B-2WMR系统模型及其欠驱动特性分析

平衡两轮移动机器人(B-2WMR)是自然不稳定体,是高阶次,不稳定、多变量、非线性、强耦合系统,其动力学系统比较复杂,它属于欠驱动系统.针对该系统,选用合适状态变量,采用Euler-Lagrange方法推导了系统的多输入多输出(MIMO)非线性动态模型,并采用该模型对平衡两轮移动机器人不同任务下的姿态和速度控制进行分析,探求了欠驱动系统的控制方法,对该模型系统在MATLAB中进行了SIMULlNK仿真,得到了系统的响应曲线,为该欠驱动平衡两轮移动机器人的平衡运动控制器的设计提供一个完善的实验平台.     

基于混合模糊P+ID控制的欠驱动AUV路径跟踪控制及仿真

针对欠驱动自主水下机器人(AUV)水平面路径跟踪控制问题进行研究。基于解析形式描述的单输入模糊控制器,提出了一种混合模糊P+ID控制算法。将其应用于欠驱动AUV路径跟踪控制中的趋近角跟踪控制,研究了控制器设计和参数调节方法,并采用小增益定理对基于混合模糊P+ID控制的趋近角跟踪控制系统的稳定性进行了分析。最后,采用欠驱动AUV非线性动力学模型进行仿真研究,结果表明基于提出的混合模糊P+ID控制的欠驱动AUV路径跟踪控制系统具有很好的鲁棒性和适应性,AUV能够精确跟踪预规划的航行路径。     

欠驱动VTOL空间飞行器系统的非线性跟踪控制

研究了欠驱动VTOL(垂直上升和垂直着陆)空间飞行器在各种输入耦合时的非线性跟踪控制问题。VTOL空间飞行器是具有三个自由度,两个控制输入的欠驱动系统。首先,通过控制输入和坐标变换,系统的动力学方程被变换成二阶链式形式。其次,利用后推法(backstepping)的思想推导出保证系统渐近收敛于给定轨迹的时变反馈控制规律。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制变量和部分Lyapunov函数简化了控制器的设计。仿真结果证明了所设计控制器的有效性。     

一类非线性级联系统的鲁棒不变切换控制

研究了一类具有结构不确定性的单输入非线性级联系统的鲁棒不变切换控制问题。通过基于鲁棒严格无源技术和线性子系统状态反馈的切换控制来镇定线性子系统,同时保证了指定区域的正不变性,从而得到了该类系统鲁棒不变切换控制的充分条件。在适当的假设下,得到了系统的半全局渐近稳定。设计中无需ISS假设或非线性项的线性增长条件假设。在MATLAB环境下的仿真结果表明了设计的有效性。     

一类多输入非线性系统的切换控制

研究了一类具有结构不确定性的多输入非线性级联系统的鲁棒不变切换控制问题.控制思想是首先通过鲁棒无源性技术来镇定线性子系统,再借助切换控制技术得到系统轨迹对于指定区域的正不变性,从而得到了该类系统鲁棒不变切换控制的充分条件.在适当的假设下,得到了系统的半全局渐近稳定.设计中无需ISS假设或非线性项的线性增长条件假设.仿真表明了设计方法的有效性.     

基于非对称模型的欠驱动USV自适应路径跟踪控制

研究海流等外界扰动环境下一类非对称欠驱动无人艇的路径跟踪问题,提出了一种自适应路径跟踪控制算法。首先,基于坐标变换解除控制输入与欠驱动运动自由度的耦合;其次,利用级联系统理论,分别设计了自适应位置误差控制律和艏向角误差控制律。其中,提出的自适应位置误差和期望艏向角控制律中前视距离和积分增益都是以位置误差为函数的时变量,自适应估计并补偿外界扰动造成的侧滑角,从而获得对位置误差的镇定。艏向角误差则利用动态反馈线性化比例微分控制方法,根据滤波后的连续平滑信号去镇定。最后,基于级联系统理论和李雅普诺夫理论证明了当所有控制目标实现时,控制系统为一致半全局指数稳定和一致全局渐进稳定的,理论分析和仿真实验说明了算法的有效性。     

欠驱动机械臂无源-自适应迭代学习控制

针对一类欠驱动串联机械臂,基于其动力学方程的变换,提出了一种分步控制策略。该策略首先利用全驱动关节与欠驱动关节之间的动力学耦合,驱使欠驱动关节达到理想位置进而对其进行锁定。由于欠驱动关节理想夹角的随机性,使得锁定欠驱动关节后的机械臂成为一结构不确定系统。针对此类系统,结合迭代学习和耗散控制理论,提出了一种无源-自适应迭代学习控制方法,使其能够进行轨迹跟踪。通过对三连杆机械臂的仿真验证了其有效性及实用性。     

柔性关节空间机械臂建模、控制与仿真

关节是空间机械臂的核心部件,在机械臂动力学中起着重要的作用.精确的关节动力学模型,是机械臂系统设计、分析和控制的基础.以某空间机械臂原理样机为研究对象,建立了考虑关节柔性和摩擦特性的动力学模型.分别利用扭转刚度测试平台和驱动组件性能测试仪,测得了关节的刚度系数和摩擦系数.并进行了考虑关节力矩饱和非线性的PD控制律设计,同时给出了稳定性证明.为消除动力学方程系数矩阵的时变性和刚度矩阵的奇异性,将动力学方程进行等价变换,从而利用精细积分方法进行数值仿真.仿真结果表明,抗饱和非线性PD控制律能够保证机械臂在负载变化范围内,满足位置控制的精度要求.     

基于饱和补偿器的神经网络控制器设计及仿真

针对一类带执行器饱和的仿射非线性系统,提出了一种新型的神经网络自适应控制器的设计方法.该方法基于隐函数定理构造一个静态神经网络以补偿执行器的饱和非线性,并利用Lyapunov理论严格证明了整个闭环系统的跟踪误差、控制器参数以及各个神经网络叔值的一致最终有界陛,可以使系统的跟踪误差收敛到零附近的一个小邻域内.仿真研究表明了提出的控制方法的可行性和有效性.     

基于遗传算法的欠驱动机器人模糊控制器设计

主要对二自由度平面欠驱动机器人的操作空间控制问题进行了研究,提出了一种适用于此类欠驱动机器人的模糊控制新方法.将欠驱动机器人末段位置控制问题进行分解,设计了一种新型的分层模糊控制器,模糊规则简单容易制定,并且大大减少了模糊规则数目.在控制规则制定方面引入遗传算法进行全局优化,根据定义的适应度函数从系统模型中自动生成全局最优的控制规则.最后进行了数值仿真,验证了方法的有效性.     

Archaeology of (systems) inquiry

In this paper six scenarios for the future of systems problem solving are investigated in order to ascertain whether an approach can be identified (a) that offers prospects for the long-term survival and success of systems problem solving in practice and (b) that does this without incorporating theoretical contradictions. The six approaches come under the four class headings pragmatism, isolationism, imperialism, and pluralism. The theoretical foundations of each approach are explored in a discursive fashion. This makes explicit to systems practitioners the underlying principles on which their activities are overlaid and puts such approaches into the theoretical context of the six approaches identified herein.     

Systemic methods for the analysis of failure

For more than 20 years systems-related ideas have been used to analyze and model failures and disasters of various sorts. The authors outline some examples of the links that have been forged between failures and systems over this period. An overview of the origins and development of systems failures teaching and research at the United Kingdom Open University is also presented, together with two systemic methodologies for the analysis of failure that have stemmed from this work. The implications of recent research on the application of the more sophisticated of these two methodologies are also discussed.     

"系统的系统"综述

近年来,在各种期刊文献经常出现“System of Systems”(系统的系统)这一专用词汇,到目前为止,“系统的系统”还没有公认的定义。“系统的系统”的分类体系,设计原理,建设原则,安全体系以及与一般复杂大系统之间的关系等方面,目前都亟待出现突破性研究工具和基础理论。“系统的系统”应用由军事领域逐渐向企业、政府应用领域扩展,为加快该领域的研究进展,对“系统的系统”定义、特征、分类体系、建设原则,以及研究和实践发展前景等进行归纳和整理。     

基于仿真的指挥自动化系统开发方法研究

指挥自动化系统的开发是一项复杂的系统工程,开发过程面陆的困难和问题很多,往往耗资巨大但达不到最终要求,采用先进的系统设计方法是改善系统开发质量的重要途径.仿真是复杂系统试验研究的重要方法,在我国指挥自动化系统开发的局部领域得到了应用,但缺乏对系统开发过程提供全方位的支持.结合我国指挥自动化系统研制程序和仿真应用现状,提出了基于仿真的指挥自动化系统开发方法,并提出了其实现框架,部分研究成果已在具体项目中得到了应用.     

系统方法论研究的现状分析与展望

对目前系统方法论的研究进行分类：硬系统方法论、软系统方法论和批评性系统方法论，分析了不同系统方法的哲学思想、方法步骤及其局限性，探讨了未来系统方法论发展的形式。     

The roots of reductionism: A counter-ontoepistemology for a systems approach

Both an ontoepistemology for reductionist modern science (counter-ontoepistemology) and an ontology for interpretive Systemology have been outlined in the two preceding papers in this special issue ofSystems Practice. In the present article, the notion of truth is interpreted in terms of both the ontoepistemology of reductionism and the ontology of interpretive systemology. Both interpretations are discussed. Such a discussion represents the objective of this paper, that is, to outline the epistemological face of the ontoepistemology of interpretive systemology. In order to design that epistemological face, the relation between ontology and epistemology must be clarified. Such a relation is seen from the standpoint already provided by the ontology. After the discussion on the notion of truth, the general shape of a systemic-interpretive inquiring process is outlined.     

Systems thinking,systems practice,and practical philosophy: A program of research

IfSystems Practice is to serve the cause of socially rational decision making, its understanding of systems approach must open itself up to the communicative dimension of rational practice uncovered by contemporary practical philosophy. This programmatic paper argues that building the bridge between the two traditions of systems thinking and practical philosophy is a key challenge to be faced by the systems community. A three-level framework of rational systems practice is suggested as a point of departure for a program of research.     

人机融合社会中的系统调控

科学技术的深入发展和广泛应用正在深刻改变人类社会的生产和生活模式,尤其是信息技术的快速发展,推动人工智能(AI)与人的关系由"辅助"到"互助"和"融合"不断深化.相应地,社会调控对象向着能力不断增强的AI系统以及AI赋能的人和组织演变,社会系统将呈现"信息-物理-社会"的高度耦合,调控环境也相应转换为人机融合的复杂社会系统.这一显著变化将倒逼法律体系的变革,对社会系统调控能力提出更高要求,迫切需要人文社科与科学技术相关方法的交叉融合.论文基于对人机融合社会系统发展的研判,在分析法律体系、控制论、人工智能等所面临挑战的基础上,从法律规制和系统控制的角度,提出将调控工程系统的控制科学与调控社会系统的法律充分结合,在系统科学框架内研究处理人工智能时代社会中的系统调控问题;并进一步归纳探讨了以人为本、优势互补、系统分析、量化支撑、算法规制、博弈控制等若干调控原则和可尝试的前瞻领域,以及需要深入研究的问题.这一思路可望量化表达公平正义等法学基本问题,优化调控系统技术指标,促进人机融合社会系统实现其安全稳定、公平正义、民主自由、和谐发展等价值目标.     

离散线性区间系统的分支稳定性

研究了离散区间系统的一种特殊形式的稳定性 ,即分支稳定性。分别给出了离散区间系统分支渐近稳定性和指数分支渐近稳定性的定义。证明了离散区间系统是分支渐近稳定的 ,且仅当系统矩阵在每一时刻都将满足一个约束条件的系统状态向量变换成满足另一个约束的向量。由此利用不等式的性质分别给出了离散区间系统分支渐近稳定和指数分支渐近稳定的充要条件     

A Maturing of Systems Thinking? Evidence from Three Perspectives

This paper reviews trends in systems theory/thinking from the 1970s to the early 2000s. It proposes a maturation of the field based on certain conceptual and methodological advances that have sought to liberate systems thinking from earlier strictures. An edited dialogue among three prominent systems thinkers from different systems schools—Merrelyn Emery, Bob Flood, and Eric Wolstenholme—provides evidence. Similarities and differences are identified, complementarities among the schools are derived and analyzed, and trajectories for future research are indicated.