复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-微分补偿控制器,抑制动态滞后引起的跟踪误差,设计速度与转向角动态反馈补偿,以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题,设计可求解避障轨迹的避障规划器,通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制,实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下,机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰,验证了新方法的有效性。

带有扰动观测器的智能车队分布式协同控制

目的为了研究含有未知外部扰动和未知非线性项的领航车辆和跟随车辆的同质车队控制问题,实现车队协同控制并达到车队控制目标,以解决交通拥堵、减少尾气排放和提高道路交通容量。方法本文提出一种新的分布式车队协同滑模控制策略,结合车辆间距策略和通信拓扑结构,确保车队的稳定性以及间距误差和速度误差的收敛性。针对车辆动力学模型中的未知非线性项,提出分布式神经网络自适应律,用于估计和补偿系统中未知非线性项的影响。并且,由于车队系统不可避免地会受到外部扰动的影响,设计扰动观测器并调整其参数,以逼近系统的实际外部扰动。结果通过Lyapunov稳定性分析证明分布式车队控制策略的正确性和有效性,并通过相应的车队控制实例进行验证。结论所提出的分布式协同滑模控制策略和分布式神经网络自适应律能够有效实现车队协同,保证系统的快速响应、稳定性和鲁棒性。

物流全球化背景下国际贸易与经济发展的实证研究——以山东省为例

利用时间序列模型,基于协整理论和格兰杰(Granger)因果检验,重点分析生产总值、进出口总额、港口货物吞吐量及货运量四个参数间的关联性。通过采用山东省1995年至2014年的数据,对山东省国际物流、国际贸易与经济发展的关系进行了实证研究,并提出可行性建议。实证结果表明国际贸易与经济发展两者之间存在长期稳定的协整关系,货物吞吐量和货物运输量与进出口总额之间存在着单向因果关系,并且推导出国际贸易对国际物流所产生的引导机制。

大学二级学院校务公开的难点及对策

作为“阳光工程” ,校务公开深得人心。但是 ,对校务公开的不同认识 ,却阻碍着这项工作的深入开展 ;同时 ,再好的制度如果流于形式 ,缺乏广大教职工的积极参与 ,缺乏有效的监督机制 ,也将难以收到实效。只有端正思想 ,坚持原则 ,加强监督 ,建立完善的教代会制度 ,才能将这项工作做实做好。

“自动控制原理”实验教学方法改革初探

针对新工科人才培养要求及自动控制原理实验教学中存在的问题,从理实一体化建设、多元实验项目设计、思政元素挖掘、科研反哺实验教学,6S管理法、多维考核方式构建六个方面对自动控制原理实验教学方法进行了初步探索,获得了较好的教学效果。学生在实验中体验到动手学习的快乐和自信,也获得了实验成功的成就感,更激发了他们的创新欲望。

山东电网区域负荷裕度分析

运用区域负荷裕度判别法研究了2008年基本运行方式下山东电网的静态电压稳定性,定义了区域有功负荷裕度指标,并就山东电网500kV交流线路N-1开断对该指标的影响进行了敏感性分析。结果表明,区域负荷裕度适于作为静态电压稳定的安全指标;东部青岛、潍坊、烟台、威海重负荷区域负荷裕度较小,是静态电压安全的较薄弱区域;影响负荷裕度较大的关键线路是500KV西电东送通道及西电送出通道。分析结果对山东电网运行能起到指导作用。

燃料电池供气系统的自适应滑模控制

本文针对燃料电池供气系统阴阳极协同控制问题,提出了一种自适应超螺旋滑模控制算法.文章首先建立燃料电池供气系统动态模型,提出了燃料电池供气系统氢气过量比、氧气过量比及阴阳极压差的控制问题,并研究了自适应超螺旋滑模控制算法,通过自适应调节控制增益大小,有效抑制传统滑模控制的抖振现象,同时,利用李雅普诺夫方法证明了该控制方法的稳定性.最后,基于MATLAB建立燃料电池系统仿真平台并进行了仿真研究.仿真结果表明,所提出的方法可以有效控制氢、氧过量比及阴阳极压差,且具有较强的抖振抑制能力,可以保证燃料电池系统的稳定持久运行.

具有边界扰动的不确定Euler-Bernoulli梁方程输出反馈控制

针对带有边界扰动、内部不确定扰动和外部扰动的Euler-Bernoulli梁方程,为克服传统扰动观测器引入的高增益及未知扰动导数难以准确求解问题,本文将主动干扰抑制控制(ADRC)技术应用到Euler-Bernoulli梁方程这个偏微分方程(PDE)系统上,提出并设计了一种新的在线扰动观测器,可实时估计扰动值.依据估计扰动值,设计了一个边界输出反馈控制器.仿真结果表明,本文所提出的方法可很好地实现对内部不确定扰动和外部扰动的估计,配合输出反馈控制器,可对边界扰动进行有效抑制,进而实现系统的指数稳定.

分析控制理论与控制工程的发展与应用

控制理论和控制工程在农业、交通行业、通信行业、生物信息行业等领域广泛应用。控制理论和控制工程的应用价值日益凸显,文中从控制理论和控制工程的产生途径为研究的切入点,浅要分析控制理论和控制工程的发展和应用状况。

一种融合注意力机制与3D双流卷积网络的动态头势识别方法

头势能够传递丰富的情绪和意图信息,属于重要的人机交互方式之一。然而,目前基于穿戴式传感器的头势识别方法虽然具有较高的识别率,但缺乏经济性和便捷性,而基于机器视觉的方法普遍存在准确率低、泛化性差、算力成本较高的问题,因此目前的头势识别方法仍难以部署于移动机器人。针对以上问题,提出了一种融合注意力机制与3D双流卷积的动态头势识别方法。该方法从动态头势视频帧中提取RGB信号和光流特征,在注意力机制的启发下,从通道域和空间域进行动作特征提取和增强,从而对关键特征进行准确提取,然后对特征进行融合与分类。实验结果表明,所提方法能够有效提取头势中关键的通道域和空间域信息,可显著提高头势识别的准确率及泛化能力,可在有限算力下实现较高的准确率与实时性。其后,将所提方法应用于助老机器人,在实际示范应用中进行了验证,结果表明本方法适于移动机器人等算力受限的移动机载计算平台。

基于时序分解和SARIMA⁃DSR的台区可开放容量计算方法

合理地分析并准确计算台区可开放容量,能够优化配电系统的运行,提高线路利用率,保证台区配电变压器安全、经济、稳定运行。传统的可开放容量计算方法主要基于线路输电能力经验公式进行计算,未考虑高负荷运行台区的短时性及季节性,存在计算准确率和普适性低的问题。因此,提出一种基于局部加权周期趋势分解算法(STL)和季节性自回归滑动平均模型(SARIMA)与动态同时率(DSR)的台区可开放容量计算方法。该方法首先利用STL将历史台区负荷数据分解为趋势项、季节项和余项;其次,根据调整的历史台区负荷数据建立SARIMA台区负荷预测模型,预测未来台区负荷的变化及负荷峰值;同时,根据台区历史负荷数据建立台区DSR准则;最后,构建SARIMA‐DSR模型,合理调整可开放容量计算方法中的配置系数,实现台区的可开放容量的准确计算。

模块化机器人最优越野构型神经网络规划方法

轮式模块化机器人在满足人类对于无人自主任务需求时具有很多优势,机器人组合体构型在搬运物资、山地越障等方面更具有独特优势,为此提出一种多模块机器人构型优化规划方法。构建数字化地形表达,建立参数化地形辨识模型,运用遗传算法构建能耗与时间加权组合的最优构型,改变约束条件在不同地形下进行大量平行运行得到大量地形-最优构型参数结果对,将地形集合构建为输入集,将最优构型集合构建为输出集,训练借助神经网络技术快速得到面向任意地形的最佳组合体构型,使得组合体在面对三维复杂地形时实现高成功率、高可靠性越障运动,同时将能耗成本和时间成本降至最低。通过物理引擎平台仿真搭建仿真野外地形,对规划得到的构型进行通过性验证和性能测试,各构型均能完成地形跨越,同时验证规划算法的优化能力;搭建模块化机器人样机实物进行实验,以6×1刚性连接构型完成了2倍轴距宽沟壑的跨越。研究结果表明,所提方法能够高效地规划各类地形下满足通过性要求和时间能耗最优的组合体越障构型。

基于广义预测控制和扩展状态观测器的永磁同步电机控制

在电动汽车等工况复杂的系统中,实现永磁同步电机驱动系统的快响应和强鲁棒性控制历来是研究的重点和难题.预测控制策略可实现快速的动态响应,但依赖电机的数学模型.本文结合广义预测控制理论和扩展状态观测器,提出了一种新型的永磁同步电机转速跟踪控制方法.首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机性能下降问题,设计了扩展状态观测器估计系统扰动,通过对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;而且控制器参数容易调节.试验结果表明,电机从静止到1000 r/min,与PI控制相比,超调量小,响应速度快.特别是在电机运行过程中外加负载扰动时,转速跌落更小,且更快的恢复到给定值.

基于人工鱼群算法的鲁棒PID控制器参数整定方法研究

本文首先分析了采用极小—极大原理设计鲁棒PID控制器的方法 ,指出这是一类复杂非线性且非单鞍点的优化命题 ,常规优化算法通常不能有效的求解 .随后提出了采用人工鱼群算法进行参数整定的方法 .最后对典型问题进行了仿真研究 .结果表明 ,人工鱼群算法具备分布并行的寻优能力 ,对初值不敏感 ,能够快速对鲁棒PID的参数进行整定 ,整定后的PID控制器具有良好的控制效果 .

基于移动闭塞原理的地铁列车追踪运行控制研究

分析了城市轨道交通两种信号系统的特点,给出了地铁列车的运行模型。探讨了在移动闭塞系统下如何降低列车间的最小追踪允许间隔,提高地铁线路的通过能力。

基于粗集理论的交通控制系统研究

为满足智能交通系统高性能模糊控制器设计的需要,把粗集理论融入常规的模糊推理,提出了一种交通控制模糊建模新方法,利用粗集理论的知识推理,直接从交通系统的测量数据提取模糊规则,解决了城市交通模糊控制规则提取的瓶颈问题。实例分析表明:该方法简单有效,不仅可以最大限度地减少从交警的经验直接提取模糊规则的局限性,以获取最优的模糊模型,同时建模方法具有普遍适用性,提取的模糊规则更具客观性。该方法可以推广应用于多交叉口的模糊协调控制,对于采用复杂算法的控制系统更能显示出其优越性。

电动汽车用感应电机最小损耗Hamilton控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论研究了考虑铁损的电动汽车用感应电动机系统的最小损耗控制问题。首先,根据基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略得到系统稳态时的优化结果,然后在这一稳态目标下,利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对考虑铁损的感应电机进行Hamilton控制,最后通过仿真实验,验证了在相同的稳态目标下,采用本文的控制算法可使得电机能量损耗明显降低,同时本文采用的控制策略与基于矢量控制的优化控制策略相比,具有收敛速度快、转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了新的途径。

离心式注水泵站变频调速系统效率优化控制

在分析油田离心式注水泵和注水管网特性的基础上,以泵群轴功率最小为目标函数,以注水指标和水泵高效工作区为约束条件,建立了注水泵站效率优化控制问题的实用化数学模型,并采用枚举法和广义简约梯度法求解模型。该模型在目标函数中引入注水泵效率特性克服了轴功率曲线拟合法在工程上难以获得测量参数的局限性,具有精度高、物理意义明确、易于工程实现的优点。实验结果证实了优化模型的有效性。

电动汽车感应电机驱动系统效率优化控制

针对电动汽车感应电动机变频驱动系统存在的轻载低效问题,考虑电机定转子铜损和铁损,研究了感应电动机变频驱动系统效率优化控制算法．采用减小磁链搜索范围的方法,改进了黄金分割法在线搜索控制器,设计了以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心的实验系统,对损耗模型控制算法、黄金分割法和改进的黄金分割法在线搜索控制算法分别进行了对比实验研究．实验结果表明,两类控制策略都能够有效提高感应电动机变频驱动系统的运行效率;基于损耗模型的控制算法具有寻优速度快、磁链和转矩波动小的优点,而改进的黄金分割法搜索控制器算法简单,效率优化效果优于基于损耗模型的控制器;在线搜索控制算法不受电机参数变化及建模精度的影响,具有更为广泛的应用前景．

基于模糊控制的HVPE生长设备温度控制系统

氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy,HVPE)工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精度低和调节时间过长等问题。为实现HVPE生长设备反应室内温度的精准调控,将模糊逻辑应用到PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)控制中,设计系统各温区的模糊自适应整定PID控制器。依据实际设备与相应技术要求,设计研发了一套基于PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)、温度控制电路以及模糊自适应整定PID控制的HVPE生长设备温度控制系统。Simulink仿真结果与实测结果表明,模糊自适应整定PID控制器可以应用于HVPE生长设备的温度控制系统,且控制效果较好。研究表明,所设计的温度控制算法与温度控制系统能够很好地满足GaN材料生长的工艺要求,具有一定的实用价值。