空间机器人半实物仿真系统的研究

由于空间机器人的任务验证实验成本过高,所以往往采用其它方法进行开发阶段的论证和系统的验证.采用半实物仿真的方法研制了空间机器人电联试系统.系统验证任务包括空间机器人运动学,动力学,视觉系统,控制器计算能力,总线速率及可靠性.实验结果表明该系统完全可以仿真空间机器人操作任务.     

集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统

仿真验证是检验多机器人协调策略与算法的重要一环.为满足多种策略、算法验证的需求,研发多机器人仿真系统是必要的.为此,开发了一个集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统ColonySin,融入了基于合同网的任务分配和基于有限状态机的任务建模机制,为用户提供简单快捷的任务建模和分配接口.该仿真系统人机界面友好,独立于用户算法设计,能够实现多算法多任务验证功能.仿真系统的功能通过仿真实验进行了验证.     

微型航天器近旁操作地面仿真验证系统

微型航天器在交会对接、在轨服务等太空任务中所起的作用日益凸现,高精度地保证近旁操作的完成是实现其功能的关键.利用两套五自由度卫星模拟器,在一个面积为3m×4m的大理石试验台上,搭建了一套微型航天器近旁操作地面仿真验证系统.针对典型的近旁操作任务,进行了仿真实验.利用边缘检测等图像处理技术获得目标的相对位置信息,利用模糊控制方法实现了从航天器对主航天器的自主探测、自主接近和近旁保持.实验结果表明,仿真系统能够对近旁操作任务进行功能及原理的仿真验证,为进一步的工作奠定了基础.     

视觉伺服空间机器人运动硬件仿真研究

对空间机器人操作臂与安装平台之间耦合关系进行了分析,建立了空间机器人各关键部件的模拟器,并组建起硬件仿真试验平台.基于该平台对空间机器人运动控制特性进行了研究,建立了基于视觉反馈的运动规划算法和关节电机闭环控制模型.对仿真过程中的延时环节进行了分析,并采用Smith预估的方法对系统延时进行了补偿.系统自主捕获仿真试验试结果表明,所采用运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好的完成对机器人控制和通讯能力的模拟测试及系统控制算法的验证.     

可重构星球探测机器人的OpenGL仿真实验平台研究

采用基于Visual C 和OpenGL的建模和运动仿真方法，对可重构星球探测机器人系统的三维运动仿真实验平台进行了研究，建立了一个多机器人系统的仿真实验平台。开发的实验平台可用于探索和验证机器人系统的工作原理、工作空间、多机器人协调算法、重构方法、系统集成技术等。在该平台上进行了机器人的运动学仿真和协调运动研究，验证了该仿真平台的有效性和机器人系统体系结构的合理性。     

小卫星设计、分析与仿真验证一体化系统

针对小卫星采用一体化设计、模块化集成的方法，选择国际上先进的仿真技术，在单轴气浮转台和AC104实时仿真器硬件基础上，设计并建立了“小卫星设计、分析与仿真验证一体化系统”的数学仿真和半物理仿真两个平台，该系统在方案设计阶段用于对总体方案进行优化，仿真与评价；在研制阶段为部件和分系统提供系统的验证和验收手段，在测试和运用阶段用于系统的故障诊断、故障隔离和对策研究等。     

空战模拟器综合火控系统仿真设计与实现

为某空战模拟器设计和实现了综合火控仿真系统,详细讨论了仿真软件的功能、组成以及软件设计、实现过程中的关键技术和方法。该仿真系统包含综合化任务系统和座舱综合显示控制系统,通过反射内存网和以太网与其他设备连接构成半实物空战模拟器仿真环境。仿真系统具有高度系统综合化和功能分区的特点,能够在多功能模块强耦合情况下验证和评价复杂综合火控系统结构。针对空战模拟器的联合调试和全面测试表明综合火控仿真系统是可行、有效的,能够满足空战模拟器的仿真任务。     

空间操作任务的分布式仿真系统

针对非合作目标抓捕、在轨维护、空间装配等复杂空间操作任务的地面验证需求,构建一套分布式仿真系统,主要由后台仿真模型、前端视景演示系统和前端主控制器组成。为实现不同建模工具或编程语言之间的多学科模型耦合与交互,引入FMI(functional mock-up interface)标准进行系统集成,提高了系统的模块化程度、通用性与可移植性。为充分利用计算资源、提高仿真效率,分布式部署仿真子系统与模块,利用DDS(data distribution service)通信机制实现高效、可靠的数据交互。双臂空间机器人抓捕非合作目标的演示案例表明,该仿真系统能够高保真模拟从远距离导引到近距离操作的全过程,满足实时仿真的要求。     

基于脑电alpha波的便携式脑-机接口系统研究

对基于脑电alpha波的服务机器人控制方法进行了研究,并在前期采用计算机的脑-机接口系统研究基础上,设计了一种面向服务机器人的便携式脑接口系统.该系统选用脑电alpha波作为控制信号,用数字信号处理器替代已有系统中的计算机,实现了脑接口系统的集成化和便携化.最后,通过实验验证了系统的有效性和易操作性,为进一步研究开发能实时控制服务机器人完成更为复杂任务的脑.机接口系统提供了技术基础.     

船载统一S频段测控系统目标仿真器

船载统一S频段(USB)测控系统是我国航天测控网的重要组成部分,该目标仿真器是根据海上航天测控任务系统检验、联试的需要而提出的。论文明确了目标仿真器的功能与组成,对各单元的设计和实现进行了详细介绍。给出了海上动态环境下测控目标轨迹的仿真生成方法,阐述了动态目标距离、速度、角度模拟的原理和实现技术途径。该目标仿真器的应用提高了航天测控联调、演练和训练水平,可推广应用于我国航天测控领域各套统一微波测控系统中。     

基于GPS OEM的GPS模拟器研究

首先分析了GPS模拟器的研制开发的意义及其应具备的功能，接着阐述了根据卫星轨道参数同船位无关的特性和卫星运动规律，利用GPS OEM板接收的导航电文提供的卫星轨道信息，在大型船舶模拟器的基础上设计出的基于GPS OEM的GPS模拟器的设计思想。同时对模拟器研制涉及到的数据读取、GPS卫星位置计算、可观测系列的求解、选星及几何精度因子GDOP的计算、GPS船位计算等问题作了详细阐述。     

Shift control method for the local time at descending node based on sun-synchronous orbit satellite

This article analyzes the shift factors of the descending node local time for sun-synchronous satellites and proposes a shift control method to keep the local time shift within an allowance range. It is found that the satellite orbit design and the orbit injection deviation are the causes for the initial shift velocity, whereas the atmospheric drag and the sun gravitational perturbation produce the shift acceleration. To deal with these shift factors, a shift control method is put forward, through such methods as orbit variation design, orbit altitude, and inclination keeping control. The simulation experiment and practical application have proved the effectiveness of this control method.     

一种新型电动三轴飞行仿真转台的研究

本文介绍一种新型电动三轴飞行仿真转台的设计技术及其主要性能。该转台采用微机实时控制，力矩电机直接驱动，高灵敏度测速机和高分辨度光电编码器反馈。在控制方案中除了采用三环反馈控制和前馈补偿控制之外，还引入先进的智能控制策略，从而显著地提高了系统性能。该转台可以满足多种类型飞机、导弹飞控系统仿真试验要求     

多模自适应控制在空中飞行模拟器中应用

为了克服空中飞行模拟器传统上使用增益高控制方式的弱点，设计了一种改善空中飞行模拟器性能的自适应模型跟随控制系统，其中辨识器采用基于卡尔曼滤波器的多模辨识方法，该方法将本机先验信息加入到参数辨识过程中，辨识结构是与卡尔曼滤波器相对应的各个先验模型参数的概率权重和，仿真结果表明，该控制系统克服了原空中飞行模拟器模拟精度依赖于需要精确已知本机气动导数的严重缺陷，并显示出多模辨识算法比一般的辨识方法收敛速度快，精度高，有效地解决了非线性随机系统的参数辨识问题。     

基于PSO-H优化算法的单机E/T调度问题

经典的粒子群优化算法是一个有效的寻找连续函数极值的方法。其在离散空间的应用还很不成熟。主要针对公共交货期下E/T(Earliness/Tardiness)指标的单机调度问题进行研究,并基于粒子群与启发式集成的优化算法(Particle Swarm Optimization integrated with Heuristic:PSO-H)对该问题进行求解。启发式信息由工件加工时间和拖期惩罚构成,它对算法的寻优性能有明显的改善。同时,采用OR-Library中的标准算例对该算法进行仿真实验,显示出理想的寻优结果。     

Information gain based sensor search scheduling for low-earth orbit constellation estimation

This paper addresses the problem of sensor search scheduling in the complicated space environment faced by the low-earth orbit constellation.Several search scheduling methods based on the commonly used information gain are compared via simulations first.Then a novel search scheduling method in the scenarios of uncertainty observation is proposed based on the global Shannon information gain and beta density based uncertainty model.Simulation results indicate that the beta density model serves a good option f...     

含多微网的主动配电网双层分布式优化调度

随着配网中可再生能源渗透比例的不断提高，传统集中式调度面临潮流计算压力大、可再生能源消纳困难等问题，难以保证系统的运行品质。提出一种含多微网的主动配网分布式双层优化调度方法。上层建立以区域配网网损最小为目标的优化模型，运用二阶锥松弛方法以及同步型ADMM(alternating direction method of multipliers)算法求解各微网联络线调度指令；下层考虑碳捕获(carbon capture and storage, CCS)、电转气(power-to-gas, P2G)等能源耦合设备与柔性负荷协调调度，建立以提高经济性、降低弃风弃光、保证环保性等为目标的下层优化模型。基于实时数据库建立仿真验证平台，以IEEE33节点系统为例，验证了所提方法的有效性。     

Model-Based Network Scheduling and Control for Systems over the IEEE 802.15.4 Network

The scheduling and control of a class of wireless networked control system is investigated,whose control loop is closed via a shared IEEE 802.15.4 wireless network. By using a gain scheduler within the packet-based control framework and fitting the delay-dependent gains into a time-delay system model, a less conservative self-triggered approach is proposed to determine the sampling update,which consequently enables the design of two network scheduling algorithms to reduce the communication usage. Numerical and TrueT ime based examples illustrate the effectiveness of the proposed approach in the sense that it reduces greatly the communication usage while maintaining satisfactory control performance.     

多飞艇协同对地观测和数据传输调度模型与算法研究

浮空器已经发展成为空间遥感信息获取的重要平台之一.本文针对飞艇的资源特性和需求的复杂性,设计了多飞艇协同对地观测和数据传输工作体系.综合考虑多飞艇协同对地观测和数据传输任务的协调优化,将观测任务和数据传输任务视为有向图中顶点,用飞艇在执行先后序列任务的地理位置间的巡航时间来度量有向图中顶点间的距离,将问题转换为带时间窗口的多车场开放式车辆路径问题(multi depot open vehicle routing problem with time windows,MDOVRPTW),并以最大化总收益作为优化目标,构建多飞艇协同对地观测和数据传输任务调度的混合整数规划模型.提出一种文化基因算法(memetic algorithm,MA),嵌套广义阈值算法(generalized threshold algorithm,GTA)计算染色体中各飞艇总巡航时间最短的任务序列,实现对地观测和数据传输资源的优化分配.研究发现,针对不同规模的算例,并与CPLEX计算结果比较,算法能够在较短的时间内获得满意的解.     

高速动车组列车网络控制系统仿真与建模研究

研究了高速动车组列车网络控制系统的过程数据调度及事件仲裁算法。针对高速动车组网络控制系统的特点,提出了列车网络控制系统主节点和从节点的实现算法,并利用OPNET仿真软件建立了列车网络控制系统的模型。在不同的仿真场景下运行仿真模型,通过对仿真和理论计算得到了列车通信网络协议的数据通量和端对端延时特点。针对消息数据的事件仲裁机制,通过仿真得出了不同条件下的碰撞特性。仿真结果表明了所提出方案的有效性,为实际高速动车组网络控制系统的设计和调试提供了依据。