基于多层MPC框架的类车机器人调速路径跟踪

针对类车机器人路径跟踪控制的研究工作尚未考虑主动调速与路径跟踪之间的关联,现有控制系统为了保证较高的路径跟踪控制精度只能将纵向速度设置为较低值.同时,在其他移动装备的主动调速路径跟踪控制策略中,以模型预测控制(Model predictive control,MPC)为基础的多层模型预测控制(Multilayer MPC,MMPC)具有对于误差来源兼容性较强的优势,但是现有系统采用速度较高时精度不佳的线性模型预测控制(Linear MPC,LMPC)作为底层路径跟踪控制算法,因此纵向行驶速度仍然较低.针对这些问题,结合基于MMPC的主动调速路径跟踪控制框架、精确性和实时性均较好的前馈模型预测控制(Feedforward MPC,FMPC)底层路径跟踪控制算法与长时域预测精度较高的非线性模型预测控制(Nonlinear MPC,NMPC)顶层速度决策算法,构建了新的基于MMPC框架的主动调速路径跟踪控制系统.通过MATLAB和CarSim联合仿真对提出的MMPC系统进行了测试.提出的MMPC系统可以在平均行驶速度较高时实现较高精度的路径跟踪,在平均行驶速度为4.2859 m·s^(-1)时,位移误差的最大幅值为0.1838 m,航向误差的最大幅值为0.1350 rad.在纵向速度较高时,提出的MMPC相比恒速的FMPC、NMPC系统和已有的MMPC系统精度更高,在相同工况下,FMPC系统误差发散,提出的MMPC系统可以相对已有的NMPC和MMPC系统将位移误差最大幅值减小46.29%和62.22%.在能够保障较高精度时,提出的MMPC系统的平均行驶速度较高,相比已有的FMPC和MMPC系统,可以将平均行驶速度提高43.06%和317.48%,与NMPC系统指标接近.

基于前馈模型预测控制的类车机器人路径跟踪

在类车机器人路径跟踪控制方法中,模型预测控制(Model predictive control,MPC)在处理系统约束方面具有较大优势,但是现有的非线性模型预测控制(Nonlinear MPC,NMPC)实时性较差,线性模型预测控制(Linear MPC,LMPC)精确性较差,因此亟需提出一种同时具有较高精确性与实时性的类车机器人路径跟踪控制方法.为此,以无预瞄点的LMPC为基础,引入基于逆运动学模型的前馈转向角信息,提出了一种前馈模型预测控制(Feedforward MPC,FMPC)方法,并通过MATLAB和Carsim进行了联合仿真测试.FMPC具有较高的精确性,在所有仿真结果中,位移误差绝对值不超过0.1110 m,航向误差绝对值不超过0.1177 rad.在相同工况下,FMPC与NMPC精确性相当,LMPC、前馈控制和Stanley控制误差发散.FMPC也具有较高的实时性,在每个控制周期内的解算时间不超过4.31 ms.在相同工况下,FMPC与LMPC实时性相当,相比NMPC能将每个控制周期内解算时间的最大值减小80.68%,平均值减小65.14%.此外,FMPC能够保证控制变量在系统约束范围内,且受定位误差的影响较小.

不同控制方式和卸荷应力路径下类岩石节理剪切强度特征研究

为研究不同控制方式和卸荷应力路径下岩石节理失稳剪切强度特征,借助RDS-200型岩石节理剪切试验系统开展了2种控制方式和3种卸荷应力路径下的类岩石节理直剪试验。结果表明:(1)采用应力控制方式进行切向加卸载时,各剪切加卸载路径下,节理剪切应力-时间曲线多存在失稳跌落现象,剪切应力-位移曲线失稳后多表现为折线形式。(2)与采用应力控制方式进行切向加载的试样结果相比,采用位移控制方式进行切向加载、采用应力控制方式进行法向卸载并保持剪切应力恒定、采用应力控制方式进行法向卸载和切向加载、采用应力控制方式同时进行法向和切向卸载的试样失稳剪切强度均有所降低;节理黏聚力减小百分比平均值为36.07%,而内摩擦角变化范围仅在4.12%以内,所以黏聚力降低是节理失稳剪切强度降低的主要原因。(3)以采用应力控制方式进行切向加载试样的拟合摩尔-库仑公式为基准,位移控制方式或其他采用应力控制方式的加卸载应力路径下试样失稳剪切强度的相对误差平均值最大可达55.78%。经引入黏聚力修正系数k对摩尔-库仑准则进行修正后,相对误差平均值的最大值减小到5.23%,说明对经受位移控制方式或采用应力控制方式的其他加卸载应力路径的工程节理来说,进行黏聚力的折减修正是必要和可行的。研究结果对不同控制方式及卸荷应力路径下岩体节理剪切承载能力的准确估计具有一定参考价值。

基于前馈非线性模型预测控制的类车机器人路径跟踪

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误差、类车机器人的前轮转角和前轮转角速度出现剧烈振荡现象.针对前述问题,本文基于非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)的滚动优化原理,引入基于逆运动学模型的前馈转角信息,将前轮转向角作为预测模型的第四维,提出了一种基于前馈非线性模型预测控制(Feedforward NMPC,FNMPC)的类车机器人路径跟踪控制算法.并通过Simulink和CarSim进行了联合仿真,结果表明FNMPC有效减小了模型失配导致的振荡现象,同时具有较高的跟踪精度.其中前馈非线性模型预测控制器的位移误差幅值不超过0.1106 m,航向误差幅值不超过0.1253 rad.在相同工况下,线性模型预测控制、前馈线性模型预测控制、纯跟踪控制和Stanley控制误差发散,而本文提出的FNMPC相比已有NMPC跟踪精度更高,且控制增量绝对累计值相比NMPC控制器减小67.53%.通过线控类车机器人底盘作为实验平台完成的测试结果表明,NMPC系统在进入弯道时出现控制失控现象,在相同工况下,FNMPC系统能够有效完成对参考路径的跟踪,同时将位移误差幅值控制在0.1624 m以内,航向误差幅值控制在0.1138 rad以内.

鱼雷状小型无人艇路径跟踪控制系统研制

为了提高无人艇在水域作业时的航向跟踪精度,自主设计了一款鱼雷状小型无人艇路径跟踪控制系统。该系统由岸基控制系统和艇载控制系统组成,具有自主巡航和手动控制2种工作模式。岸基控制系统通过数传电台与艇载控制系统进行信息交互,显示传回的状态信息并下达控制指令,在自主航行模式下完成BD09与WGS84的坐标系转换、期望航向角计算和目标点更新;艇载控制系统采用STM32F429作为控制芯片,完成数据采集和运动控制,在自主巡航模式下提供位置和航向数据,通过路径跟踪控制器输出的舵机PWM信号调整航向。实验表明设计的路径跟踪控制系统运行稳定,精度较高。

冻融循环条件下黄土状盐渍土在不同应力路径下的力学特性研究

为了研究冻融循环次数、应力路径对黄土状盐渍土的力学特性与微观结构的影响,本文利用SLB-1型应力-应变控制式三轴仪对青海海东季节性冻土地区黄土状盐渍土进行固结不排水条件下的常规三轴、等压三轴、减压三轴应力路径试验,并对试验前后的土样进行电镜扫描。结果表明:应力路径与冻融循环作用对黄土状盐渍土的力学特性产生了明显影响,3种应力路径的抗剪强度峰值均随着冻融循环次数的增加而降低,应力路径与冻融循环作用对黄土状盐渍土抗剪强度指标中的黏聚力(c)的影响较大,对内摩擦角(φ)的影响不太明显。从微观层面分析,卸荷应力路径下,颗粒破碎程度较高,土体结构疏松,粒间孔隙较大,胶结能力较弱。综上,冻融循环作用与卸荷应力路径对土体内部结构产生了不可恢复的破坏。

一种基于凸壳的智能服务机器人路径规划算法

将一种基于凸壳的路径规划算法应用于体育场智能服务机器人,首先采用基于Haar特征分类器的方法确定球的坐标,采用基于颜色模型的方法确定机器人的位置及航向,并根据机器人的自身特点,将一定范围内的多个球视为一个目标点处理;然后以目标点坐标作为算法输入,采用基于凸壳的路径规划算法得到一条较优的捡球路径.该算法可以降低机器人的捡球运动代价,有效提高机器人的捡球效率.

一种车型机器人路径规划方法

在自主移动机器人的许多应用中,路径规划技术顺序地设置一套分散的路径点来引导机器人以最短的时间从起始位置到达目标点。针对移动机器人路径规划问题,提出了一种非完整型机器人路径规划技术,该技术采用基本原子操纵方法来解决车型机器人路径规划问题,并采用平滑路径规划方法来产生更多的连续路径用以解决基本原子操纵技术在做路径规划时具有很不连续的缺点从而为机器人获得最优路径。仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。

一种基于概率方法的车型机器人路径规划方法

考虑车体外形和前轮方向角限制,车型移动机器人路径的空间维数明显增加,常规的规划方法难以获得理想的速度。论文报告了概率方法在车型机器人路径规划上的研究结果,共研究了机器人约束、全局、局部概率路径规划和启发式结点生成等问题。模拟表明,该方法可获得足够好的适合车型机器人移动的次优路径。

基于遗传算法的汽车式移动机器人路径规划方法

对文题进行了数学描述，提出了一种基于遗传算法的汽车式移动机器人最短距离路径规划新方法，探索了解决非完整系统路径规划问题的新途径．利用经改装的遥控汽车模型进行了路径规划实验。

雷达低空目标俯仰角测量提取的最大似然估计算法应用

在单脉冲测角体制下,由于多径回波信号的干扰,极大地影响了雷达对低空目标俯仰角的测量,实时测量很难达到靶场外弹道测量的精度要求。为提高低空目标俯仰角的测量精度,应用最大似然估计算法从雷达系统实时存储下来的视频信号中提取低空目标俯仰角参数。计算结果显示,最大似然估计算法可以显著改善俯仰角测量精度,为靶场试验决策提供依据。

仿壁虎机器人的步态设计与路径规划

对仿壁虎机器人的步态规划问题进行探讨,在观察分析大壁虎爬行方式的基础上,总结出1324、伪1324以及对角线三种步态,并简要介绍不同步态规划之间的区别,最终选择对角线步态作为仿壁虎机器人的爬行步态。在此基础上设计仿壁虎机器人的直线位移步态规划和原地转弯步态规划。针对仿壁虎机器人的单足路径规划,根据步态规划结果将每一条步行足的运动过程分为支撑相和摆动相两种状态,通过对路径约束条件的分析,用多项式逼近的方法分别得出仿壁虎机器人单足路径支撑相和摆动相的一般性表达式,为计算关节控制量提供相应的依据。最后结合实际研制的仿壁虎机器人对步态路径规划进行实例仿真分析,得出支撑相和摆动相的位移时间关系,证明用多项式逼近的方法生成的路径曲线具有良好的起落特性,为仿壁虎机器人的稳定姿态爬行移动控制提供了理论依据。

Hermite三次样条插值的车型机器人路径规划研究

针对车型机器人在移动过程中的路障规避和寻找最优路径的问题,提出了一种基于Hermite三次样条的基线平滑路径,作为移动机器人穿越复杂环境的可行路径,并给出了相应的迭代优化算法。该算法在ODE仿真环境下进行了测试,其效果令人满意。

论高校专家型辅导员职业发展路径

国家层面早已明确了辅导员在学生思想政治教育工作中的重要地位,肯定了辅导员的职业价值,提出辅导员队伍建设应该实现专业化、职业化。成长为"专家型"辅导员的职业发展之路,是高校辅导员个体实现从"服务型"辅导员向"管理型"辅导员角色转变,再从"管理型"辅导员向"研究型"辅导员角色转变的过程。学校可以从四个方面帮助辅导员实现其职业发展之梦:一是以专业化为导向,明确辅导员职业发展前途;二是改进组织和管理,克服辅导员专业化困难;三是肯定工作贡献,增强辅导员职业价值感;四是培育职业理想,坚定辅导员职业心理。

基于栅格法的移动机器人路径规划研究

文章简要阐述了基于栅格法的移动机器人路径规划算法问题,并利用C++Buidler软件开发的仿真平台对该问题进行了仿真,仿真结果说明了该算法的有效性和实用性。

NO对石斛类原球茎内源激素水平及生物碱积累的影响

以杂交石斛类原球茎为材料,硝普钠(SNP)为NO的供体,研究了SNP处理对石斛类原球茎的内源激素水平及生物碱积累的影响。结果表明,SNP处理促进了类原球茎生物碱的积累,处理组类原球茎的生物碱含量比对照提高了41.89%,但类原球茎生长受到一定的抑制;SNP处理刺激类原球茎内源激素水平升高,同时苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著增强,从而调控石斛类原球茎生物碱的积累;通径分析表明,多种内源激素通过相互作用调控石斛类原球茎生物碱的积累,水杨酸(SA)对生物碱含量的直接正效应排在首位。

以实践能力培养教练型专业教学团队

为了实施生产、建设、管理、服务一线技术技能型人才培养,针对目前职业教育师资队伍中以青年教师居多,工程实践经历缺乏的特点,开展了以工程实践能力为主要内容的"教练型"教学团队建设实践,探索出了教师实践能力培养的路径和方法.实践结果表明,以实践能力培养教练型专业教学团队,是提高职教师资水平的有效途径.

HBV相关慢加急性肝衰竭患者外周血TLR4信号通路与短期预后的相关性

目的研究乙型肝炎病毒(HBV)相关慢加急性肝衰竭(ACLF)患者外周血Toll样受体4(TLR4)信号通路与短期预后的相关性。方法回顾性选择2016年3月至2021年2月简阳市人民医院收治的113例HBV相关ACLF患者作为ACLF组,另取同期就诊的130例CHB患者作为CHB组、体检的150名健康者作为对照组。检测3组外周血中TLR4、核因子-κB(NF-κB)的mRNA表达水平,血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-1β、IL-6的含量。根据90 d的存活情况判断ACLF患者的短期预后,比较存活患者与死亡患者外周血TLR4、NF-κB表达水平以及血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的含量。分析不同指标对预后的预测价值。结果ACLF组患者外周血中TLR4、NF-κB的mRNA表达水平及血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的含量均高于CHB组和对照组,差异均有统计学意义(P<0.05),且TLR4、NF-κB与TNF-α、IL-1β、IL-6呈正相关(r=0.481、0.394、0.427;r=0.502、0.325、0.409)。ACLF组中死亡患者外周血中TLR4、NF-κB的mRNA表达水平及血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的含量均高于存活患者,差异均有统计学意义(P<0.05)。经ROC曲线分析,外周血中TLR4、NF-κB的mRNA表达水平及血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的含量对ACLF患者的短期预后具有预测价值。结论HBV相关ACLF患者外周血中TLR4信号通路呈过度激活的状态且与患者的短期预后不良有关。

基于滚动优化原理的类车机器人路径跟踪控制

针对存在非完整约束的类车移动机器人路径跟踪问题,提出了带约束曲线拟合的路径跟踪策略。借鉴预测控制中的滚动优化原理,通过运用微分平坦方法对所规划路径进行轨迹生成,进而完成路径跟踪过程。同时,基于滚动优化原理的跟踪方式也满足了路径跟踪对实时性的要求,移动机器人在遇到未知障碍情况下能够完成主动避障动作。为验证该方法的有效性,文章最后进行了仿真实验,结果表明,类车机器人在满足执行机构约束以及几何约束的条件下,能够成功避开障碍物,并且具有良好的跟踪性能。

并行前置树型加法器的通路时延故障测试

时延故障对高速运算电路性能有着关键性的影响,本文对其中之一的并行前置树型加法器的通路时延故障测试作了研究。在分析其结构特点的基础上研究了其通路时延故障的可测性,结果表明并行前置树型加法器所有通路都可实现单通路无险象强健时延故障测试,这是时延故障测试中最严格的测试条件。在此基础上,本文提出了通路选择方法,用来选择一组基本通路,使得其他通路的时延可以通过对所选择的基本通路测试计算而得,无需对所有的通路作测试,这样既保证了电路的性能,又提高了测试的效率。仿真结果表明了这种方案的有效性。