基于四元数的捷联惯导惯性系晃动基座自对准算法

为提高捷联惯导系统在晃动基座下初始对准的快速性和精度,提出了一种基于四元数的捷联惯导惯性系晃动基座自对准算法.该算法利用惯性坐标系下的姿态更新来实时地反映载体在晃动干扰下的姿态变化,通过四元数推导将初始姿态的最优估计转化为Wahba姿态确定问题,以消除角晃动干扰的影响;并根据惯性系下重力矢量和晃动干扰加速度不同频的特点,引入小波阈值消噪以消除线振动干扰的影响,从而提高算法在晃动基座下的对准精度.仿真结果表明,该算法不需要进行粗对准,具有角晃动干扰隔离能力和线振动干扰抑制能力,能够实现晃动基座下的快速、精确自对准.     

行星着陆——推进下降过程的建模与控制(英文)

登陆火星或月球时,释放降落伞后进入推进阶段,通过轴向推力倾斜实现水平方向运动,能够与速度矢量(重力)的相反方向一致或与需要的加速度方向保持一致.后一种策略能实现精确着陆,在该策略下,倾斜角(俯仰角和偏转角)与水平加速度成正比.这种策略并未采用以水平加速度为姿态控制目标的递阶导航与控制方案,而是基于角加速度对位置作用的四阶动力学特性设计了一个独特的控制系统.除去倾斜角的非线性因素(垂直制动规定的轴向推力)后,系统综合动力学方程能够实现(准)输入-状态线性化.论文同时表明:一方面,基于参考轨迹(倾斜角和位置)的控制器设计仅能实现部分输入-状态线性化;另一方面,系统的内部稳定性可以证明.即使存在不可镇定的外部干扰动力学模态时,仍能确保系统稳定性.蒙特卡洛仿真验证了闭环控制策略的有效性.     

连续推力最优轨道规避

应用非线性规划方法研究了连续推力时间最优和燃料最优航天器规避问题。航天器空间飞行中,为了避免与其他航天器或空间碎片相撞,需采取措施实施规避策略。由于航天器最优规避问题是典型的具路径约束的轨迹优化问题,间接法即应用极大值原理难于处理。考虑航天器推进系统为固定比冲发动机,用改进的轨道根数描述航天器动态,在给定最大推力幅值和中间过渡轨道时,将规避问题划分为转移和返回两个阶段,然后应用非线性规划方法统一考虑时间最优和燃料最优航天器最优规避问题。数值仿真结果表明,最优规避任务能够完成;在时间最优或燃料最优规避情形时,航天器均以最大推力工作,且时间最优规避时消耗燃料最少。     

基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法

快速准确测量运动目标的姿态,在航天航空、机器人等领域应用广泛.针对惯性姿态测量速度快但精度不足而视觉姿态测量精度高但速度慢的特点,提出了一种基于IMU与单目视觉融合的姿态测量方法.IMU姿态测量时,使用欧拉角迭代公式解算运动目标的姿态;单目视觉姿态测量时,使用POSIT算法求解被测目标的姿态;再使用H?滤波器融合两者的测量结果;用融合结果与惯性测量结果的差值修正并更新漂移误差曲线.根据被测目标的两组匀速转动信息,提出了双矢量正交化标定法标定IMU坐标系到目标坐标系的旋转矩阵;根据单目视觉采集的3幅图像信息,提出了三图快速标定法标定靶标坐标系到目标坐标系的旋转矩阵.实验表明,提出的姿态测量方法能实现快速姿态测量,测量精度高.     

截断重分配组合偏置推力分配算法

针对海洋环境力较小,但方向大角度频繁变化,动力定位船舶控制系统要求推进器发出较小推力,甚至零推力的特殊工况,为了实现推力分配在实际中的应用,在组合偏置推力分配算法的基础上,提出了截断重分配的策略,设计了一种截断重分配组合偏置推力分配算法．该算法的仿真结果与原算法的比较,表明了其能够在不影响控制力分配的条件下,调整各推进器的推力方向,避免推进器的推力方向处于禁区角区域以及推进器进行小角度频繁变化,并通过模型实验验证了该算法在实际工程应用中能够避免推进器的推力损失,减少推进器小角度频繁转动导致的机械磨损和能量消耗．     

基于微分进化的行星际小推力轨道全局优化方法

针对行星际小推力轨道优化问题,提出一种基于改进微分进化的全局优化算法.通过引入试验个体重生成和约束判断选择策略,克服传统微分进化算法中寻优参数和轨道约束违反边界的缺陷.为提高微分进化算法后期收敛效率,提出了基于最优个体信息的变异操作和局部搜索辅助策略.以地球-水星的小推力燃料最省转移为例对所提算法进行了验证.数值计算结果表明:改进的微分进化算法能够快速有效地寻找到全局最优轨道,并且与传统非线性规划和遗传算法相比,具有更高的可靠性和收敛性.     

盾构智能化姿态控制器的设计

在理论推导千斤顶推力的基础上,寻求工程历史数据的规律,得出地质条件与盾构推进千斤顶压力的关系.在控制器实时控制中,根据探地雷达探测得到的盾构前方的地质条件,控制器预设盾构各区千斤顶的压力值.引入模糊控制理论,根据自动测量系统测得的实时偏差量,通过模糊控制器得出千斤顶纠偏控制量.最后,综合推估推力和纠偏推力,最终实现盾构推进姿态的自动控制.     

IMU/计程仪/重力组合导航系统信息融合方法

针对现代战争环境对导航系统高自主性、高隐蔽性的要求,提出了IMU/计程仪/重力无源组合导航方式.深入研究了IMU/计程仪/重力组合导航系统的信息融合方法,设计了该系统的工作模式.采用扩展卡尔曼滤波进行各传感器信息的融合.根据导航系统对实时性的要求,建立了系统的低阶误差状态方程;将厄特弗斯效应的影响考虑到滤波器设计中,建立了系统的重力观测方程;将计程仪的速度与惯性速度进行融合,建立了系统的速度观测方程;在不增加系统成本的条件下,进一步利用加速度计输出估计水平姿态,建立了系统的姿态观测方程.在此基础上,设计了相应的信息融合策略.实际系统的机载试验结果表明,IMU/计程仪/重力组合导航系统算法正确、性能良好,可以有效地控制惯导系统位置和速度误差的累积,满足长时间一定精度的导航要求.     

一类离散捕食-食饵系统的最优捕获策略

对一类离散的具有双密度制约的捕食-食饵系统的捕获策略进行了研究,应用差分方程稳定性理论得到了该系统正平衡点的存在性和稳定性的条件.为获得最大的经济效益,应用二次函数的理论讨论了在捕获努力量不同的情况下,应如何控制食饵种群及捕食者种群捕获努力量的大小,以获得在维持稳定捕获前提下的最优捕获策略,为实际生产提供了理论指导.     

基于零力矩点的四足机器人非平坦地形下步态规划与控制

为提升四足机器人在非平坦地形中的行走能力,根据零力矩点理论分析机器人行进过程的稳定条件,利用稳定裕度的概念,在支撑多边形中求取最优稳定点来规划零力矩点. 为避免walk步态中频繁调整躯干姿态导致的能耗和行进速度损失,提出了在次优支撑三角形中求取最优稳定点的方法. 针对斜坡地形中机器人运动性和稳定性的矛盾,设计了综合性能更高的躯干姿态和支撑点位置. 为适应不同坡度和躯干角度,通过对零冲击足端轨迹规划方法进行改进,实现了以目标支撑点为中心的斜坡零冲击规划目标. 仿真试验结果表明,该规划控制方法能够实现机器人在不同斜坡中的稳定行走.      

改进全局和声算法在鲁棒极点配置中的应用

提出了改进全局和声搜索(IGHS)算法,给出了新的位置更新策略.通过引入新的位置更新策略,可以使算法动态产生解区间,提高了算法对解空间信息开发的能力,避免了因过早收敛而易陷入局部最优的不足.将所提出算法应用于线性系统的鲁棒极点配置中,克服了以往条件数优化计算中需要拟凸转化处理的不足,方便地实现了控制系统的任意极点配置.最后,针对文献中的多输入多输出系统进行仿真对比实验,实验结果表明本方法得到的闭环系统具有更好的鲁棒性.     

Layered Multi-mode Optimal Control Strategy for Multi-MW Wind Turbine

The control strategy is one of the most important renewable technology, and an increasing number of multi- MW wind turbines are being developed with a variable speed-variable pitch （ VS-VP ） technology. The main objective of adopting a VS-VP technology is to improve the fast response speed and capture maximum energy. But the power generated by wind turbine changes rapidly because of the continuous fluctuation of wind speed and direction. At the same time, wind energy conversion systems are of high order, time delays and strong nonlinear characteristics because of many uncertain factors. Based on analyzing the all dynamic processes of wind turbine, a kind of layered multi-mode optimal control strategy is presented which is that three control strategies： bang-bang, fuzzy and adaptive proportional integral derivative （PID） are adopted according to different stages and expected performance of wind turbine to capture optimum wind power, compensate the nonlinearity and improve the wind turbine performance at low, rated and high wind speed.     

变速恒频风力发电最大功率补获控制策略研究

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,在分析变速恒频风力发电系统最大风能捕获原理的基础上,研究了一种不需要检测风速的最大风能捕获功率控制策略.这种控制策略既可以实现双馈发电机系统低于额定风速下的最大风能捕获控制又可以实现变速恒频双馈风力发电机的有功、无功功率的前馈解耦控制.最后,利用Matlab/Simulink对不同风速下双馈发电机系统的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性和可行性.     

非线性系统的分层优化预测控制

提出了一种基于分层优化策略和动态最优控制解法的非线性系统预测控制算法,该方法大大减小了在线计算量,使实时控制成为可能.给出了详尽的理论推导,以一个仿真算例证明了算法的正确、可行与有效性.     

斜拉索-磁流变阻尼器系统的频域自适应控制

基于频域LQG控制与Hilbert-Huang变换(HHT),并考虑磁流变(MR)阻尼器动力学,提出斜拉索振动的频域自适应控制方法.由HHT识别受控拉索的瞬时振动状态,自适应调节控制器,提高对目标特征频率的追踪能力,且避免时域LQG控制需要对权参数进行试算选取的问题.为验证所提出的自适应频域LQG(i AFLQG)控制算法的有效性,通过与MR被动控制及时域LQG半主动控制相比较,结果表明:i AFLQG控制能够更高效地利用MR阻尼器的动力特性达到最佳的拉索减振效果.     

一种解多目标优化问题的基于分解的人工蜂群算法

在处理多目标优化问题时,如何平衡所得解集的分布性与收敛性是一个困难又重要的工作。为此,提出了解决该问题的一种基于目标空间分解的人工蜂群算法(MOABC/D)。首先采用一组方向向量将目标空间分解成一系列的子区域,并在每一个子区域至少保留一个解来保持解的分布性,其次提出一个基于分解的选择策略和2个基于信息交换的搜索策略来提高人工蜂群算法的搜索能力,并采用一个基于高斯分布的搜索策略来增强人工蜂群算法的搜索效率。为验证所提算法的性能,与8种同类算法在10个测试问题上进行比较。结果表明,本文所提算法得到的解集具有更好的收敛性能和分布性能。     

协作CDMA系统上行链路功率控制策略及优化算法研究

针对协作CDMA系统上行链路功率控制优化算法复杂度过高的问题,提出了一种新的分段式低复杂度的功率控制策略及优化算法,其中系统的功率控制分两个阶段,前后两阶段分别采用分布式的功率控制优化算法和基于几何规划的功率控制优化算法。理论分析和数值仿真结果表明,功率控制优化算法对信道信息要求低、运算量小、复杂度低、收敛速度快,且收敛于全局最优。     

串联式混合电动汽车发动机转速控制系统

发动机和发电机是串联式混合电动气的主动力源（PS），为保证发电机输出稳定的工作电压，发动机应在恒速控制系统的作用下运行于最佳状态，使之在负载变动的情况下保持转速不变，功率不变，油耗最低，在分析串联式混合电动汽车的能量流动和发动机的控制策略的基础上，依据自动控制原理及计算机控制技术，讨论了发动机恒速控制系统的计算机控制方法，给出了控制系统的控制电路，采用了PID控制算法，讨论了PID控制中各参数的整定，运用MATLAB对该系统进行了仿真。     

空空导弹末端制导变结构导引律研究

 空空导弹末端控制(Endgame)段适用的导引规律,必须确保在目标实施最佳逃逸策略时,导弹以最小的脱靶量命中它。由于目标机动特性较难掌握,为了提高导弹的命中精度,在实际工程设计中,要求导弹飞行控制系统具有更高的机动过载和更小的时间常数。而直接力控制技术的引入,可明显提高导弹最大可用过载,减小导弹飞控系统时间常数。本文以比例导引律为基础,将目标机动视为未知的有界干扰,设计一种变结构导引律,利用变结构控制系统的干扰不变特性,克服目标机动的影响,实现目标有界机动条件下视线角速度的零化,使导弹飞行弹道在制导过程的中后段呈现出平行接近法的特性,以改善导弹制导性能。经对制导回路进行稳定性分析,对具有直接力控制与不具有直接力控制的制导系统分别进行仿真分析,表明在Endgame中,变结构导引律比一般的比例导引律脱靶量更小,引入直接力控制后效果更为明显。     

汉化多功能变压器优化设计程序

本文通过优化结果与同类产品原材料消耗的比较，节约铜线和硅钢片均达１１％，从而在技术分析中论证了应用本程序对原Ｓ７进行改造，将会取得显著的经济效益。操作简要说明表明，程序编写有新的特点：显示全盘汉化，设计参数采用多个屏幕输入方式；功能较强，具有独特的扩展设计功能，本程序不仅可以设计Ｓ７系列产品，而且可以设计非标产品；程序可操作性强，易学，易掌握。