鲁棒卡尔曼滤波下的图像雅可比矩阵带时延补偿的估计

传统的图像雅可比矩阵估计的方法没有考虑时延因素,因此具有较大的估计误差.为补偿时延带来的影响,提出一种鲁棒卡尔曼滤波的方法,实现时延情况下当前时刻特征点在图像空间中位置和速度的估计,进而得到时延情况下较为准确的图像雅可比矩阵的估值.具体说,特征点在图像空间中当前时刻位置和速度是首先用卡尔曼滤波的方法估计的,但观测噪声的描述却采用了马尔科夫链模型,由此产生了过程噪声和观测噪声的互相关,传统卡尔曼滤波受限.为此,我们引入滤波修正向量并重新定义过程方程及观测方程,结合卡尔曼滤波中噪声的数学特性,得到滤波修正向量消除互相关性,从而构建出鲁棒卡尔曼滤波模型;其次,针对鲁棒卡尔曼滤波模型中存在的无法获得时延期间的观测向量的问题,提出利用多项式拟合出这部分观测向量,该多项式的选取综合考虑了特征点的位置、速度、加速度、加速度的变化率对于特征点轨迹的影响,与实际情况相符;最后,由预测出的当前时刻特征点在图像空间中的位置和速度,实现时延情况下图像雅可比矩阵较为准确的估计.仿真和实验结果验证了本文方法的可行性和优越性.

交流传动矢量控制系统时延补偿

系统时延的存在降低了矢量控制系统性能,对大功率低开关频率交流传动变流器性能影响尤其明显,当电机在中高速段运行时,可能导致系统的不稳定。针对此问题,本文分析了系统时延对于交流传动矢量控制系统稳定性的影响,提出了一种基于q轴电流误差的新型系统时延补偿算法。该算法克服了传统延时补偿方法的局限性,实现简单,较好地消除了延时引起的系统在中高速时电机电流振荡、转速摇摆等不稳定现象。最后,在110kW异步电动机交流传动矢量控制实验平台上验证了时延补偿算法的有效性。

基于预测控制的网络时延补偿策略研究

针对网络控制系统(NCS)中的时延问题,在分析网络时延特性的基础上,本文提出对系统采用预测控制策略进行时延补偿。为克服网络控制系统中时钟不易精确同步的问题,该策略用易于测量的网络往返时延代替不易单独测量的前向时延和后向时延,不但采用MATLAB/True Time仿真工具箱对实际系统进行了仿真研究,还使用网络实验控制平台对实际的电机控制系统进行了实验研究。仿真和实验结果表明,该策略可以对网络时延进行精确补偿,保证网络控制系统具有良好性能。

基于预测控制的NCS时延补偿算法

针对网络控制系统(networked control system,NCS)中随机时延导致系统性能下降的问题,利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)的最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)建立NCS中随机时延预测模型,精确预测未来时刻的时延;同时利用该预测算法预测的时延通过快速隐式广义预测控制算法对NCS随机时延进行补偿。仿真结果表明,PSO优化的LS-SVM算法对随机时延具有较高的预测精度,同时快速隐式广义预测控制算法可使系统的输出很好地跟踪参考轨迹,保证系统良好的控制效果。

网络控制系统的时延补偿策略研究

网络控制系统中由于通讯网络的引入而导致的网络时延对控制系统的稳定性和性能带来很大负面影响。对具有随机时延和系统噪声的一类网络控制系统进行了分析,设计了一种可以对随机时延进行补偿的状态观测器,该状态观测器可同时实现对噪声的滤波处理。根据文中的延迟补偿方法,研究了闭环系统的稳定性。通过实验研究,证实了提出的利用状态观测器进行时延补偿策略的有效性。

基于隐式PIGPC的网络控制系统时延补偿方法

网络控制系统的时延会导致系统性能下降,针对该问题提出一种基于隐式PIGPC的时延补偿方法。首先,通过历史时延数据,利用自适应变步长最小均方滤波算法对当前时刻的网络时延进行预测,将预测时延代替实际时延作为时延补偿控制器的参数。然后为改进隐式GPC的时延补偿效果,提出具有PI结构的隐式PIGPC算法。隐式PIGPC不必递推求解Diophantine方程,可节省在线计算时间,并且把PI的反馈结构与GPC的预测功能结合起来,改善了控制器的性能。利用隐式PIGPC设计控制器,结合预测时延完成基于隐式PIGPC的网络时延补偿控制器的设计,并对时延补偿算法的稳定性进行了分析。最后的仿真实验表明隐式PIGPC对网络控制系统时延具有良好的补偿效果,同时具有较少的运算时间。

带有时延补偿的图像雅可比矩阵估计方法

提出一种新的带有时延补偿的图像雅可比矩阵在线估计方法,用于存在时延的无标定视觉伺服系统.传统的图像雅可比矩阵估计方法没有考虑时延影响,从而产生较大的估计误差.为了补偿时延,本文采用局部拟合方法估计图像雅可比矩阵,以获得当前时刻更准确的图像雅可比矩阵估值,并可对图像预补偿.本文以无标定的移动机器人和视觉传感器为实验对象,仿真和实验表明该方法改善了系统的动态性能,减小了稳态误差,从而验证带有时延补偿的图像雅可比矩阵估计方法的可行性和有效性.

基于网络的机械臂远程控制平台设计与时延补偿

随着网络传输中不确定时延研究的深入,使基于网络的远程控制系统的应用成为可能。采用Winsock API,在Windows系统中设计并实现了具有绘图功能的二自由度机械臂系统基于网络的远程控制平台,通过在单条指令循环环境下考虑网络时延对系统同步的影响,设计了相应的同步补偿算法并验证了其有效性。提出等效时延的概念和时延分离补偿思想,以及对不同情况下机械臂系统性能的改进方案。该平台的设计思路对于其他机器人远程控制系统具有借鉴意义。

单输入网络化控制系统的时延补偿滑模控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延问题,提出了一种离散滑模控制方法。基于一类线性时不变被控对象的单输入网络化控制系统离散模型,构造了具有时延补偿的滑模面。通过系统状态预估及对状态运动的分析,设计了可以完全消除系统抖振的滑模控制器。李亚普诺夫方法证明了该控制器能使系统状态在不产生抖振的前提下收敛于滑模面,并保证系统的渐近稳定,同时不要求网络诱导时延小于一个采样周期。以位置伺服系统为对象的仿真实例验证了该设计方法的有效性。

基于观测器的CAN网络在线时延补偿策略

网络时延问题是网络控制系统中的主要问题。为了解决网络时延给控制系统带来影响的问题,首先分析网络时延的产生及其可能的取值特性,在网络时延统计特性信息的基础上,从通信技术和控制技术相结合的角度出发,提出了一种基于观测器的在线时延补偿方法。通过CAN bus网络控制实验平台,分析了该补偿方法的有效性。实验结果表明,在网络延迟大的控制系统中该策略仍具有良好的控制效果。

基于时延补偿的移动机器人动态避障方法

为提高自主移动机器人的动态避障能力,提出以视觉信息为决策依据,通过时延补偿提高机器人对障碍物定位精度局部动态避障方法.在避障过程中无需考虑障碍物的运动速度和运动方向,更加适用于机器人在未知或部分未知环境下的路径规划.实验表明,这种方法是可行而有效的.

一种基于区间分割的网络控制系统时延补偿方法

网络控制系统中的时延是影响系统稳定性和动态性能的一个关键因素.本文在对网络时延进行大量测量分析的基础上,通过改进传统网络控制系统结构,提出了基于区间分割的时延补偿方法.仿真结果表明该方法可以显著改善网络控制系统的性能.*

激光陀螺POS惯性数据滤波及时延补偿

激光陀螺作为位置姿态测量系统(POS)的核心传感器,其精度直接决定激光陀螺POS系统精度,围绕机抖激光陀螺信号去噪的需求,基于FIR滤波器建模的方法,设计了FIR数字低通滤波器;针对滤波器导致的信号延迟问题,根据FIR数字滤波器群延迟特性建模,提出了激光陀螺POS数据时延补偿方法。静态实验结果表明,设计的FIR数字低通滤波器降低了激光陀螺抖动噪声功率达80dB。进一步通过飞行实验表明,提出的方法降低了激光陀螺POS系统姿态角误差,与POS/AV510相比航向角误差由0.017°降低到0.01°,俯仰角误差由0.007°降低到0.005°,横滚角误差由0.016°降低到0.005°,满足了机载InSAR对激光陀螺POS精度要求。

子带时延补偿法降低去斜脉冲压缩的副瓣电平

线性调频去斜体制中,去斜后频率与目标距离成正比,不同目标距离的回波时延不一样,由于各个单频脉冲在时间上不对齐,对观察区两侧的回波作统一时域加权后,加权的不对称,导致高的副瓣,该文通过子带滤波器组在每个子带内实现时延补偿,多通道综合后加权可大大降低副瓣电平。

基于改进型JGPC的网络系统随机时延补偿

针对网络控制系统中普遍存在的随机时延和数据丢包等会导致系统的控制性能下降甚至不稳定的问题,采用一种新的时延补偿控制算法.首先建立了网络时延的自回归模型并采用最小均方算法对随机时延进行在线预估,然后采用一种新的改进型的JGPC控制算法对网络时延进行补偿.采用该算法较GPC具有好的实时性、系统鲁棒性和稳定性.仿真实验结果表明,该方法能很好地对网络时延进行补偿,能够得到满意的控制效果.

带时延补偿的模糊广域阻尼控制分析与设计

研究了存在网络通信时延的电力系统的广域阻尼控制问题。首先从理想传输情况出发,设计基于Mamdani方法的模糊逻辑广域阻尼控制器;然后考虑时延对控制效果的影响,在控制器中引入模糊输入,设计带时延补偿的模糊逻辑广域阻尼控制器。时延补偿增加了控制器设计的复杂性,因此在保证系统性能无显著降低的条件下,对其模糊规则数进行简化。以4机2区域测试系统为例,利用Matlab/SimPowerSystem和TrueTime进行仿真分析,结果表明,与模糊逻辑广域阻尼控制器和传统的广域阻尼控制器相比,所设计的具有时延补偿的模糊逻辑广域阻尼控制器能有效地抑制时延对系统稳定性造成的影响。

超宽带信号数字预失真时延补偿算法

数字预失真(Digital Pre-Distortion,DPD)是功率放大器(Power Amplifier,PA)线性化校正的主流技术之一。DPD两路激励信号间的时延是影响预失真算法稳定性的主要因素。针对DPD系统中信号间因采样而导致的时延模糊问题,基于最优化插值计算理论,在信号幅度互相关函数时延估计算法的基础上,提出了一种二次线性拟合的信号分数采样间隔时延估计算法。由该算法的数值分析结果可以看出,当DPD两路激励信号间的分数采样间隔时延在[-T_(s)/2,+T_(s)/2]时,使用二次线性拟合分数时延估计算法所获得时延估计值与理论时延值之间的最大误差不大于0.03 T_(s)。同时,给出了具有信号时延参数的“插值”滤波器实现的DPD激励信号间的时域补偿方法,数值分析结果表明,采用所提的信号时延补偿算法可以获得不大于搜索法可实现的信号误差矢量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)。所提算法具有易于数字化实现等优点。

基于LMI的网络控制系统时延补偿策略

网络控制系统中由于通讯网络的引入而导致的网络时延对控制系统的性能带来很大的负面影响,针对一类具有时变网络诱导时延和噪声污染的不确定网络控制系统,研究了一种可以对时变时延进行补偿的鲁棒H∞控制器的设计问题。通过引入两个附加的松弛矩阵使Lyapunov矩阵和系统矩阵得到分离,得到了一个新的时延补偿鲁棒H∞性能判据,并基于该判据给出了不确定系统的鲁棒H∞状态反馈控制器的设计方法。设计的控制器不但保证闭环系统的二次稳定性,同时使系统的H∞范数小于一个给定的衰减水平γ。并且设计了一个迭代算法来得到问题的优化解。通过一个算例验证了所提出的时延补偿策略的可行性和优越性。

动态矩阵控制在网络时延补偿中的应用研究

在网络控制系统中,随机传输时延大大降低了系统的控制性能,并导致系统的不稳定。针对以太网在网络控制系统中的随机传输时延问题,提出了一种基于DMC的NCS时延补偿控制方案。该方案采用DMC算法设计控制器,同时通过网络时延补偿器和动态缓冲器整定控制量,使系统输出能迅速跟踪突变输入。利用TureTime工具箱进行仿真实验,结果证明了该算法在处理网络控制系统的时延问题时具有有效性和可行性。

带时延补偿的图像雅可比矩阵在线估计方法

传统的在线估计图像雅可比矩阵的方法没有考虑时延因素,因此具有较大的估计误差。为了补偿时间延迟,提出一种新的带时延补偿的图像雅可比矩阵估计方法。该方法利用卡尔曼滤波估计特征点在图像空间中当前时刻的位置和速度,进而计算当前时刻较为准确的图像雅可比矩阵估计值。仿真和实验结果表明,该方法显著地提高了系统的性能,从而验证了提出的带时延补偿的图像雅可比矩阵在线估计方法的可行性和优越性。