通过构建无人机全轨迹实时视景仿真系统,用于无人机全轨迹实时视景显示和运动模拟。该系统以开源的OGRE图形引擎作为基础,并结合建模软件3ds max,开源场景编辑器OgreSE,及导入工具Ogremax,构建了全轨迹视景仿真所需要的三维机体模型,以及起飞阶段,巡航阶段和降落阶段的三维场景模型。通过编写解析函数库在OGRE图形引擎中解析和渲染场景。运用基于轴对齐包围盒(Axis-Aligned Bounding Box)的射线碰撞检测算法进行无人机投弹和击中目标爆炸效果模拟。通过开源的CEGUI图形界面库进行系统的人机界面的设计与构建,用于飞行数据的显示和人机交互。同时运用基于UDP的通信方式与dSAPCE实时运算主控机进行通信,使得视景系统能够实时地展示无人机飞行状态。最后通过联合演示实验验证视景系统的各项功能
介绍了永磁直驱风力发电系统网侧变流器的基本结构和工作原理。在建立了网侧变流器数学模型的基础上采用前馈解耦双闭环控制策略进行了控制。实现了直流母线电压的稳定及有无功功率的解耦控制。针对传统PI控制器在跟踪和抗扰性能上无法同时达到最优的问题,本文提出一种基于二自由度PID控制的永磁直驱风力发电系统网侧变流器控制策略。并对二自由度PID控制器进行了化简得到一种简化的二自由度PID控制器。最后通过在Matlab/Simulink环境下对电网三相平衡状态、单相电压跌落状态及三相电压跌落状态的仿真实验验证了改进控制策略的有效性和正确性
四自由度串并混联拟人空间机械臂本体,构建了基于运动控制卡模式的机器人软、硬件系统。采用基于位置的控制结构,利用所求得的机械臂逆运动学方程,设计了由图像反馈和末端运动组成的视觉伺服控制系统。提出了一种基于SURF特征的静态目标识别算法,算法首先对目标图像提取SURF特征,并利用欧氏距离实现模板图像与目标图像特征点匹配,然后计算已匹配特征点的质心来获得目标的位置信息,最终实现了稳定的伺服定位。实验结果证明了本文系统的可靠性,并且证明了泗自由度串并混联机械臂本体在实际运动的精确性和稳定性。
到达指定目的地。当本文算法主要参数选取匹配合理时,可对路径进行优化。该算法在解决局部极小值点的问题具有较高全局指导性
针对城市公交车运行过程中乘客上下车频繁、载荷变化比较大,致使车辆动力性不能充分发挥的特点,本文提出了变载荷对电控机械式自动变速器(AMT)动态三参数最佳动力性换挡规律实时修正的方法。通过对车辆进行纵向动力学分析,建立了变载荷换挡规律数学模型,得到了汽车在不同载荷状态下的最佳换挡点。最后利用Matlab/Simulink搭建整车传动系统模型,并进行仿真。通过对车辆在变载荷与传统换挡规律下挡位变化快慢、最高车速和行驶路程进行比较,表明质量修正后的换挡规律改善了公交车的行驶动力性,真实地反映了车辆换挡时所处的状态,验证了变载荷换挡规律的有效性。
针对一类含有不确定项的非线性系统,提出了一种鲁棒直接自适应模糊控制算法,可在系统的控制增益已知、部分已知和未知三种情况下,实现系统跟踪有界参考信号的控制目标。该算法采用广义模糊双曲正切模型逼近系统的等价控制项, 广义模糊双曲正切模型具有模糊规则个数少,更易于用语言描述获取的特点,在实际应用中更易实现。同时,引入鲁棒补偿项消除系统的不确定项和逼近误差,放宽系统稳定条件为最小近似误差有界。利用Lyapunov函数证明了采用上述控制策略保证了控制系统跟踪误差收敛到原点的一个小的邻域内,且所有的变量一致有界。仿真例子说明了该算法的有效性
减摇水舱摇摆台是实现位置随动控制的液压伺服系统,其功能是模拟船舶运动姿态和验证减摇水舱的性能。摇摆台运动时,在横摇和横荡两个自由度上存在着相互耦合,且水舱内流体晃荡产生很大的干扰力和力矩,导致建模时参数不确定,对系统精度造成很大影响。为此建立摇摆台耦合运动模型,运用力学理论分析并进行解耦控制,求解流体产生的干扰力和力矩,引入 回路整形控制策略设计控制器,最后进行仿真分析和实验验证。结果表明,系统能够准确快速跟踪动态输入的横摇和横荡位移信号,实现了对干扰的估计和补偿,提高了系统的跟踪速度和鲁棒性,更为精确地验证水舱的性能。为模拟船舶运动姿态和其它领域中同类型的液压系统控制问题提供有效的解决方法。
对钢坯入库堆垛问题进行深入研究,建立了以最小化钢坯出库倒垛数为目标的数学模型,并设计了一种可以动态调整垛位顶层钢坯的堆放位置的DIBF(Dynamic and Improved Best Fit)算法。算法主要分为两个阶段,首先通过聚类算法将辊道上暂存钢坯形成入库批次;然后对入库批次通过DIBF算法进行批次指派垛位。通过钢厂实际生产数据对DIBF算法、IBF(Improved Best Fit)算法和传统手工计算方法进行验证。结果表明,相对于IBF算法和传统手工计算方式,DIBF算法不仅能够在限制可用垛位数的前提下减少倒垛次数,而且也能提高垛位的空间利用率,模型及算法可行、有效。
为了更好的处理运用D-S证据理论时出现高度冲突证据的情况,本文提出了一种基于广义Jaccard系数的加权组合方法。本方法利用广义的Jaccard系数公式求出各个证据体的权值,提高相近识别结果的证据体支持度;然后对证据体的权值归一化处理、加权平均,减少算法的复杂度;最后利用标准的D-S合成规进行多次信息融合,进一步减小冲突证据的影响,从而给出符合实际的辨识结论。文中详细介绍了该方法的理论推导过程和具体计算步骤。实际案例计算表明:该方法相较于其他改进方法,在处理不相关性冲突证据方面更具有简单性、实用性以及高效性
活套系统控制的好坏,直接影响成品带钢的宽度、厚度等性能指标。活套系统的控制目标是恒定活套量下保持张力波动尽可能小,即降低活套张力控制和高度控制的相互干扰,使系统更加稳定。控制系统能够根据检测到的活套辊摆角的变化,一方面给出控制率去调整上游机架的轧辊速度以保持套量不变; 另一方面在带钢轧制过程中,为了保持恒定带钢张力,活套输出的张力矩就必须随着活套角度的不同而相应地改变。针对活套系统非线性、强耦合、多约束等特点,以鞍钢1700mm热连轧精轧机组为背景,建立了活套系统的动态数学模型。针对该模型提出了一种新型控制策略--单神经元PID与小脑模型复合控制算法来实现活套系统的多变量解耦控制。仿真结果验证了本算法的有效性,其解耦响应速度和抗干扰能力明显优于传统PID解耦控制效果。
为了给可修部件预防性维修提供科学合理的理论依据,基于随机理论中的连续时间马尔科夫过程,建立了可修部件的预防性维修模型,分析了预防性维修模型中维修率及检查率变化对模型稳态值影响。建立了可修部件的预防性维修模型,也就是其状态转移图,计算出预防性维修模型的稳态值,借助数学的方法分析了检查率及维修率对稳态值影响,得出维修率及检查率对可修部件预防性维修模型影响的理论依据。最后借助MATLAB软件对所分析出的结果进行了仿真验证。结果表明,理论分析与仿真结果一致。明白参数对可修部件预防性维修模型稳态值的影响对正确的选取参数从而获得期望的稳态值有一定的帮助
针对电力系统有功网损最小、电压水平最好和电压稳定裕度最大的多目标无功优化问题, 提出一种基于差分进化的改进多目标粒子群优化算法。该算法通过对Pareto最优解集的差分进化来增加Pareto最优解的多样性,通过拥挤距离来控制精英集中非支配解的分布,以提高对种群空间的均匀采集;采用擂台赛法则构造多目标Pareto最优解集,较大程度的提高了算法的运行效率;自适应惯性权重和加速度因子的动态变化可增强算法的全局搜索能力。将该算法在IEEE14、IEEE30节点标准测试系统上进行了无功优化仿真,结果表明,基于差分进化的改进多目标粒子群优化算法能够在保持Pareto最优解的多样性的同时具有较好的收敛性能,为多目标无功优化提供了一种新的方法
观测器设计是船舶动力系统至关重要的一个环节,而观测器的参数选取是否合适对动力定位系统的性能将产生很大的影响。文中建立了船舶非线性无源观测器,为了快速获得精确的观测器参数,提出利用粒子群算法对观测器参数进行离线寻优,寻优过程中利用观测器的估计偏差作为粒子群的适应度函数。文章最后对参数优化的观测器进行了仿真验证,仿真结果表明优化后的观测器具有较小的估计偏差且能改善动力定位系统的性能
AIMC(Anti-windup IMC)结构是内模控制与扰动观测器相结合的抗饱和控制结构,为了有效地解决AIMC结构中的抗饱和控制器的设计问题,提出了采用条件技术设计AIMC结构中的抗饱和控制器的方法 。分析了AIMC结构是一种二自由度的新型IMC结构,能够同时解决扰动及饱和问题。通过引入条件技术的可行性参考输入的概念,给出了抗饱和控制器的设计方法。给出了运用该方法的一个仿真实例,仿真结果表明所设计的系统具有良好的抗饱和性能及抗扰动性能。采用条件技术设计AIMC结构中的抗饱和控制器,计算简便,在没有引入新的不确定参数的条件下改善了系统的整体性能。该方法是一种很有实际价值的抗饱和控制器的设计方法。
为了解决Smith预估控制算法建立模型不精确的问题,并针对一类可重复运行的时滞过程,本文在模糊相轨迹模型Smith预估控制算法的基础上提出迭代模型Smith预估控制。该算法在不设计自适应的前提下,可以自适应得到精确的预估模型,同时辨识过程的时滞时间。证明指出只要原系统闭环稳定则迭代预估模型Smith预估控制系统稳定,且给出了算法的收敛性判据。仿真表明,所提方法不需要已知过程的模型,通过一定次数的“迭代”即可得到精确的预估模型,从而克服了常规算法控制品质依赖精确数学模型的缺陷。同时该算法具有较强的鲁棒性。
提出采用基于遗传算法的选择机制与吸热塔能量变化的反馈机制相结合的方式对光热电站的太阳能跟踪控制系统进行改进,以光热电站中少数几台配备光电检测元件的定日镜控制角度为基准,控制其它定日镜的角度调整。实验表明,改进的太阳能跟踪控制方式在保证光热电站整体控制精度的基础上,减少了光电检测元件的安装数量,降低了电站构建成本;同时使得控制系统在运行视日轨迹跟踪控制时具有自动调整能力。该研究将降低大规模光热电站的构建费用,促进太阳能光热发电的发展。
提出了一种希尔伯特黄变换(HHT)与香农能量相结合的包络提取方法,使包络更加平滑,分段更加准确。本文针对希尔伯特包络不平滑的问题,提出一种希尔伯特黄变换(HHT)与香农能量相结合的包络提取方法,使得所得包络更加平滑;针对经验模态分解(EMD)时采用三次样条插值而造成的端点效应问题,采用镜像闭合端点延拓方法予以解决。实验表明使用本文所提出方法得到的第一心音的检出率为94.98%,第二心音的检出率为95.00%,高于使用传统方法得到的第一心音检出率83.01%和第二心音检出率82.31%,具有较好的结果。最后本文对心音信号进行包括心率、s1/s2和D/S在内的医学指标的提取和分析,这为临床上评估心脏储备提供了便利。
热连轧液压厚度控制系统是由多机架协调工作完成的,针对液压厚度控制系统的大时滞特性,结构不确定性以及外部扰动等扰动的影响,提出液压厚度控制系统的数据驱动预测控制策略。本文采用串级控制方式,将监控AGC系统测得的实际厚度和压力AGC系统利用弹跳方程计算得到的厚度数据反馈给控制系统,利用子空间辨识方法,直接设计数据驱动预测控制器,增强抗干扰能力,提高控制精度。仿真结果表明该方法能够提高控制精度,具有较好的控制性能。
根据双Y移30°六相异步电机的结构,详细分析了其数学模型,并在MATLAB/Simulink下完成电机本体建模;基于旋转坐标系下的双Y移30°六相异步电机数学模型,采用基于定子电流解耦角的分析方法,得出定子角频率与定子电流解耦角关系,电机进入弱磁区后定子电流励磁分量与转矩分量和定子电流解耦角的关系,从而设计了基于电压调节器的六相异步电机的弱磁控制策略;仿真结果表明,所提出的六相异步电机弱磁控制策略动态性能良好,实现了六相异步电机在恒转矩和恒功率范围内的全速运行,满足系统设计要求,为六相异步电机在需要弱磁控制的应用场合提供了参考依据。
非线性严反馈系统的控制中,由于迭代和系统的设计过程,反步法成为研究热点之一。然而,由于需要推导虚拟控制的解析导数,传统反步法存在“计算膨胀”问题,当被控对象的系统阶数较高或模型较复杂时,“计算膨胀”问题更为严重,限制了反步法在实际工程中的应用。因此,论文中提出一类新型的指令滤波反步法,避免传统反步法中“计算膨胀”问题。该方法采用输入状态稳定性(Input-to-State Stability, ISS)和小增益定理保证闭环系统的稳定性,为严反馈系统的控制器设计提供了简洁有效的方式。针对高超声速飞行器巡航段纵向的速度和高度跟踪问题,综合指令滤波反步法和动态逆方法设计有效的状态反馈控制器,最后在数值仿真中验证了所设计的控制器能实现高超声速飞行器在爬升机动中对速度和高度的稳定跟踪。