片 的 气 动 阻 尼 分 析 ,在 叶片 各 阶 主 振 动 模 态 下 计 算 叶 片 双 重 螺 旋 加 工 的 几 何 参 数 和 机 床 调 整 参 数 ,根 据 叶 片 加 工 的 螺 旋 运 动 系 数 获得 机 床 的 二 阶 控 制 参 数 ,对 加 工 调 整 参 数 采 用Ｒｕｎｇｅ- Ｋ ｕｔｔａ 法 进 行 加 速 迭 代 求 解 ,结 合 轮 廓 度 的 超 差 进 行齿 长 方 向 修 形 ,对 加 工 超 差 和 几 何 误 差 采 用 连 续 反 馈 补 偿 方 法 进 行 敏 感 性 修 正 ,实 现 叶 片 加 工 机 床 调 整 参数 优 化 计 算 。 仿 真 结 果 表 明 ,采 用 该 方 法 进 行 飞 机 叶 片 双 重 螺 旋 法 加 工 ,加 工 参 数 的 自 适 应 调 整 和 修 正 性能 较 好 ,提 高 了 叶 片 双 重 螺 旋 加 工 精 度 ,误 差 稳 态 收 敛 控 制 性 能 较 好 。     

某小型低速靶机的应急保护系统设计

针 对 某 小 型 低 速 靶 机 的 安 全 回 收 问 题 ,以ＴＩ 的 Ｄ ＳＰ２８３３５ 微 处 理 器 为 控 制 核 心 ,从 飞 控 系 统 当中 的 故 障 诊 断 与 容 错 模 块 入 手 ,提 出 了 一 套 较 为 完 整 的 应 急 回 收 方 案 。 对 该 方 案 所 设 计 的 回 收 系 统 当 中 的驱 动 芯 片 ,控 制 舵 机 等 器 件 ,进 行 了 功 能 原 理 方 面 的 介 绍 。 最 后 对 飞 控 系 统 进 行 半 物 理 仿 真 实 验 ,并 通 过 实际 的 飞 行 效 果 ,证 明 该 应 急 回 收 方 案 具 有 较 高 的 可 行 性 。     

基于电流过零检测的新型交流稳压电源设计

针 对 目 前 晶 闸 管 过 零 触 发 控 制 方 式 ,在 感 性 或 容 性 负 载 情 况 下 存 在 的 晶 闸 管 不 能 可 靠 触 发 、较大 的 关 断 过 电 压 、电 流 波 形 不 连 续 及 畸 变 等 问 题 ,从 基 于 电 流 过 零 点 的 自 动 检 测 和 跟 踪 角 度 入 手 ,提 出 了 一种 新 型 的 晶 闸 管 电 流 过 零 自 动 跟 踪 检 测 电 路 ,并 基 于 此 设 计 了 一 种 新 型 交 流 稳 压 电 源 。 该 稳 压 电 源 控 制 电路 由 纯 模 拟 和 数 字 电 路 构成 ,采 用 模 块 化 设 计 ,含 有 高 精 度 交 流 有 效 值 实 时 采 样 检 测 电 路 与 通 道 给 定 电 路 、电 流 过 零 选 通 电 路 和 过 零 触 发 互 锁 等 逻 辑 处 理 电 路 ,有 效 地 防 止 了 晶 闸 管 误 触 发 现 象 的 发 生 。 样 机 测 试 输出 电 压 和 电 流 波 形 完 整 连 续 无 畸 变 ,稳 压 度 高 ,具 有 成 本 低 、响 应 速 度 快 、调 试 简 单 、晶 闸 管 承 受 的 冲 击 电 流和 电 压 低 ,以 及 工 作 稳 定 等 优 点 。     

基于SMA驱动模块的仿生水母机器人

通过对海月水母的仿生性研究,设计制作了一款仿生水母机器人。为实现水母钟状体的收缩与释放动作,基于形状记忆合金(SMA)丝设计了一款新颖的具有类似于人工肌肉功能的驱动模块,详细描述了该模块的结构参数和制作工艺,并对其电气特性进行了测试研究。仿生水母机器人由6组SMA驱动模块辐射对称组装构成,采用了基于中枢模式发生器(CPG)网络的仿生控制方式,实现了水母机器人三维空间内多模式游动。最后,针对水母机器人不同的运动模式进行了多组实验,水母机器人游动数据验证了控制模型的有效性。     

无人驾驶车辆路径跟踪控制预瞄距离自适应优化

基于道路信息,使用驾驶员预瞄模型产生执行器输入是无人驾驶车辆在路径跟踪中使用的主要方法之一,但对于车速较高与转弯半径小等工况,模型误差会导致较差的驾驶舒适性,车辆甚至失去稳定性。为提高无人驾驶车辆路径的跟踪精度,同时兼顾转向频度和车辆稳定性,提出基于粒子群多目标优化（Particle swarm optimization,PSO）算法的预瞄距离自适应驾驶员模型,并将之应用于路径跟踪控制。首先,基于单点预瞄偏差模型,采用滑模变结构设计转向控制器;其次,以路径跟踪精度、转向频度和车辆稳定性为综合性能指标,设计了PSO优化算法,实现了驾驶员模型预瞄距离的自适应寻优。最后,在搭建的CarSim-Simulink联合仿真平台与台架试验上,对所提出的预瞄距离自适应驾驶员预瞄模型进行了仿真和硬件在环试验验证。结果表明,经优化后的预瞄距离能够适应不同车速和道路曲率,驾驶员预瞄模型能兼顾路径跟踪精度、转向频度和车辆稳定性等需求。预瞄距离自适应驾驶员模型结合道路与车速信息,增大对路况与车况适应性,为无人驾驶车辆路径跟踪控制提供可靠的输入。     

基于期望横摆角速度的视觉导航智能车辆横向控制

针对采用传统位置偏差控制方法的车道保持系统横向控制精度不高以及鲁棒性差等问题,提出一种跟踪期望横摆角速度的车辆横向控制方法。在车辆当前行驶位置和道路预瞄点之间实时规划逼近目标路径的虚拟路径,同时分析当前时刻车辆以无偏差形式沿此虚拟路径行驶时决定车辆行驶位置的横摆角速度及速度之间的关系。结合车辆道路相对位置及车身状态信息,设计期望横摆角速度生成器。基于7自由度非线性车辆动力学模型,设计滑模控制器跟踪期望横摆角速度,使得车辆稳定地跟踪目标路径。根据车道线宽度和边缘点数量统计进行边缘检测,能有效识别模糊车道边缘和抑制噪声,并通过对消失点的检测来有效去除非车道线的干扰。仿真及试验结果表明,与传统的位置偏差控制方法相比,期望横摆角速度法不仅能提高车辆横向控制的精确性且跟随偏差随车辆速度及道路曲率的变化波动范围小,具有很好的鲁棒性和自适应性。     

智能汽车路径跟踪混合控制策略研究

针对传统单一控制算法无法有效协调智能汽车不同转向工况下横向控制性能要求的问题,根据智能汽车在高速和低速转向工况下呈现出的系统特性差异,设计了一种基于PID控制和模型预测控制的智能汽车路径跟踪混合控制策略。该控制策略在低速模式下采用PID控制,在高速模式下则采用模型预测控制,通过车辆速度确定路径跟踪控制模式,进而设计带稳定监督的控制模式切换机制,实现了横向控制系统的平滑切换。基于Carsim和MATLAB/Simulink仿真平台对所设计的智能汽车路径跟踪混合控制策略进行了仿真验证,在此基础上,进一步完成了实车试验。仿真和实车试验结果表明,所设计的混合控制策略能够保证智能汽车不同速度下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度、实时性和车辆行驶稳定性。     

Design,implementation, and test of skid steering-based autonomous driving controller for a robotic vehicle with articulated suspension

This paper describes an autonomous driving control algorithm based on skid steering for a Robotic Vehicle with Articulated Suspension (RVAS). The driving control algorithm consisted of four parts: speed controller for following the desired speed, trajectory tracking controller to track the desired trajectory, longitudinal tire force distribution algorithm which determines the optimal desired longitudinal tire force and wheel torque controller which determines the wheel torque command at each wheel to keep the slip ratio below the limit value as well as to track the desired tire force. The longitudinal and vertical tire force estimators were designed for optimal tire force distribution and wheel slip control. The dynamic model of the RVAS is validated using vehicle test data. Simulation and vehicle tests were conducted in order to evaluate the proposed driving control algorithm. Based on the simulation and test results, the proposed driving controller was shown to produces satisfactory trajectory tracking performance.     

水下机械臂运动空间分析与轨迹跟踪算法优化

针对水下机械臂动力学模型不确定和未知外界干扰问题,采用基于HJI理论的径向基函数神经网络自适应控制算法对水下机械臂进行控制。首先,以水下六自由度机械臂为例,基于D-H法则对水下机械臂的运动学进行分析,通过仿真验证该方法的正确性;接着,基于蒙特卡洛法构建水下六自由度机械臂的运动空间云图,真实反映水下机械臂的运动空间;然后,以二自由度水下机械臂为例,设计基于HJI理论的RBF神经网络自适应控制器,利用神经网络的万能逼近原理逼近不确定干扰项,考虑到神经网络逼近存在误差,将逼近误差看作外界干扰项并通过HJI理论对逼近误差在线评价,评价系统对干扰项的抑制能力,并采用自适应算法在线估计网络权值,加快系统收敛;最后,通过仿真可知,该机械臂能较好地完成轨迹跟踪。     

基于电磁耦合无级变速器的混合动力车传动控制

研究基于电磁耦合无级变速器的混合动力传动系统,分析其基本原理和功率流模型,并对电磁耦合无级变速器的变速比控制目标、工作模式和控制策略进行详细研究,同时设计适用的整车传动控制器框架。为了研究混合励磁的动态控制效果,对混合动力汽车在低速大负载和高速工况下进行初步动力性仿真。通过仿真,分析车速跟踪的控制效果、发动机转速跟踪控制效果、电池组荷电状态的变化曲线、电磁耦合无级变速器的转速和转矩、发动机输出功率、电池组输出功率和行驶阻力功率等的变化规律,并得出直流励磁电流和电磁耦合无级变速器的磁链观测值变化规律。     

电机发电特性优化再生制动控制策略的方法

电动汽车制动力的分配策略对整个系统能量回收效率有重要影响,分析了传统再生制动模糊控制策略的优缺点,并结合电机变速变负载的发电特性,对模糊控制策略进行改进,首先建立了电机转速、电池SOC、制动强度与再生制动力矩之间的模糊控制算法,并将模糊控制器输出进行等量划分,然后依据电机发电效率MAP图,设计了最大功率跟踪算法中的变搜...     

用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法

提出一种用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法。建立了驾驶机器人车速跟踪多机械手/腿控制模型,在此基础上设计了驾驶机器人车速跟踪协调控制器,通过油门/离合器协调控制器实现了车辆的平稳起步和平顺换挡,通过发动机/制动器切换控制器实现了驾驶机器人对给定车速的准确跟踪。实车试验结果表明,提出的方法能合理地协调控制驾驶机器人的油门、制动、离合机械腿和换挡机械手,实现对目标车速的跟踪控制,驾驶机器人完全能够代替试验人员进行各种汽车试验。     

大模型不确定性下的汽车纵向加速度控制

针对汽车纵向动力学模型存在较大不确定性的问题，提出了一种基于鲁棒控制理论的多模型分层切换控制方法。在分析汽车纵向动力学特性基础上，用4个乘性不确定模型描述对象，并应用鲁棒控制理论设计控制器集合。考虑鲁棒控制理论特点，设计了一种基于不确定性估计的切换指标函数，实现了汽车纵向加速度多模型分层切换控制。理论分析和实验表明，提出的方法在模型具有大不确定性时可以对加速度进行有效控制，系统具有良好的跟踪性能，稳态误差小于0．1m／s^2。