基于多传感器融合的系统自我定位与地图重建

在图优化框架的基础上,设计多传感器融合方案和有效的优化方法,提出一套具有鲁棒性的定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)方案,能够有效应对室内外复杂环境。进一步发展激光-视觉后端建图融合方法,构建具备全新地图表达形式的点云网格化地图。同时使用低成本传感器,设计实现基于多传感器融合的高性能低成本背包扫描系统,整体完成在未知环境中的自我定位和稠密建图,且在低性能CPU设备上将长时间运动带来的每100 m的轨迹误差平均降低至厘米级。提出的基于多传感器融合方案,在精度、算力消耗上能够匹配现有主流方案,对获取各种环境条件下的系统准确定位结果和丰富的空间信息具有重要意义。

大空域机动巡航导弹的模糊PID控制器设计

针对大空域机动巡航导弹下降转平飞过程中出现的强非线性特点,在俯仰通道设计了模糊PID双模控制方案。以高度误差和该误差变化量为输入,以高度误差为阀限,在高度误差较大时采用响应迅速的模糊控制器,较小时采用稳态精度较高的PID控制器。最后通过仿真表明通过该方案所控制的弹道符合方案弹道,满足设计指标要求。

自动控制原理教学改革的探索与实践

该文针对自动控制原理课程的特点和当前教学中存在的问题,探索了课程教学的改革思路及措施。提出"大例子"贯穿整个实验课程的教学方式,将抽象的课本概念和分析方法切实应用到工程实例中。以"四旋翼高度控制系统"为例,展示了控制系统模型化、自动控制系统时域分析法、根轨迹分析法及PID控制器设计、系统稳定性分析等主要内容的具体实施过程。其仿真结果被用于四旋翼实物平台,以培养学生解决实际工程问题的能力。

基于变结构理论的巡航导弹复合控制

针对大空域巡航导弹在飞行过程中的执行机构饱和问题,设计了变结构控制律.通过李亚普诺夫稳定性理论,证明了控制器的稳定性,利用矩阵理论为工具,证明了系统的鲁棒性.根据变结构控制律的自然分解特性,将控制器分解的常规项部分利用俯仰舵来实现,将控制器分解的符号项部分利用发动机尾喷管来实现,这使复杂的控制律在工程上变得简单.仿真表明,所设计的控制律能避免执行机构的饱和问题,使各项指标满足系统设计要求.

基于四轴运动控制教学平台的多元实践体系改革

针对高等教育教学中重理论、轻实践,未注重学生创新能力以及综合能力培养等问题,设计了一款可模拟实际工业检测分类装置的运动控制教学平台。该平台不但能够很好地模拟实际的工业场景,实现基本的运动控制功能,还具有很好的开放性和可扩展性。运动控制教学平台既可用于随堂常规实践,也可用于注重学生创新能力及综合思维能力培养的课程设计和毕业设计,形成多元化的实践教学体系。在加深学生对所学知识理解的基础上,充分锻炼他们的创新能力、解决问题的能力以及工程实践能力,培养真正适应于社会的工程应用型人才。

大空域导弹下降转平飞段控制器设计

在导弹大空域变化的下降段,通过在导航计算机中预装分段常数的俯仰舵变化规律,在保证导弹大空域变化的快速性的同时,使导弹下降段末端不至于过冲太大而入水;针对下降转低空巡航的过渡段表现出的强机动及难预知特点,设计了模糊增益控制器,从而使过渡段弹道比较平滑,拉起过程仅出现一个超调,平飞过程平稳。比较了采用模糊增益控制器进行过渡段控制与采用固定参数控制器进行过渡段控制时俯仰舵偏角及飞行攻角的变化规律。仿真结果表明,采用该控制方案所得到的飞行弹道符合方案弹道,各项指标满足设计要求。

弹跳机器人三维仿真示教平台设计

设计了一种机器人三维仿真示教平台,以单足弹跳机器人作为研究对象和可视化模型。该仿真平台成本低廉、用户操作简单且界面交互性较好,提供了3D模型加载显示模块、机器人运动学模块、三维场景漫游模块、通信模块、基于关键帧和插值算法的运动轨迹规划模块。该运动学仿真可以生成数值仿真曲线和三维仿真动画,并且能够进行用户交互式的运动轨迹规划。该仿真平台可以作为学生学习三维仿真技术的一个实验平台,使学生系统了解三维仿真过程,并且能够使学生对于机器人运动控制具有更加感性的认识,能够使学生更快的掌握相关知识,具有良好的示教演示意义和创新性。

基于增益协调方法的非线性控制器设计

为了寻求结构简单、易于进行稳定性分析的非线性控制器的设计方法,提出一种基于增益协调的非线性控制器设计方法理论。该控制器可以逼近很多复杂的非线性控制器,并具有相同的控制效果。该方法与模糊控制器的控制效果进行比较,说明了基于增益协调的非线性控制器简单、易于实现,同时更具便于调节的优点。同时基于李亚普诺夫稳定性理论,对例题中设计出的增益协调控制器的稳定性给予证明。结合某飞控系统舵机控制实例,说明了该方法的实用性。

基于VxWorks的小型四旋翼飞行器半实物仿真平台设计

四旋翼飞行器体积小、可悬停、机动灵活,已成为国内外的一个研究热点。为了更加有效便捷地对四旋翼飞行器的飞行控制进行实时仿真,设计了四旋翼飞行器半实物仿真平台。该仿真平台包括上位机、仿真计算机和四旋翼飞行控制器3个部分,四旋翼飞行器对象模型运行在实时仿真计算机中,将飞行控制器作为实物接入仿真回路,提高仿真的实时性和置信度。该半实物仿真平台可以分别对四旋翼飞行器的姿态控制、位置控制进行仿真,并可将仿真结果直接应用于实际飞行。

基于MATLAB和Gazebo的四旋翼飞行器联合仿真教学平台

为提升本科生的工程实践能力,设计了一套基于MATLAB和Gazebo的四旋翼飞行器联合仿真平台。该平台包括飞行器建模模块、控制算法设计模块和仿真结果显示模块。为适应不同的飞行场景,设计了三种具有不同功能的控制器。仿真结果采用了两种显示方式,在MATLAB中显示仿真数据曲线,进行实验结果分析;在Gazebo中显示三维仿真结果动画,使学生直观地看到控制效果。该仿真平台不但适用于教学过程,用以提升学生对系统建模与仿真及控制器设计的理解,对实际飞行器调试也具有指导意义。

大空域变轨巡航飞行器变结构控制律研究(英文)

针对超声速大空域变轨巡航飞行器在变轨过程中出现的系统矩阵摄动问题,给出了具有较强鲁棒性的变结构控制律。通过合理选取滑模面,使得设计的变结构控制律对由于飞行空域变化造成的系统矩阵的摄动具有不变性,从而保证了控制律的鲁棒性。通过对系统相平面的分析及李亚普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性。利用饱和函数来近似符号函数,对变结构控制律的抖振现象进行消除。最后给出了数学仿真校验,结果表明所设计的变结构控制律具有较强的鲁棒性。

基于指令分解的导弹复合控制方法研究

提出了直接力/气动力复合控制方案,在高空空气密度下降的情况下,采用发动机推力的补偿作用,从而保证俯仰舵舵面效率工作在线性区域内;对于直接力/气动力复合控制带来的输入控制多于输出被控的控制协调问题,设计了指令分解控制策略,当俯仰舵提供的气动力不足以维持平衡时,把这种控制维持在提供最大能力的位置上,启动发动机推力控制提供剩余的辅助力,这样就把两种控制变量的动态控制问题简化为单控制变量的动态控制问题。

单足弹跳机器人联合仿真教学实践

提出通过ADAMS软件建立单足弹跳模型,搭建ADAMS与MATLAB的联合仿真平台,阐述通过在仿真中实时观察机器人的运动过程,并结合模型反馈回的数据曲线,学生可以完成单足模型的腿部摆角控制实验、能量补偿实验等。

基于图论法的四旋翼三角形结构编队控制

针对四旋翼无人机编队控制,提出了一种基于图论法的四旋翼三角形结构编队.本文将四旋翼无人机编队整体视为一幅有向图,四旋翼为有向图中的点,四旋翼间的距离及通讯状态为有向图的边;结合Leader-Follower理论,通过相应的距离反馈控制律对领航者和跟随者设计不同的控制策略;进而使三架四旋翼无人机彼此间相对的距离收敛到一个稳定的值,最终形成一个固定的三角形结构编队.仿真研究和结果验证了本文提出编队控制策略的有效性和优越性.

基于遗传算法的微分方程延迟项的在线求解

介绍了延迟微分方程延迟项求解的必要性、在控制领域的特殊意义及当前求解方法存在的不足.在离散化过程中,通过取整函数的引入对延迟微分方程的延迟项进行处理.结合遗传算法对于多峰值问题求解上所具有的优越性,在全面分析延迟微分方程延迟项求解固有特性的基础上,提出了一种利用遗传算法在线求解延迟微分方程延迟项的方法,同时说明了求解过程中可能出现的野值问题并对这一现象加以分析,给出了野值的剔除方法.仿真数据证明了所提方法的可行性及优点.

注重知识的发现过程 全面实施素质教育

我们学习数学,不仅要学习它的结论,予以应用,还要学习其思想方法,来提高我们的逻辑思维能力,更要通过对数学的学习,提高我们的国民素质。传统的教学,重心偏向师,常是教师直接给出了结果或解决方法。其实每个知识点,都有其发现和发展过程。正如海德纳特所说:"所有有活力的思想,都有一个缓慢的发展过程,应给学生足够的时间。而向学生预示结果或解决方法,都会阻碍学生努力研究。" 一、在"注重知识的发现过程"这种指导思想下,存在着大量颇有成效的课堂模式。近日我拜读了左晓波老师的一篇文章,其中提出了名为"激疑探索法"的教学模式。这种模式,以激疑为准备、以探索为主线、以教师点拨概括为支点,充分发挥学生的潜能,调动其积极性,变传授式教学为研究式教学。其结构如下:

Consensus of high-order continuous-time multi-agent systems with time-delays and switching topologies

Consensus problems of high-order continuous-time multi-agent systems with time-delays and switching topologies are studied.The motivation of this work is to extend second-order continuous-time multi-agent systems from the literature.It is shown that consensus can be reached with arbitrarily bounded time-delays even though the communication topology might not have spanning trees.A numerical example is included to show the theoretical results.