未知环境下水下机械手智能抓取的自适应阻抗控制

为了满足水下机械手在未知环境下对目标抓取的多样性,保证抓住、抓牢并最大限度地避免目标损伤,提出了自适应阻抗控制方法.构建了基于位置的阻抗模型的力跟踪控制系统,采用递推最小二乘法辨识目标的阻抗参数,根据阻抗参数与机械手的运动特征,利用模糊推理方法在线调整抓取力的期望值,并根据期望抓取力与实际抓取力的误差设计自适应比例-积分-微分(PID)控制器来调整期望位置,以实现在跟踪目标位置的同时对期望抓取力信号的跟踪,并利用MATLAB/Simulink软件平台进行仿真实验.结果表明:自适应阻抗控制方法在自由空间和约束空间均具有良好的力、位移的跟踪性能;对期望抓取力的实时调整满足抓取目标的多样性,期望位置的自适应调整能够实现对期望抓取力的跟踪.     

改进的Kriging近似方法及其在鱼雷外形优化中应用

摘要：
对小样本条件下Kriging拟合精度的研究后发现,由原样本点生成新样本点后,拟合这2组样本点可提高其拟合精度.使用2种方法生成新样本点,一种是基于极大似然估计的生成方法;另一种是基于最小均方误差的生成方法.经分析,第1种方法要求较为苛刻,导致新样本点不能提供有效的样本信息;而第2种方法得到了带有有效附加信息的新样本点.数学算例表明,基于最小均方误差生成新样本点的方法得到的样本点提高了Kriging模型的拟合精度.将该方法应用于鱼雷外形优化中,得到了较为满意的优化结果,表明了改进的Kriging近似方法的有效性.
关键词：
Kriging插值; 极大似然估计; 均方误差; 优化设计
中图分类号： TP 202.7
文献标志码： A     

一种基于证据理论的数据分聚类融合算法

为了有效处理模式识别问题中的不确定信息并提高数据分类精度,研究了一种新的证据分聚类融合算法(new evidence classification and clustering fusion algorithm,NECCFA)。首先使用证据K近邻分类算法为各目标数据构造一组初始基本置信指派。然后根据证据C均值算法的目标函数模型,并通过新算法的迭代寻优过程不断地对目标数据的基本置信指派进行完善。最后根据融合结果和所设定的分类规则判断目标的类别属性。通过模拟数据集和真实数据集实验,将新算法与其他几种常见方法进行了对比分析,结果表明能够有效提高分类准确度。     

HAG-UUV机翼挂载飞行状态流体特性仿真

利用数值仿真的方法研究了高空滑翔无人水下航行器(HAG-UUV)在机翼下挂载飞行状态的流体动力特性.在水平面和铅垂面内,分别分析了HAG-UUV受到的流体扰动.考虑机翼与HAG-UUV的耦合状况,运用Ansys CFX软件完成了数值仿真.研究了无人水下航行器浮心到机翼中线距离540~940mm、攻角-5°~20°及侧滑角-15°~15°等工况对挂载状态的影响,绘制了对HAG-UUV受到的流体作用力和力矩曲线.结果表明:UUV浮心到机翼中线距离小于760mm时壁面效应明显,HAG-UUV在竖直方向受到的流体作用力显著增加;攻角变化会极大改变UUV受到的流体作用,当侧滑角从-15°变化到15°时,UUV受到的流体作用并不关于0°侧滑角对称.当侧滑角为0°时,UUV仍受到流体侧向作用力和偏航力矩的干扰,产生这一现象的原因在于后掠型机翼使流场产生侧向诱导速度.     

基于UT-邻接矩阵的水下传感器网络 1-栅栏覆盖算法性能研究

基于UT-邻接矩阵的1-栅栏覆盖算法是一种适用于水下传感器网络的栅栏覆盖策略。采用圆盘衰减模型,对该算法进行了深入研究。首先,分析了该算法在构建半径不同时,所需的传感器数目。再分析了构建半径、信噪比对采用该算法的系统检测概率的影响。实验结果表明,UT-邻接矩阵的1-栅栏覆盖算法在保证较高的检测概率的同时,所需的传感器数目比较少。     

一种改进的D-S证据合成方法及其应用

针对高度冲突证据的合成问题,分析了传统Dempster组合规则及其改进方法的不足,提出了一种新的冲突证据合成方法。该方法首先计算证据之间的距离矩阵和相似度矩阵,然后计算各证据获得其它证据的支持度,将支持度归一化处理得到各证据的可信度,最后基于可信度采用加权平均的方法将证据冲突概率分配给各个命题。数值算例结果表明,该方法减小了冲突证据在组合规则中的作用,有效地降低了干扰信息的影响,能够得到合理的融合结果。     

单个压差式矢量水听器MVDR波束形成的优化研究

从矢量水听器和声压阵两个角度,研究了单个二维压差式矢量水听器的最小方差无失真响应（minimum variance distortionless response, MVDR）波束形成的优化技术。针对压差式矢量水听器半径波长比大于0.1时,利用它进行方位估计性能恶化的问题,提出了一种修正的单个压差式矢量水听器MVDR波束形成处理方法。仿真和湖上试验的结果表明：修正的压差式矢量水听器MVDR处理方法对阵元间距的变化具有更好的稳健性;在半径波长比小于0.1时具有更好的估计性能,在半径波长比大于0.1的一定范围内依然具有良好的方位估计能力。     

机载差分GPS效能室内评估系统构建方法

针对机载全球定位系统（global positioning system, GPS）只能进行局部半物理仿真或外场试飞验证,而无法实现机载差分GPS (differential GPS, DGPS)硬件在环（hardware-in-loop, HIL）全方位高动态室内仿真、测试与评估的问题,提出一种基于实时仿真技术,利用GPS仿真模拟器和DGPS接收机,在实验室静态环境下,采用实时动态(real-time kinematic, RTK)载波相位差分法,对机载DGPS效能进行全方位高动态的室内评估系统构建方法。利用该方法构建的评估系统获取了机载GPS在差分和单点两种工作方式下的实验数据,通过比较分析单机GPS与DGPS所得的实验数据,验证了机载GPS差分方式在定位精度上是单点方式下定位精度的4~5倍。该系统能够在实验室静态环境下,全方位高动态模拟机载DGPS外场试飞的全过程,实现了在室内静态环境下对机载DGPS效能进行考核评估,并为今后机载DGPS效能的室内评估提供了实验依据和技术支撑。     

基于ESPRIT算法的矢量水听器阵方位估计性能分析

研究了矢量水听器阵利用旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance technique, ESPRIT)算法估计目标方位的问题,分析了几种处理方式的内在机理,并推导了它们的理论误差公式。针对利用振速分量直接估计方位受声源方位影响较大的问题,提出了一种角度融合的方法来提高方位估计性能。仿真结果表明,理论误差与实际非常吻合,提出的优化融合处理方法提高了目标方位估计的精度,降低了估计误差随方位角度变化波动的程度。     

基于激素调节的量子免疫克隆函数优化算法

为了提高量子免疫克隆算法（quantum inspired immune clone algorithm, QICA）对函数全局寻优的精确性和稳定性,引入了内分泌激素的调节规律,根据当前个体适应度值和上一代种群的平均适应度值重新设计克隆规模,按照种群多样性和Hill函数的上升规律对其进行自适应调整,使进化各代中优秀个体的克隆得到扩增,同时减少不良个体的规模,从而提出了一种基于内分泌激素调节的量子免疫克隆算法（hormone adjustment based QICA, HAQICA）。利用标准测试函数对算法进行了验证,50次随机独立实验结果表明,HAQICA算法的收敛速度与QICA算法相当,最优解的均值与方差等数据,证明了HAQICA算法在提高函数全局寻优性能上的有效性。