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Multi-constrained model predictive control for autonomous ground vehicle trajectory tracking 被引量:22
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作者 龚建伟 徐威 +3 位作者 姜岩 刘凯 郭红芬 孙银健 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2015年第4期441-448,共8页
A multi-constrained model predictive control ( MPC ) algorithm for trajectory tracking of an autonomous ground vehicle is proposed and tested in this paper. First, to simplify the computa- tion, an active steering l... A multi-constrained model predictive control ( MPC ) algorithm for trajectory tracking of an autonomous ground vehicle is proposed and tested in this paper. First, to simplify the computa- tion, an active steering linear error model is applied in the MPC controller. Then, a control incre- ment constraint and a relaxing factor are taken into account in the objective function to ensure the smoothness of the trajectory, using a softening constraints technique. In addition, the controller can obtain optimal control sequences which satisfy both the actual kinematic constraints and the actuator constraints. The circular trajectory tracking performance of the proposed method is compared with that of another MPC controller. To verify the trajectory tracking capabilities of the designed control- ler at different desired speed, the simulation experiments are carried out at the speed of 3m/s, 5m/ s and 10m/s. The results demonstrate the MPC controller has a good speed adaptability. 展开更多
关键词 autonomous ground vehicle active steering control model predictive control trajecto-ry tracking
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空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法
2
作者 刘锋 刘鹏 《科技通报》 2024年第10期21-24,共4页
针对多无人机在协同编队飞行过程中通信信息利用率低,导致无人机轨迹规划效果差、效率低等问题,本文提出了一种空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法。利用A*算法改进一致性算法,对多个共同飞行的无人机实行任务分配,通过改进的一致... 针对多无人机在协同编队飞行过程中通信信息利用率低,导致无人机轨迹规划效果差、效率低等问题,本文提出了一种空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法。利用A*算法改进一致性算法,对多个共同飞行的无人机实行任务分配,通过改进的一致性算法实行轨迹规划。根据无人机航向角、飞行高度和速度等信息,对无人机进行编队控制,实现多无人机飞行协同控制。实验结果表明:所提方法避障效果较优,适用于各类对多无人机控制精度要求较高的工作。 展开更多
关键词 空地一体化 多无人机飞行 协同控制 任务分配 轨迹规划
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基于载机视觉信息的改进视线制导律设计
3
作者 张文稳 张成 +2 位作者 郑晨明 程润北 陈天乐 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2779-2788,共10页
针对无人机机载武器低成本精确打击的需求,提出利用机载光电吊舱获取制导信息、采用视线制导法进行制导律设计的方案。通过分析载机、导弹和目标的运动关系,建立了系统状态空间模型,基于反步法和滑模控制设计了改进视线制导律。对制导... 针对无人机机载武器低成本精确打击的需求,提出利用机载光电吊舱获取制导信息、采用视线制导法进行制导律设计的方案。通过分析载机、导弹和目标的运动关系,建立了系统状态空间模型,基于反步法和滑模控制设计了改进视线制导律。对制导律中无法由载机获取的参数进行了讨论,采用跟踪微分器提取视线角并估计视线角速度信息。数值仿真结果表明,在视线角存在噪声且导弹矢径拉偏的情况下,改进视线制导律仍可保证对地面目标的精准打击。与传统视线制导律相比,载机的运动方向不受限制,可在发射导弹后远离目标以免受到威胁,符合现实需求。 展开更多
关键词 视线制导 反步法 滑模控制 机载空地导弹 跟踪微分器
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动态可重构自适应无人车辆编队系统
4
作者 贾一飞 蒋朝阳 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3654-3673,共20页
为研究无人车编队系统的编队保持、队形重构及队形变换功能,提出一种混合式领航跟随策略,以降低对领航车的依赖并确保编队完整性。开发基于车间(Vehicle to Vehicle,V2V)通信的跟随车独立避障功能,并设计了实时管理编队成员属性并支持... 为研究无人车编队系统的编队保持、队形重构及队形变换功能,提出一种混合式领航跟随策略,以降低对领航车的依赖并确保编队完整性。开发基于车间(Vehicle to Vehicle,V2V)通信的跟随车独立避障功能,并设计了实时管理编队成员属性并支持人机交互的编队节点管理系统。提出一种三维空间下的三次样条曲线动态扩展轨迹规划方法,结合V2V通信获取前车位姿信息生成跟随轨迹并实现避障。利用Frenet坐标系解耦车距保持与轨迹跟踪问题,采用PID控制器和线性二次调节(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制器分别进行纵向控制和横向轨迹跟踪。研究结果表明:所搭建的仿真环境可快速验证方法性能,显示该方法具有良好的性能;通过实车验证了车辆编队系统的3种功能,通过车距稳定保持,证实所提方法具备良好实时性,能够实现多车编队的有效跟随,通过多种队形的变换以及成员入队离队场景,显示出高度的智能拓展性和适应性。 展开更多
关键词 无人车辆 编队控制 车间通信 轨迹规划 轨迹跟踪
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执行器故障下无人机无人车异构编队控制
5
作者 杨荟憭 张博 胡猛 《飞控与探测》 2024年第1期14-20,共7页
针对存在执行器故障的无人机无人车异构系统,研究了编队跟踪容错控制问题。首先,异构系统采用有向图的拓扑结构,且并非所有无人机/车都能接收到参考信号,故在充分考虑无人机/车运动学模型存在较大差异的前提下,设计了一种针对两类系统... 针对存在执行器故障的无人机无人车异构系统,研究了编队跟踪容错控制问题。首先,异构系统采用有向图的拓扑结构,且并非所有无人机/车都能接收到参考信号,故在充分考虑无人机/车运动学模型存在较大差异的前提下,设计了一种针对两类系统都通用的分布式信号估计器来获取参考信号的信息。然后,基于参考信号估计值,利用鲁棒自适应控制理论,提出了形式统一的分布式容错控制协议。该协议无需获取精准故障信息,就能有效地补偿故障对异构系统性能的影响,确保异构系统在故障情况下仍能按照预先设定的编队构型跟踪上外界参考信号。最后,通过仿真试验验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 无人机无人车异构系统 容错控制 编队控制 执行器故障 轨迹跟踪
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配电网单相接地电容电流自动跟踪补偿控制方法
6
作者 田国栋 房义明 +1 位作者 陈晓阳 杨俊哲 《电力系统装备》 2023年第9期58-60,共3页
为减少配电网单相接地故障产生的电流,提高配电网的安全可靠性,文章采用了电容电流自动补偿方法。该方法可有效降低配电网单相接地电容的电流大小,将单相接地电容电流从原来的几十安培降至几安培,达到了预期的效果。该方法适用于各类配... 为减少配电网单相接地故障产生的电流,提高配电网的安全可靠性,文章采用了电容电流自动补偿方法。该方法可有效降低配电网单相接地电容的电流大小,将单相接地电容电流从原来的几十安培降至几安培,达到了预期的效果。该方法适用于各类配电网,可为电力系统的安全稳定运行提供保障。 展开更多
关键词 配电网 单相接地电容 电流自动跟踪 补偿控制方法
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轮式差动转向无人车运动跟踪控制的研究 被引量:12
7
作者 熊璐 黄少帅 +2 位作者 陈远龙 杨光兴 章仁燮 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1109-1116,共8页
在分析车辆传动系统结构特点的基础上,基于差动转向原理,将无人车的运动跟踪控制分为:基于左右轮平均轮速的直线行驶控制和基于左右轮轮速差的行车转向控制。同时,基于抗积分饱和的比例积分控制法,提出了直线行驶下的车速跟踪控制算法;... 在分析车辆传动系统结构特点的基础上,基于差动转向原理,将无人车的运动跟踪控制分为:基于左右轮平均轮速的直线行驶控制和基于左右轮轮速差的行车转向控制。同时,基于抗积分饱和的比例积分控制法,提出了直线行驶下的车速跟踪控制算法;基于状态反馈法,提出了行车转向下的横摆角速度跟踪控制算法。最后,通过实车试验对提出的运动跟踪控制算法进行验证,实现了目标车的遥控行驶。 展开更多
关键词 无人车 差动转向 运动跟踪控制 实车试验
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无人驾驶车辆在复杂路况下的路径跟踪控制 被引量:3
8
作者 尹晓丽 李雷 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第5期593-596,共4页
研究了无人驾驶车辆在复杂路况下的路径跟踪控制问题.相对于单一路况而言,路面坡度、侧倾度、路面摩擦系数都在变化的复杂路况更为实际,然而其带来的控制问题也更为复杂.针对可变路况,提出了适应范围较广的车辆建模方法,用一个侧向恒值... 研究了无人驾驶车辆在复杂路况下的路径跟踪控制问题.相对于单一路况而言,路面坡度、侧倾度、路面摩擦系数都在变化的复杂路况更为实际,然而其带来的控制问题也更为复杂.针对可变路况,提出了适应范围较广的车辆建模方法,用一个侧向恒值干扰项来表示路面侧倾、侧风等的干扰.提出了路径跟踪性能指标,针对该指标设计了切换控制算法,用于处理侧向恒值干扰带来的影响.仿真结果表明:该控制算法能有效地抑制无人驾驶车辆在行驶过程中受到的各种侧向干扰,在实现对目标路径跟踪控制的同时提高了驾驶安全性. 展开更多
关键词 无人驾驶汽车 路径跟踪 切换控制
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基于GIS的无人机航迹系统的设计与实现 被引量:2
9
作者 吴益明 卢京潮 +1 位作者 魏莉莉 段镇 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S9期1056-1058,共3页
文中设计实现了一套功能较为完善的无人机航迹系统。该系统主要完成了航迹显示、任务规划、航程再现和散据分析四种工作模式。借助于地理信息系统(GIS)技术,导入矢量形式的电子地图,利用丰富的地理信息来辅助实现无人机航迹系统。为了... 文中设计实现了一套功能较为完善的无人机航迹系统。该系统主要完成了航迹显示、任务规划、航程再现和散据分析四种工作模式。借助于地理信息系统(GIS)技术,导入矢量形式的电子地图,利用丰富的地理信息来辅助实现无人机航迹系统。为了使系统通信具有很高的实时性,采用了以太网通讯方式,实时从地面控制站获取飞机当前的位置信息,又向地面控制站发送航迹系统的规划信息,经过实际联调,系统运行良好,通信实时性很高,很好地完成了各部分功能。 展开更多
关键词 无人机 航迹系统 GIS 以太网 地面控制站
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基于二自由度模型的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制研究 被引量:9
10
作者 秦万军 徐友春 +2 位作者 李明喜 耿帅 李欣莹 《军事交通学院学报》 2014年第11期31-35,共5页
对无人驾驶车辆前后轮胎所受的侧偏力进行分析,求解出该车的运动微分方程,并基于此建立一个二自由度模型,用Matlab/Simulink软件对其进行仿真,通过一个转向实例验证该模型的有效性。利用GPS采集的点建立一条无人车的预期轨迹,通过控制... 对无人驾驶车辆前后轮胎所受的侧偏力进行分析,求解出该车的运动微分方程,并基于此建立一个二自由度模型,用Matlab/Simulink软件对其进行仿真,通过一个转向实例验证该模型的有效性。利用GPS采集的点建立一条无人车的预期轨迹,通过控制转角的输入控制车辆转向,初步实现轨迹的跟踪,为无人车轨迹跟踪控制的研究提供重要的理论依据。 展开更多
关键词 无人驾驶车辆 二自由度 轨迹跟踪 控制 MATLAB/SIMULINK
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无人驾驶车辆的底层动力学控制研究 被引量:9
11
作者 熊璐 付志强 +1 位作者 柏满飞 章仁燮 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2017年第11期1-6,共6页
在考虑车辆动力学特性和执行器饱和约束的前提下,将无人驾驶车辆的运动控制问题转化为纵向和横向的渐进跟踪问题,以上层的期望车速和期望道路曲率为控制目标,利用反馈线性化的思想,设计了一种前馈加抗饱和积分的动力学控制算法,并且基... 在考虑车辆动力学特性和执行器饱和约束的前提下,将无人驾驶车辆的运动控制问题转化为纵向和横向的渐进跟踪问题,以上层的期望车速和期望道路曲率为控制目标,利用反馈线性化的思想,设计了一种前馈加抗饱和积分的动力学控制算法,并且基于李雅普诺夫函数证明了闭环系统平衡点的渐进稳定。实车试验表明,该动力学控制算法能够快速准确地实现车速和道路曲率的跟踪,从而验证了其有效性。 展开更多
关键词 无人车 动力学控制 车速跟踪 横摆角速度跟踪
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CTCS-2级列车运行控制系统 被引量:6
12
作者 张利芝 《机车电传动》 北大核心 2010年第6期43-47,共5页
简要介绍了中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)的分级,着重介绍了CTCS-2级列车运行控制系统的组成、总体要求、地面设备构成和功能以及车载设备构成、功能和控制模式。CTCS-2级列车运行控制系统的运用,大大提高... 简要介绍了中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)的分级,着重介绍了CTCS-2级列车运行控制系统的组成、总体要求、地面设备构成和功能以及车载设备构成、功能和控制模式。CTCS-2级列车运行控制系统的运用,大大提高了铁路运营效率。 展开更多
关键词 列车运行控制 CTCS 列车控制中心 地面应答器 轨道电路 车载设备 控制模式 安全计算机
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空间机械臂地面装调与空间应用迭代学习控制 被引量:1
13
作者 高娟娟 高静方 +1 位作者 侯甜甜 刘福才 《载人航天》 CSCD 2015年第1期83-90,共8页
针对空间机械臂系统地面装调和空间应用两阶段的末端轨迹控制问题,提出了采用闭环PD型迭代学习控制算法对空间机器人进行轨迹跟踪控制,从而使在地面重力条件下装调好的空间机械臂能够在空间微重力条件下实现在轨操控任务。建立了空间机... 针对空间机械臂系统地面装调和空间应用两阶段的末端轨迹控制问题,提出了采用闭环PD型迭代学习控制算法对空间机器人进行轨迹跟踪控制,从而使在地面重力条件下装调好的空间机械臂能够在空间微重力条件下实现在轨操控任务。建立了空间机械臂在地面装调阶段和空间应用阶段的运动学与动力学模型,给出了控制算法和控制结构,并通过对控制器的收敛性进行分析,给出系统收敛的充分条件。仿真结果表明,采用闭环PD型迭代学习控制算法对轨迹跟踪是有效可行的。 展开更多
关键词 空间机械臂 地面装调 空间应用 迭代学习控制 跟踪控制
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基于补偿控制的无人地面车辆轨迹跟踪方法
14
作者 张豫南 王恒 +1 位作者 闫永宝 王志辉 《计算机测量与控制》 2015年第1期258-261,共4页
针对无人地面车辆轨迹跟踪精度不高,鲁棒性差的问题,提出了一种基于补偿控制的算法;该算法分为运动学和动力学两部分:基于方向角调整策略的运动学控制律能确保无人地面车辆有效跟踪参考轨迹;基于PD与模型参考模糊滑模自适应控制相结合... 针对无人地面车辆轨迹跟踪精度不高,鲁棒性差的问题,提出了一种基于补偿控制的算法;该算法分为运动学和动力学两部分:基于方向角调整策略的运动学控制律能确保无人地面车辆有效跟踪参考轨迹;基于PD与模型参考模糊滑模自适应控制相结合控制的动力学控制律能有效补偿建模不精确和外界扰动带来的影响;仿真结果表明:该算法能够有效跟踪参考轨迹,控制量分配合理且鲁棒性较好。 展开更多
关键词 无人地面车辆 轨迹跟踪 补偿控制 模糊滑模
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无人机航迹规划与状态追踪系统 被引量:1
15
作者 魏明哲 《唐山学院学报》 2016年第3期31-34,共4页
针对小型无人机控制的复杂性,设计了一套地面站综合控制系统。该系统具有航向的监测与控制、航迹的规划与显示、任务信息的接收与执行等功能,可以实现小型无人机的超视距控制和任务信息的回传与追踪。实验表明,系统可实现64bit数据帧间... 针对小型无人机控制的复杂性,设计了一套地面站综合控制系统。该系统具有航向的监测与控制、航迹的规划与显示、任务信息的接收与执行等功能,可以实现小型无人机的超视距控制和任务信息的回传与追踪。实验表明,系统可实现64bit数据帧间隔50ms收发与间隔1 000ms显示数据更新,满足实际应用需求。 展开更多
关键词 无人机 航迹规划 状态追踪 地面站控制系统
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变构型陆空平台动态起降轨迹规划研究 被引量:2
16
作者 魏巍 范康迪 +3 位作者 王若琳 赵默雷 赵之然 王剑峰 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期682-687,共6页
陆空平台具有多域机动能力,通过陆空模式的转换能够适应各种复杂环境,但陆空模式转换多为静止起飞或悬停下降,这种静态起降方式不利于陆空平台机动性的充分发挥.针对一种动力机构可偏转的变构型陆空两栖平台,基于牛顿-欧拉方程建立陆空... 陆空平台具有多域机动能力,通过陆空模式的转换能够适应各种复杂环境,但陆空模式转换多为静止起飞或悬停下降,这种静态起降方式不利于陆空平台机动性的充分发挥.针对一种动力机构可偏转的变构型陆空两栖平台,基于牛顿-欧拉方程建立陆空平台的飞行动力学模型,规划偏转角的时间序列以获得动态动力学约束,确定相对时间最优目标函数;基于5次多项式拟合二维平面轨迹,根据PID控制方法设计轨迹跟踪控制器,并进行轨迹规划和控制仿真.结果表明,动态切换时间相比静态切换时间缩短了23.02%,动态切换规划轨迹平滑,高度方向无超调,控制器能较好地跟踪目标飞行轨迹. 展开更多
关键词 陆空平台 变构型 动态切换 轨迹规划 轨迹跟踪控制
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深空探测对我国地面测控站升级的需求 被引量:4
17
作者 朱猛 平劲松 +5 位作者 李文潇 刘世元 王明远 韩雷 张建辉 余霞光 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期537-541,共5页
我国近年建成的深空测控网可以对未来的火星探测任务和其他深空探测任务实现自主测量和控制,并且同时具备对深空探测器的微波测速测距和VLBI测量能力.遥远深空探测任务加大了微波信号在星-地链路之间的往返传输时间,改变了测控链路信号... 我国近年建成的深空测控网可以对未来的火星探测任务和其他深空探测任务实现自主测量和控制,并且同时具备对深空探测器的微波测速测距和VLBI测量能力.遥远深空探测任务加大了微波信号在星-地链路之间的往返传输时间,改变了测控链路信号的上、下行路线几何构型,导致同一个天线系统难以对探测器同步完成上、下行链路的业务,是对目前地面测控通信能力的挑战.本文以典型的火星探测为例,分析了深空探测器的微波闭环跟踪测控对我国深空测控系统单站设备的升级需求,并对深空站相应的改造提出了建议:1)单站单一天线上、下行时分交替测控模式;2)利用设置了单一天线的多个深空测控站协同三程开环链路测控,实现对探测器的控制和遥测;3)采用DSN/JPL/NASA的方案,在每个深空测控站配置多套天线系统,全部天线共用台站时频资源实现单站闭环上、下行实时连续测控. 展开更多
关键词 火星探测 深空探测 测控站
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多目标多约束组合体与飞船轨道维持优化 被引量:3
18
作者 陈莉丹 谢剑锋 +1 位作者 李俊峰 郝大功 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期732-739,共8页
针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞... 针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞船返回双脉冲控制量随控制时间的变化规律,提出了通过两次组合体与飞船联合规划来满足不同约束的控制策略;根据撤离后飞船、天宫以及伴星的相对运动关系研究了结合规避控制的飞船双脉冲维持优化控制方案。最后依据神舟十一号任务的飞行过程,设计算例验证了该方法的有效性,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 轨道维持 轨迹控制 偏心率矢量控制 制动点控制 规避控制
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某型空地导弹模拟检测系统设计
19
作者 王勋 闫威 毕笃彦 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第S6期17-19,共3页
根据某型空地导弹的发射原理和接口信号的要求,设计了一种模拟检测系统,实现了信息通道的检测和相关跟踪的模拟。该系统以 PC/104CPU 模块为核心,完成系统的工作流程控制,用 CPLD 实现十字瞄准线的叠加控制,用 DSP 模块完成相关跟踪算... 根据某型空地导弹的发射原理和接口信号的要求,设计了一种模拟检测系统,实现了信息通道的检测和相关跟踪的模拟。该系统以 PC/104CPU 模块为核心,完成系统的工作流程控制,用 CPLD 实现十字瞄准线的叠加控制,用 DSP 模块完成相关跟踪算法处理。该模拟检测系统具有操作简单、自动化程度高、抗干扰性强等优点。 展开更多
关键词 信息通道 相关跟踪 瞄准十字 空地火控系统
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叶菜收割机割台高度控制策略 被引量:9
20
作者 胡焉为 苗玉彬 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期646-651,657,共7页
叶菜收割机作业过程中,常因割台高度控制误差导致漏收损耗,介绍一种割台高度自动控制策略,使割台能跟踪地面起伏的进行俯仰、摆转调控,达到割茬高度一致的目的。基于割台结构和动力学分析建立了系统数学模型,将多变量的复杂非线性系统... 叶菜收割机作业过程中,常因割台高度控制误差导致漏收损耗,介绍一种割台高度自动控制策略,使割台能跟踪地面起伏的进行俯仰、摆转调控,达到割茬高度一致的目的。基于割台结构和动力学分析建立了系统数学模型,将多变量的复杂非线性系统线性化为双输入、双输出线性系统。采用输出反馈最优控制方法,通过选择恰当的性能泛函求解此线性二次型最优控制问题,得到系统最优解,根据此最优解控制两侧油缸伸缩即可确保仿形跟踪效果。仿真测试该控制器对地面轮廓的跟踪响应,结果表明,该控制器响应迅速且具有较高的稳态精度,能够适应畦面在纵横两个方向上的起伏变化,提高收割机作业质量。 展开更多
关键词 叶菜收割机 割台高度 地面仿形 最优控制
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