基于模糊贝叶斯网络算法的智能轮椅避障

对传统BP神经网络模糊逻辑的智能轮椅避障方法在训练过程中存在的过拟合和避障路径不够优化的问题,提出了一种模糊贝叶斯网络避障算法以降低神经网络的复杂度。该算法利用模糊神经网络对隶属度函数的参数进行自主学习调整,同时为增强神经网络的泛化能力和计算能力,在网络目标函数中加入权衰减项,利用贝叶斯原理优化神经网络的结构和权值。仿真和实机实验表明,该算法在训练结果和避障效果上均优于传统BP神经网络,提高了智能轮椅避障的实时性,优化了避障路径,可满足用户对智能轮椅安全性和舒适性的需求。化了避障路径,可满足用户对智能轮椅安全性和舒适性的需求。     

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。     

无人飞行器视觉SLAM特征检测和匹配算法研究

近几年图像局部特征检测和描述在机器人视觉中得到了广泛的应用,鲁棒的、快速且高精度的视觉特征检测和描述算法对飞行器进行实时的位姿估计和地图构建具有决定性意义。本文针对四旋翼无人飞行器平台的RGB-D传感器同时定位与地图构建(SLAM),讨论FAST、STAR、SIFT和SURF等检测算法和ORB、FREAK和SURF等匹配描述符的性能,对不同的特征算法进行对比评估出最合适的特征检测方法和匹配描述符。最后,基于Eclipse与OpenCV平台进行了实验,实验结果表明FAST检测和FREAK描述符比其他方法更适用于四旋翼飞行器在板视觉SLAM,且能基本满足实时性。     

一种微小型无人船控制系统设计及航向控制方法研究

无人船在保护海洋环境和开发海洋资源方面具有广泛的应用前景和市场价值。微小型无人船不仅可以用于海洋环境监测,也可以作为海上通信中继平台,在军事应用领域也有其潜在应用价值。本文设计了一种基于ARM的微小型无人船控制系统,同时进行了详细的控制系统硬件设计和软件设计,并通过水池实验结果验证了该控制系统的有效性和实用性。此外,针对无人船航行过程中存在风浪流混合干扰的问题,设计了一种自适应模糊PD航向控制算法,进行了相应的水池试验并与传统PD控制算法进行了对比分析。     

优化蚁群算法在无人车自主导航中的应用

由于蚁群算法规划的最优路径存在尖峰和折线,研究利用三阶贝塞尔曲线对蚁群算法进行优化,通过选择可靠的控制点来控制最优路径的整体趋势,从而消除路径上的尖峰并对折线进行平滑处理;将优化后的蚁群算法在无人车自主导航中进行了应用,结果证明优化后的蚁群算法可以为无人车实时规划出一条高质量的最优路径,最优路径不仅有效地避开了障碍物,而且有效消除路径上尖峰和折线。     

基于激光雷达的多旋翼飞行器实时避障系统

针对多旋翼飞行器的障碍物规避问题,提出一种基于激光雷达的自主飞行多旋翼飞行器避障系统,实现多旋翼飞行器自主飞行的实时避障;该避障系统针对静态、低速运动障碍物,综合飞行器本体姿态、速度、加速度等状态信息,建立基于改进势场法的避障模型和算法;在机器人操作系统(ROS,Robot Operating System)平台进行该避障系统的软件实现,其通过串口与飞控进行通信,完成多旋翼飞行器的自主避障飞行;同时,为了使该系统能在强光环境正常工作,在不影响系统实时性的前提下,对激光雷达的干扰问题进行优化设计;大量实验表明:该避障算法计算量小,能够保证避障系统的实时性,在机体慢速以及低速运动(机体与障碍物之间的相对运动速度小于等于3 m/s)的场景中能够正确检测范围6 m内,并迅速规避障碍物。     

基于陀螺仪的无人自行车平衡控制方法

针对零速无人自行车平衡控制问题,提出一种基于陀螺仪的直立姿态平衡控制方法。首先,针对自行车平衡控制系统,依据拉格朗日方法建立无人自行车非线性动力学模型,然后,采用根轨迹方法设计直立姿态平衡控制器。最后,使用DSP 28335作为核心控制器,设计相应的外围数据采集与处理单元,以及上下位机软件,依据偏移传感器采集到的偏移信号,经过控制算法运算得到控制力矩,将其作用给陀螺仪框架,从而在自行车车架上产生对应的恢复力矩。相关测试结果表明,本文给出的方法能够有效控制无人驾驶自行车的直立平衡。     

煤气泄漏自动报警与自动排气装置设计

针对目前市场中的煤气报警器生产成本高和检测到煤气泄漏没有相应自动处理功能的问题,提出了多点自动检测、自动报警和自动排气的方案。本文设计了多检测点的无线传输电路,自动报警及自动排气电路。为了实现无线传输的目的,本文对无线传输的发送与接收程序进行了设计。通过软件仿真工具对煤气泄漏自动报警与自动排气装置的电路进行仿真与分析。实验结果,基于相同的一氧化碳检测指标要求,煤气泄漏自动报警与自动排气装置的硬件电路选用性能相对较差的一氧化碳传感器可以检测到一氧化碳的泄漏信号。实验结论,采用多点自动检测报警的措施降低了对传感器性能的要求,达到了降低成本的目的,自动排气功能增强了报警器的综合性能。     

嵌入式单目机器人视觉检测及避障系统设计

为实现机器人在移动中快速检测和避开障碍物功能,提出一种在室内以单目视觉为基础的嵌入式机器人检测障碍和避障的设计方案;通过对HSI颜色空间的H空间进行分块,获取分块区的颜色矩特征进行比较,能快速检测障碍物;通过几何法建立机器人坐标和图像坐标的关系,计算障碍物实际距离,准确定位障碍物;通过输入障碍物距离和偏离前进方向的角度到模糊控制器,获得输出转动角度,并对输出的角度进行调节;实验结果表明该系统具有实时性和可行性,实现了利用图像分块的信息快速检测定位障碍物,并通过模糊控制器完成了避障要求。     

基于WSN的智能农机自动导航控制系统研究

为了提高农机的自动化和智能化作业水平,采用无线传感器网络设计了农机自动导航控制系统,系统主要由车载导航控制终端、后台服务器和ZigBee无线传感器网络组成;车载导航控制终端在嵌入式控制器S3C2240平台上开发设计,主要采用PID模糊控制算法对农机的运动状态进行调节和与服务器的通信;后台服务器根据要作业的区域利用定步长连续寻点方法进行了农机行驶的路径规划,接收移动车载导航控制终端上传的接收信号强度指示RSSI后,借助多点定位算法进行精确定位,并向移动车载导航控制终端下达期望的速度和方向指令;实验结果表明:设计的智能农机自动导航控制系统能够实现精确定位和速度控制,平均定位误差为仅为0.217 m,在设定运动速度为1 m/s时,实际的平均速度为0.984 m/s,能够完全满足农机自动导航作业的需要。     

无人机多阶段航迹预测协同任务规划

针对多无人机(Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)协同控制问题,提出了一种UAVs多阶段航迹预测分布式任务规划方法。定义从一次任务分配开始到其中一项任务完成为一个任务周期。在每个规划周期,首先,各UAV使用A*算法快速预测到所有任务目标的路径,提供至任务分配;然后,采用聚类算法修改目标价值向量,协商分配结果,并实时计算探测范围内的最短路径;最后,采用三次B样条曲线平滑所分配的最短路径,在线规划出满足飞行约束的飞行航迹。通过仿真实验对算法的有效性进行了验证,结果表明,提出的算法能够实时获得近似最优的任务分配结果并规划出可飞行航迹,并有效处理突发任务。     

船载USB/UCB自动化测试系统的设计与实现

针对船载USB/UCB测控系统技术指标测试、系统自检工作复杂的特点,分析USB/UCB测控系统的关键信号节点,借助LabWindows/CVI软件及GPIB总线的支持,构建船载USB/UCB自动化测试系统。该系统可在系统监控台的统一组织下,结合系统内其它设备,采取无线/有线、射频/中频等方式,灵活组建测试平台,完成相应指标的自动化测试。通过对上行链路三阶交调测试结果分析,表明该自动化测试系统操作简便快捷、测试结果准确可靠。     

混合动力电动船舶功率分配控制方法

混合动力电动船舶对于现有技术的纯电动船舶具有较好的续航能力,是未来船舶节能减排发展的过渡方案,其动力系统是柴油发电机组与锂电池组的直流并网结构。针对混合动力船舶直流配电系统对母线电压以及功率分配的控制要求,本文提出了一种混合动力电动船舶双功率源并网控制与功率分配方法。仿真结果表明该方法能有效实现双功率源直流并网并能任意控制锂电池组输出功率。     

基于主从交互式萤火虫群优化算法的船舶航向分数阶PID控制

为了改善船舶航向控制的效果,本文首次运用了分数阶PID控制方法,并提出一种新的主从交互式萤火虫优化算法,以优化控制器参数,使得达到控制性能指标最优的目标。根据船舶动力学模型,以船舶实际参数作实验,实验结果表明经过FA优化的分数阶PID控制器,比PSO算法具有更好的控制性能。通过敏感性分析验证了算法求出的FOPID参数具有鲁棒性,当系统参数大幅度变化时不需要重新设置。证明了经萤火虫算法优化的分数阶PID控制器能够更好地满足船舶航向控制的需求。     

基于补偿控制的无人地面车辆轨迹跟踪方法

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。     

基于梯度型最小二乘滤波的船摇隔离度测试研究

针对传统船摇隔离度测试方法效率低、误差大、操作复杂、且不能有效解决扰动跳变的不足,对船摇隔离的基本原理进行了分析,建立了梯度型最小二乘滤波模型,提出了基于梯度型最小二乘滤波和VC++语言编程实现船摇隔离度的自动测试方法,并利用跟踪实测数据进行了仿真实验。对比传统方法测试结果表明,该方法能有效滤除测量数据中的随机误差,较大程度地降低了扰动跳变的抖动量,提高了伺服系统船摇隔离度的测试精度。     

一种自适应路面图像模糊增强算法

针对传统的图像模糊增强算法增强强度小、处理灰度层次变化丰富的图像效果不佳以及控制参量难以设置等问题,提出了一种新的图像模糊增强算法.首先对局部窗口中像素点进行基于邻域一致性模糊熵测度的分类,并以分类为依据,对每个像素点均确定一最佳渡越点.对模糊隶属度函数也进行了研究改进,设计的函数具有良好的曲线形状,并通过调整控制参量,使渡越点的位置和函数曲线进行最佳的结合,能通过少量的迭代次数获得较好的增强效果.在模糊逆映射上,采用线性逆变换函数,保持了模糊映射所带来的增强效果,并消除了由于截断带来的灰度信息的损失,在运算效率上也得到了提高.新算法对灰度变化丰富的路面图像的增强取得了良好的效果,并且控制参量均为自适应计算,不需进行人为干预,具有很好的通用性.