风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法

摘要：针对无人水面艇在路径跟踪过程中易受风环境干扰的问题,建立了风环境下无人水面艇的运动数学模型,提出一种用于抵抗风干扰的直线路径跟踪方法。首先,基于视距导航原理,设计了跟踪期望航向角的PD控制器,通过融合路径方向,距离偏差及船长比等信息,实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪。然后,针对不同船长比对直线路径跟踪的影响,采用模糊控制方法,设计了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入,以船长比为输出的模糊控制模块,对船长比进行自适应调整,以提高控制器的抗风干扰性能。仿真结果表明,所提方法可减小风干扰作用下的跟踪静差,较之传统单纯PD控制方法,抵抗风干扰的能力得到提高。     

无人水面艇航迹跟踪控制仿真

摘要：针对模型参数不确定、存在外界风浪流干扰的欠驱动无人水面艇的航迹跟踪问题,为提高无人水面艇自主航行能力,减小航迹跟踪过程中的轨迹偏差与跟踪迟滞,提出了一种分层控制结构的方法。由外至内采取航迹、航向、舵角三层控制,外环航迹控制层使用过渡目标点策略,根据无人水面艇的偏航距确定实时目标点,中环航向控制层使用最小转角策略,根据无人水面艇艏向角与目标方向角之差确定偏转打角,内环舵角控制层使用模糊自适应整定PID控制器,对模型参数的动态变化进行补偿。基于MATLAB GUI进行无人水面艇航迹跟踪控制仿真试验,结果表明,模糊自适应整定PID控制器提高了舵角的控制响应速度,无人水面艇在航行过程中的直线行驶、连续折线行驶均能得到较好的航迹跟踪控制。     

基于模糊控制的无人水面艇直线路径跟踪方法

针对直流电机驱动固定双桨的无人水面艇,提出一种基于模糊控制的直线路径跟踪方法;利用无人水面艇到目标路径的垂直距离以及无人水面艇的实际航向与给定路径方向的差值来确定无人水面艇的当前状态,根据模糊推理的方法实时调整左右两侧推进电机的输入电压,进而改变无人水面艇的运动状态,实现无人水面艇自主直线路径跟踪;模糊控制器采用双输入双输出的控制结构,无需建立精确的控制器模型,在无人水面艇初始位置相对于跟踪直线的不同位置关系情况下进行了仿真实验,并与PID控制器的性能进行了比较,仿真结果表明:在初始航向偏差角较大时,如2π/3、π时,该方法克服了采用固定参数PID控制方法时出现的大迴转现象;在初始航向偏差角较小时,如π/4、3π/7、π/2时,该方法在超调量以及调节时间方面的直线跟踪性能优于固定参数PID控制方法。     

BTT导弹基于扩张状态观测器的滑模控制律设计

针对BTT导弹非线性动力学模型中的参数不确定性及系统存在未知外部干扰的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模控制设计方法;将系统参数不确定性和未知外界干扰作为系统的复合干扰,采用扩张状态观测器估计系统的复合干扰,并实时补偿;利用Lyapunov方法证明系统的稳定性;该控制器算法简单、计算量小,更易于实际工程应用;仿真结果表明,设计的控制器对导弹控制系统受到的复合干扰具有较强的鲁棒性和稳定性,满足导弹姿态快速机动和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于滑模控制器。     

无人水面艇模型辨识及其航向非线性控制的研究

为了实现无人艇的自动航向控制,本文采用Z型和回转实验数据,通过递推最小二乘对无人艇的数学模型进行辨识,然后将模型的仿真实验与实船数据进行对比,验证了模型的正确性和合理性.基于Backstepping方法设计非线性航向控制器,借助Lyapunov 函数证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明系统的实际航向能实时的跟踪设定航向,控制器具有良好的动静态特性和鲁棒性.     

定向战斗部随动系统新型模糊-PID复合控制

针对随动定向战斗部随动系统工作中存在的非线性与随机干扰问题,普通的PID控制器和模糊控制器不能满足快速性与适应性的要求,基于模糊自整定PID参数控制器与模糊-PID切换控制器,提出了一种新型模糊-PID复合控制算法,控制前段利用模糊控制加快控制速度,后段利用模糊逻辑整定PID参数提高精度与自适应能力;仿真结果表明,采用这种新型模糊-PID复合控制算法能够保持跟踪精度,减少调节时间,加快系统跟踪速度,减小切换冲击,提高抗干扰能力。     

非完整约束移动机器人的轨迹跟踪控制

针对非完整约束移动机器人运动学与动力学模型,根据轨迹跟踪控制目标的需要,设计了一种简单的控制器,该控制器结合了运动学控制器设和动力学控制器两部分;针对运动学模型,采用自适应算法对其未知参数进行估计,针对系统动力学模型,采用单层神经网络算法克服未知扰动对系统稳定性的影响,使速度误差尽可能地缩小;在Lyapunov稳定性理论的基础上证明了系统的收敛性和稳定性,该控制算法简单有效,易于实现;仿真结果表明:该控制策略可以实现对移动机器人期望轨迹的稳定跟踪,验证了算法的有效性。     

基于神经网络和滑模控制的不确定混沌系统同步

基于滑模控制技术和径向基函数神经网络,设计出一种神经滑模控制器,实现了两个不确定混沌系统的同步.控制器的设计不依赖于系统的数学模型,只与系统的输出状态有关,而且对参数不确定性和外界干扰具有较强的稳健性.最后,利用本方法设计出控制器实现了未知Lorenz系统的自同步、未知Lorenz系统与Chen系统之间的异结构同步,而且响应时间短,同步效果好. 关键词： 混沌同步 滑模控制 神经网络 不确定混沌系统     

冠状动脉系统高阶滑模自适应混沌同步设计

针对冠状动脉系统混沌同步问题, 系统模型受到有界但未知的不确定干扰条件下, 利用几何齐次性理论和积分滑模面设计高阶滑模自适应控制器, 使响应系统在有限时间内跟踪驱动系统, 该方法无需提前预知扰动边界. 采用Lyapunov理论对闭环系统进行分析并证明该控制器保证该系统能够在有限时间内镇定, 从仿真实验结果可以看出所设计的控制器在不确定干扰的情况下系统具有良好鲁棒性和未知参数的自适应性, 为能够有效治疗心肌梗死等冠状动脉疾病提供了一定的理论依据.     

一类参数未知混沌系统的追踪控制与参数辨识

针对一类参数未知的混沌系统,提出一种追踪控制方法,基于Lyapunov稳定性理论,设计了追踪控制器和参数自适应控制律,实现了混沌系统的追踪控制和未知参数的辨识.以统一混沌系统为例进行了数值模拟,结果表明了该方法的有效性. 关键词： 混沌系统 追踪控制 参数辨识     

新型高频消音器对Whoosh噪声的优化

为了诊断匹配涡轮增压器的汽油车型急加速过程中产生的Whoosh噪声,并分析噪声产生的原理,确定噪声的频率特性以及噪声产生的工况,本文通过对Whoosh噪声在进气系统中贡献量的分析,按照"源-路径-响应"原则,设计出频率相应的高频穿孔消音器并将其插入到进气系统中,从噪声传递路径上进行优化与控制。通过整车道路客观数据分析和主观驾评,确定该方案切实可行,可推广至多款增压车型上应用。     

Effect of looking backward on traffic flow in a cooperative driving car following model

An extended car following model is proposed by incorporating intelligent transportation system and the backward looking effect under certain condition in traffic flow. The neutral stability condition of this model is obtained by using the linear stability theory. The results show that anticipating the behavior of vehicles preceding and following one vehicle could lead to appreciable stabilization of traffic system. From the simulation of space-time evolution of the vehicle headways, it is shown that the traffic jam could be suppressed efficiently via taking into account the information about the motion of two preceding vehicles and one following vehicle, and the analytical result is consistent with the simulation one.     

光电侦察装备中的反射镜稳定技术

 反射镜稳定技术通过控制光学通道中反射镜的姿态以实现视轴惯性稳定,广泛应用于飞机、舰船和车辆等载体上的光电侦察装备中。为了进一步提高反射镜的稳定性能,综合介绍了国内外反射镜稳定的结构形式和应用特点,通过运动学分析描述了反射镜光路特性和基于半角机构的反射镜稳定原理,着重分析了几种捷联式反射镜视轴稳定的系统配置方式与伺服控制机理。讨论了影响反射镜稳定性能的关键因素,为工程进一步应用提供参考。     

一种基于拓扑优化的舵面仿生多级分叉结构设计

新型面对称高速飞行器面临着宽速域、宽动压飞行条件，受到此类飞行器装载与装填比要求的限制，飞行器的主要承力结构重量较低，为了突破传统结构设计方法面临的结构减重极限，文章提出了一种基于拓扑结构轻质化的优化设计方法.该方法的主要思想为根据具体的载荷工况，在优化区域中获得最优的传力路径.通过对面对称高速飞行器的舵应用此优化方法，在多种载荷作用下，获得了多级分叉的仿生结构.通过验证计算表明设计得到的结构不仅重量减轻，还能够满足静气动弹性变形与强度要求，从而验证了此方法进行结构设计的可行性.      

基于物联网视觉的大型拥堵车辆调度系统设计

针对道路拥堵车辆调度问题,设计了一种基于物联网视觉的大型拥堵车辆调度系统,分析了系统的总体结构,给出了系统的ZigBee协调器模块、车载传感器节点、图像采集处理模块以及无线传输模块的硬件结构,详细介绍了拥堵车辆调度算法流程,并给出了车辆调度最佳路径算法代码,实现了大型拥堵车辆的有效调度。实验结果说明,所设计系统可获取有效的交通车辆拥堵图像,实现交通拥堵的高效调度。     

光学稳像扫瞄头稳像条件分析计算研究

在车机载光学系统中,为克服载体角扰动对观察瞄准的影响,应该采取稳定措施。本文就平行光路光学扫描头稳像条件的设计计算方法作分析研究。     

Fluctuation and transition of vehicular traffic through a sequence of traffic lights

We study the dynamical behavior of N vehicles with no passing, but are moving through a sequence of traffic lights on a single-lane highway, where the traffic lights turn on and off periodically with the synchronized strategy. The dynamical model of N vehicles controlled by traffic lights is described in terms of coupled maps with three parameters. The motions of vehicles display a complex behavior, interacting with other vehicles through the sequence of traffic lights. Fluctuation of the leading vehicle is amplified to the following vehicles. The amplification of fluctuation changes with cycle time. The dynamical behavior of vehicles depends highly on their position of grouping vehicles. Signal traffic at a low density changes at specific values of cycle time. The complex dynamical transitions occur by varying three parameters.     

高速跟驰交通流动力学模型研究

为研究道路交通中的高速跟驰物理现象,针对高速跟驰车辆特点,综合考虑了驾驶员换道决策行为以及随机慢化等因素,结合前景理论等方法,提出了一种用于模拟道路交通流中高速跟驰物理现象的动力学模型(简称HCCA模型).通过计算机数值模拟,研究了高速跟驰交通流物理现象演化机理及高速跟驰特性.结果表明:与对称的双车道元胞自动机动力学模型相比,本文建立的HCCA动力学模型能够再现道路高速跟驰物理现象,并得到了道路小间距高速跟驰率超过7%的结果与实测结果相符合,最后模拟得到了丰富的交通物理现象,再现了自由流、同步流及运动阻塞等复杂交通物理现象.     

A vehicle overtaking model of traffic dynamics

Mathematical models that describe the dynamical behavior of a group of vehicles as they move along a stretch of road are known as car following models. They attempt to model the interactions between individual vehicles where the behavior of each vehicle is dependent on the motion of the vehicle directly in front and overtaking is not permitted. In this paper, the traditional car following model is modified by removing this "no overtaking" restriction and its behavior is investigated for a group of vehicles traveling on a closed loop. The resulting model is described in terms of a set of coupled time delay differential equations, and these are solved numerically to analyze their post transient behavior under a periodic perturbation. The effect of varying both the time taken for the driver to respond to the behavior of the vehicle in front and the length of the closed loop is examined. For certain parameter choices, the post transient behavior is found to be chaotic, and in these cases the degree of chaos is estimated using the Grassberger-Procaccia dimension.     

基于改进蚁群算法的交通最优路径方法研究

本文提出一种基于改进蚁群算法的交通路径最优方法,首先根据图论的思想构建了城市交通网络模型,结合层次分析法考虑了道路长度、交叉口停滞、交通拥挤、道路容量、天气状况等五个主要因素。然后在MATLAB平台下,采用改进的蚁群算法对静态交通网络和动态交通网络分别进行最短路径的求解,最后进行了对比分析。研究结果表明,在综合考虑以上五种因素的情况下,动态交通网络下的路径最优算法能为出行者找到更准确更便捷的路线。