基于遗传算法的水面无人艇操纵响应模型参数辨识仿真研究

为实现水面无人艇(Unmanned Surface Vessel, USV)的操纵性预报,针对USV二阶非线性操纵响应模型,提出了一种基于遗传算法(Genetic Algorithms, GA)的辨识方法用于辨识模型参数。首先在仿真平台采用龙格库塔法(Runge-Kutta)开展Z型操纵仿真实验,基于差分离散法设计辨识模型,构造辨识模型适应度准则函数,初始种群在经过数代选择、交叉、变异后逐渐收敛至最优解,通过其收敛值计算模型辨识结果。辨识结果在精度和收敛性上均优于粒子群(Particle Swarm Optimization, PSO)算法,且在仿真试验情况下最大辨识误差率为4.19%,仿真试验验证了辨识结果的有效性和泛化性。GA是一种有效的高精度辨识算法,且辨识精度优于PSO算法,辨识结果能有效预报水面无人艇的操纵性。

基于多目标粒子群-人工势场法的无人艇局部航路规划

针对无人艇在执行作战任务过程中,需要临机调整局部航路以实现紧急避障的需求,提出一种基于多目标粒子群-人工势场法的无人艇局部航路规划方法,首先针对传统人工势场法极小值问题,提出一种目标平移法进行改进,能够引导无人艇跳出局部极小值区域,并采用多目标粒子群算法对改进后的人工势场法参数进行优化,设计出基于航路危险系数、路径长度系数、路径转向角系数的多目标代价函数,实现了人工势场法参数快速、自主、最优调整。最后,通过不同工况下的仿真试验,验证了所提算法的有效性。

基于极大似然法的高速无人艇操纵响应模型参数辨识

高速水面无人艇操纵性预报精度取决于其运动模型中的参数获取精度,针对传统扩展卡尔曼滤波算法难以获取较高精度的模型参数问题,提出一种采用极大似然法辨识获取无人艇操纵运动2阶非线性响应模型参数的方法。基于某无人艇响应模型参数进行20°Z形仿真实验,采集艏向角和舵角变化数据,根据辨识原理与前向差分法设计一种极大似然辨识方法,通过辨识获取了模型参数。进一步研究发现在极大似然法辨识过程中部分参数有参数漂移现象产生,分析得到参数漂移产生的原因在于使用差分法处理Z形实验数据时忽略了舵角变化率的影响。采用正弦仿真实验数据结合极大似然法进行改进辨识研究,其舵角变化率可直接对舵角求导得到。针对极大似然法与扩展卡尔曼滤波算法的辨识结果展开操纵运动仿真实验。实验结果表明:通过极大似然法辨识获取的参数比传统卡尔曼滤波算法能更精确地预报无人艇的操纵运动,且基于正弦仿真实验数据辨识能有效解决极大似然法的参数漂移,从而为极大似然法辨识结果提供更高的精度。

基于UKF的无人艇操纵响应模型的参数辨识

为解决无人艇(unmannedsurfacevessel,USV)的操纵性预报问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波(UnscentedKalmanFilter,UKF)的辨识方法用于获取无人艇二阶非线性操纵响应模型参数.首先在Matlab平台上进行20°Z形仿真操纵实验,基于差分法对辨识模型离散化,运用设计的UKF算法展开辨识,并分析其辨识过程中的收敛性,将辨识结果在实验室平台上进行10°,20°和30°半物理仿真正弦和Z形操纵性实验.结果表明,UKF是一种有效的辨识算法,辨识结果能有效的预报无人艇的操纵性预报.

基于PSO的无人艇操纵响应模型参数辨识结果优化

为解决无人艇操纵性预报问题,基于无人艇二阶非线性响应模型,采用差分离散法设计辨识模型,在Matlab平台上采用四阶龙格库塔法进行20°Z形操纵仿真实验,利用采集的数据基于递推最小二乘算法辨识响应模型参数,并基于此辨识值提出采用粒子群算法做进一步优化,基于正弦操纵运动数据作为适应度函数数据源,优化后的各个参数精度均较以前有所提高,最后基于优化前后的辨识参数结果开展10°,20°及30°Z形、正弦以及回转仿真操纵运动,验证了利用粒子群算法能优化递推最小二乘算法的辨识结果,其优化结果能精确预报无人艇的各种操纵运动.

基于回弹补偿法的板材成形加工

对水火弯板和冷弯成形进行对比,明确冷弯成形的优缺点,对冷弯成形的回弹现象进行介绍。在描述回弹现象的过程中,提出一种新的曲率半径实时测量方法,引出回弹补偿法的概念。利用目前学者研究回弹时提出的回弹预测公式,得出材料精确的属性参数。用测量的物理量精确表示板材精确成形加工所需的过弯加工补偿量。分析结果表明:这种方式可大幅提高板材的加工速度和精确度。

基于补偿算法的板材滚弯成型回弹量控制研究

根据板材加工成型的过程,研究板材弯曲回弹的特点,建立了基于上述情况的回弹补偿因子模型。实验结果表明,回弹补偿因子的加入能有效的减少因回弹而导致曲率误差带来的损失。

基于扭转模块的新型板材滚弯加工方法

目前板材滚弯成形加工工艺所使用的弯板机依据3点成圆原理,通过改变辊的相对位置对板材进行压力滚弯,易造成过度弯曲、精度低、剩余直边过长、人工对样效率低等问题。以现有弯板机工作原理为基础,创新设计使用施加弯矩的方法代替传统扭转式四辊弯板机压弯的工作原理,结合与功能相适应的结构设计,建立三维几何模型进行虚拟仿真,对加工方案进行验证,并建立实体模型对加工方法进行验证。