具有避碰和连通性保持的多USV分布式事件触发编队控制

[目的]为解决水面无人艇(USV)编队控制中的实际需求,提出一种具有避碰和连通性保持功能的分布式事件触发编队控制方法。[方法]针对海洋环境扰动和系统模型的不确定性等因素设计扰动观测器;针对编队实现过程中USV间可能发生碰撞和丢失通信连接的问题,基于人工势场函数法设计具有避碰和连通性保持功能的编队控制器;为减少USV控制器的执行频率,设计分布式的事件触发机制,使每个USV根据局部信息来独立决定其控制器的执行时刻。[结果]理论分析证明了编队误差的一致最终有界性,且事件触发机制不存在Zeno行为。仿真结果验证了所设计的控制方法能够显著减少USV控制器更新次数并可实施避碰操作及保持连通性。[结论]研究成果可保证USV编队控制的顺利安全完成,同时减轻USV在复杂海洋环境下的控制机构损耗。

基于传感器网络的海洋水质监测及赤潮预报系统的设计

针对海洋环境变化快、水质检测难度大的问题,通过建立传感器网络,得到更为准确的水质模型,研发了基于传感器网络的海洋环境监测与预报系统,该系统可实现对海洋水质的在线和离线分析以及对未来水质的预测和预报。系统包含数据采集子系统和数据处理子系统,分别实现海水水质要素的采集、水质监测浮标的位置定位和水质分析分类等功能,两者通过GPRS进行通信。实验结果显示,该系统运行良好,具有较高的可靠性,在赤潮等影响海洋水质的事件发生时,该系统可对相关事件的发展变化进行实时跟踪监测和预报,对预防海洋水质灾害的发生具有积极作用。

亚临界气体喷射器的设计计算

计算气体压缩喷射器可达到喷射系数的研究已很成熟,但对亚临界气体喷射器可达到喷射系数,大多采用气体喷射压缩器的方法进行计算。针对亚临界气体喷射器的特性,给出了3种计算方法:气体喷射压缩器计算方法;喷射泵计算方法;气体喷射器计算方法。研究表明:对膨胀比和压缩比都小于临界压力比的亚临界气体喷射器,膨胀比较大时,工作介质的弹性影响不能忽略;压缩比较小时,引射介质的弹性影响应该忽略;进而得出在膨胀比和压缩比都接近临界压力比时,适宜采用把工作介质视为弹性,引射介质视为非弹性的气体喷射器计算方法;而在膨胀比和压缩比都非常小且接近于1时,应该采用把工作介质和引射介质都视为非弹性的喷射泵计算方法。

级联触发策略下非结构化道路的自主卡车队列控制

本文针对非结构化道路上自主卡车队列系统的控制问题进行研究,设计一种基于级联触发的控制器,有效提高复杂工况下的卡车队列系统性能.首先,建立不依赖于道路结构的纵–横耦合卡车队列系统模型,该模型涉及复杂环境下车辆存在故障(包括执行器、传感器的失效故障以及随机网络故障)影响.其次,为降低燃油消耗,设计了基于自触发和事件触发的级联触发控制器,并利用李雅普诺夫方法证明了系统的闭环稳定性.此外,通过对系统Zeno行为的分析量化,得到了触发时间间隔的下界值,保证了算法的实际应用性.本文为了实现卡车系统队列稳定性控制目标,进一步给出了控制器设计限制条件.最后,仿真结果表明,所提出的控制方法不但能保证单车渐近稳定以及队列稳定,还能有效减少执行器更新频率,提高燃油经济性.

基于预测窗的轮式移动机器人最优避障避碰算法

针对非线性轮式移动机器人的避障以及多机器人间的相互避碰问题,提出了一种基于预测窗的避障避碰算法.首先为了便于预测碰撞的发生,通过反馈线性化将非线性的机器人运动学模型转化成线性模型;然后根据线性模型预测会导致机器人发生碰撞的所有相对虚拟加速度变化量集合,称之为加速度变化障碍.基于此,为每个机器人构造既能躲避障碍物又能相互避碰的可行加速度变化集合.然后通过优化指标函数求得最优虚拟加速度变化量,最后将其转换成机器人的实际控制量.这种算法与现有的相比,可使机器人在避障或避碰过程中的行驶方向角、线速度的变化幅值更小,角速度和线加速度的变化更为平顺,而且运行所用的平均时间更短.仿真结果演示了所提出算法的有效性和相对于已有方法的优势.

纳米材料中纳米粒子团聚的原因及解决方法

纳米材料由于其具有特殊的性能而被广泛应用,但纳米粒子的团聚一直是困扰纳米材料制备和应用的关键问题。本文介绍了纳米粒子团聚的原因,叙述了纳米粒子的分散过程,重点分析了纳米粒子的分散机理和纳米粒子的分散技术。希望能为纳米材料的大规模生产和应用提供一定的理论基础。

时隙ALOHA协议下的网络化控制系统协同设计

针对网络化控制系统中信道容量有限的问题,本文提出一种基于时隙ALOHA通信协议的控制与通信协同设计方法.将控制系统的采样周期划分为若干等长度的时隙,在每个时隙中,系统的分布式传感器通过时隙ALOHA 协议来随机竞争接入网络.由于在不同的采样周期各个传感器的接入状态不同,整个状态反馈控制系统将在若干子系统之间进行切换.据此,本文建立了离散的切换系统模型,并利用分段李雅普诺夫函数方法和平均驻留时间技术得到了能够保证系统指数稳定的充分条件.然后,给出能够保证控制系统稳定所需的信道吞吐率的界限,进而得到了时隙ALOHA协议中的最大重传次数与控制系统衰减率的定量关系.通过上述方法,本文建立了控制-通信协同设计的框架结构,可将控制器的增益矩阵和时隙ALOHA通信协议进行协同设计.最后,通过仿真验证了本文所提出的协同设计方法的有效性.

MAUV协同搜索多智能目标的路径规划

本文针对复杂水下环境中多自主式水下机器人(MAUV)协同搜索多个智能目标这一重要课题展开研究.首先,利用马尔科夫链建立智能目标的决策状态转移模型的同时考虑了智能目标决策与行动的对应关系,并结合不同光照反射强度下传感器探测概率受限模型,设计新的目标概率图更新策略.然后,结合MAUV系统的约束条件和搜索效率建立实时适应值函数.接着,本文提出一种改进的多狼群算法(IMWPA)搜索策略,包括:1)利用人工势场法调整步长因子,使启发式算法更加适应探索过程.2)设计多狼群嚎叫环节,建立了狼群间的信息交流渠道.3)提出新的狼群淘汰更新机制,保障了人工狼多样性的同时避免算法趋于完全随机.最后,通过MATLAB仿真实验对比验证了本文算法的可行性及优越性.

节能技术在马鞍山新农村建设中的可行性分析

在对安徽省马鞍山市博望镇农村住宅耗能调研基础上,对屋面结构、房屋材料及门窗材料的建筑节能技术在该镇新农村建设上进行了探讨分析,结果表明,与现有普通住宅相比,采用这三种节能技术,在经济性、住宅舒适性和环保上具有明显优势。

商品房现浇板裂缝成因及控制措施

商品房钢筋混凝土现浇板裂缝是影响房屋质量的主要危害之一。裂缝多出现在矩形建筑物的4个外角楼板，平面不规则的凹凸角楼板，裂缝长短不一，多呈45度角裂缝，有的甚至贯穿房间内的楼板。现浇板裂缝影响很大，经常引起商品房住户的投诉，当裂缝赔偿达不到住户要求时，甚至引起上访、群访事件。本文简要分析商品房现浇板裂缝产生的原因，从质量监督的角度，探讨控制现浇板裂缝的措施。

基于准最大最小模型预测控制的AUV视觉对接

针对六自由度自主式水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)视觉对接这一重要课题,提出一种基于融合深度信息的改进准最大最小模型预测控制(quasi-min-max model predictive control,QMM-MPC)方法,有效提高复杂水下视觉伺服对接系统性能.首先,针对水下AUV视觉由于能见度低导致深度信息存在不确定性的影响,建立新的六自由度AUV视觉伺服模型;然后,结合AUV运动和图像特征运动的测量数据,设计在线深度估计器,同时提出结合多李雅普诺夫函数的QMM-MPC算法,通过求取凸多面体中各顶点不同上界值,降低传统QMM-MPC算法中单李雅普诺夫函数上界所带来的强保守性;最后,通过仿真验证所提出方法的有效性和优越性.