Adaptive robust dissipative designs on straight path control for underactuated ships

1.INTRODUCTIONIn practice,long-distance navigation tasks of shipsare frequently carried out while traveling via way-points on a straight path at constant cruise speed.Whenthe linear course is tracked,only the yaw mo-ment is served as control input to drive the sway dis-placement,sway velocity and heading angle while thesurge velocityis maintained bythe mainthruster con-trol system,which is referred to as underactuatedconfiguration.So it becomes very difficult to deviseanideal tracking algo…     

基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

基于模型的有限预测逆跟踪控制

针对水下无人潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)非最小相位的特性,提出利用有限预测逆方法实现其精确的跟踪控制.利用系统逆方法计算当前时刻t_c的有界的逆输入,需要已知所有未来时刻的理想输出信息.为了有效利用未来时刻的理想输出数据,并提高计算效率,提出将时间窗内理想输出的预测信息用于逆算法中,来求取控制输入值,从而实现对UUV的路径跟踪控制.有限预测逆方法是利用从当前时刻到未来T_p时刻内的理想路径来获得逆输入,可以实现在线控制.通过给定的精确逆输入与利用有限预测逆方法所求得的输入之间的误差,对参数T_p和m进行优化.通过实验验证了该方法的有效性,并对比说明了跟踪误差与优化参数T_p之间的呈指数递减的关系.     

银河仿真工作站实时图形显示方法

在进行半实物仿真试验时，常常需要观察某些参数的变化情况，需对指定的参数图形进行实时显示，由于在仿真工作站上显示的时间比较长，影响半实物仿真的实时性，为此，提出并实现了在银河仿真工作站上通过D／D和实时网实现的两种异地实时图形显示方法，并给出了两种方法的实验结果，实验证明这两种方法能有效解决半实物仿真的实时图形显示问题。     

基于层次B样条的三维变形

针对三维空间中物体的变形问题,描述了一种基于层次B样条的变形算法。该算法利用了多层次B样条技术,与其它方法相比,这种方法可以得到C2连续的变形函数并且在处理表面复杂的物体时会有更高的效率。将已有的MBA(多层次B样条算法)技术从双变量的情况扩展到三个变量的情形,然后在这一技术的基础之上,提出了最终的3D物体变形算法。最后用实例证明了该算法的可行性与有效性。     

基于直线特征的航拍图像机场跑道自动识别算法

针对航拍图像中机场跑道的区域灰度特征和边界直线特征,提出了一种基于直线特征的机场跑道自动识别算法。首先对航拍图像进行边缘检测;然后在归一化的边缘检测幅度图像中进行直线提取,并对提取的直线进行三次连接;再进行机场跑道边界平行直线对的提取;最后根据区域灰度特征对机场跑道区域进行验证,完成机场跑道的识别和定位。大量实验结果表明,本算法对云层遮挡等具有较强的鲁棒性,并且定位准确,是一种有效的机场跑道识别算法。     

基于ACO算法和Bezier曲线优化的巡航导弹航路规划

在巡航导弹低空突防前提下,针对蚁群算法规划的导弹航路存在转向点个数较多和转向角度较大的问题,提出一种基于蚁群算法和Bezier曲线优化的三维航路规划方法。将蚁群算法生成的路径节点作为生成Bezier曲线航路的控制点,将曲线航路分段形成折线化航路。采用广度优先搜索算法对航路生成中出现的不可航行路段进行微调处理,得到可行的规划航路。仿真结果表明：生成的航路兼顾了随机搜索全局优化的同时,避免了大角度转向,缩减了飞行航程和转向点个数,保证了巡航导弹飞行过程中的连续稳定。     

新能源分布式发电系统的能量互补控制研究

介绍了基于可再生能源的分布式发电系统的结构，并针对这套系统提出了能量互补控制原理，建立了系统的数学模型，为了改进系统的性能设计了矢量控制算法。在系统的风机模拟器和飞轮上的仿真与实验结果证明，提出的能量互补控制能够很好地调节储能单元存储和释放能量，因此能够保持分布式发电系统地稳定输出。     

基于控制变量估计的高超声速再入滑翔目标轨迹预测算法

以高超声速再入滑翔目标为研究对象,在对目标机动控制变量进行建模分析的基础上提出了一种轨迹预测算法。首先,基于动力学建模构建了目标跟踪模型,利用气动参数对目标状态向量进行扩维并推导了对应的运动模型。其次,构造了适用于轨迹预测的目标机动控制变量,在不同机动模式下分析了控制变量的变化规律,基于控制变量设计了对应运动方程以及轨迹预测模型。最后,仿真生成了两条轨迹并对所提算法进行了仿真验证,分析了算法性能。仿真结果表明所提轨迹预测算法能够取得较好的预测效果。     

不确定条件下无人作战飞机在线攻击轨迹决策

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)对地攻击过程中存在的诸多不确定性因素问题,提出基于滚动时域策略和Gauss伪谱法(Gauss pseudospectral method, GPM)的在线实时攻击轨迹决策算法。算法采用滚动时域的优化策略,将全局优化问题转化为一系列相互叠加但不断向前推进的优化区间,通过滚动更新和反馈校正消除不确定误差,同时降低了所提算法的计算复杂度和对计算资源的需求;综合飞行包线约束,武器投射约束和威胁规避约束,采用GPM完成高精度攻击轨迹求解;采用实时迭代策略提供优化初值,通过自适应目标函数切换引导UCAV迅速规避近距突发威胁。仿真结果表明,所提算法能够有效消除不确定误差,同时以较高的精度和速度生成可行的攻击轨迹。     

伪惯导建模的极区双速度模式惯性系对准算法

针对极区V^b辅助的捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS) 行进间惯性系对准, 提出了基于伪惯导建模的双速度模式惯性系对准算法, 消除由惯导建模引起的极区导航误差放大以及传统惯性系对准过程存在的模型误差问题, 提高极区对准性能。最后通过低纬度车载半实物仿真试验以及极区对准仿真试验对其进行验证。在75°和85°初始纬度, 50次航向对准结果的平均绝对误差和标准差分别为0.507 2°、2.527 3°和0.605 2°、2.875°。试验结果表明, 所提算法是可行且合理的, 可以解决极区SINS行进间惯性系对准中惯导建模以及对准模型所存在的问题, 提高极区对准的性能。     

服务质量路由问题的一个新进化算法

针对服务质量路由问题,设计了一种新颖的进化算法QoS_EA.该算法具有以下特点:(1)通过采用一种前向自然教编码方法,使路径不包含圈,节省了进化算法在求解该问题时的圈检查过程;(2)设计了一种散接交叉算子,以防止出现不可行的路径,确保交又操作的有效性和种群的多样性;(3)与交叉算子相对应设计了一种基于局部链路选择性修改的选择性变异算子,以确保路径由任意初始状态进化到满足约束的路径.理论分析证明该算法具有明显的优越性,并以概率1收敛于所求路径.计算机仿真结果表明该算法性能优于其他同类算法.     

通信距离约束下双无人机目标跟踪算法

提出了一种旨在提高定位精度,同时具有保证通信距离约束和传感器探测距离约束性能的无人机双机协同跟踪路径规划算法。分析了传感器误差引起的目标定位误差,指出使用协同跟踪的优势。针对通信约束、传感器距离约束以及精度要求,分别提出了漏斗函数、参数冻结等策略,满足了双无人机协同目标跟踪时的相关约束。设计了双无人机目标三维定位的方法。通过对无人机双机协同跟踪精度与单机目标测量精度仿真对比,验证了算法能够在维持两种距离约束的情况下,以较高的精度跟踪目标。     

基于格子Boltzmann方法的地下矿巷道系统热流态仿真

提出了基于分块耦合的双分布格子Boltzmann方法(LBM)的地下巷道热流态仿真模型。在该模型中,分别建立了LBM速度和温度模型,并采用Boussinesq方程将其有机耦合;平直边界采用反弹格式处理,曲边界采用曲边界反弹格式处理;采用分块耦合算法将复杂巷道分成若干规则块,各块分别独立计算,在边界处交换数据,从而去除冗余网格,简化网格计算,提高系统资源利用效率。通过基于该模型开发出的仿真系统的运行表明,该仿真系统将时间、空间和系统各参数有机结合起来,在形象、直观的条件下观测到火灾发生时地下矿巷道系统热流的演变过程,获得巷道系统关于热流流动速度,温度,压力等方面的详细数据,为制定行之有效的热流规避方案提供科学依据。     

A unified approach to construct generalized B-splines for isogeometric applications

Generalized B-splines have been employed as geometric modeling and numerical simulation tools for isogeometric analysis(IGA for short). However, the previous models used in IGA,such as trigonometric generalized B-splines or hyperbolic generalized B-splines, are not the unified mathematical representation of conics and polynomial parametric curves/surfaces. In this paper,a unified approach to construct the generalized non-uniform B-splines over the space spanned by{α(t), β(t), ξ(t), η(t), 1, t, ···, t~(n-4)} is proposed, and the corresponding isogeometric analysis framework for PDE solving is also studied. Compared with the NURBS-IGA method, the proposed frameworks have several advantages such as high accuracy, easy-to-compute derivatives and integrals due to the non-rational form. Furthermore, with the proposed spline models, isogeometric analysis can be performed on the computational domain bounded by transcendental curves/surfaces, such as the involute of circle, the helix/helicoid, the catenary/catenoid and the cycloid. Several numerical examples for isogeometric heat conduction problems are presented to show the effectiveness of the proposed methods.     

基于正六边形栅格JPS算法的智能体路径规划

通过构建正六边形栅格地图, 并修改传统跳点搜索(jump point search, JPS)算法的邻居剪枝、强制邻居判断的规则和JPS策略, 提出一种新的正六边形栅格JPS算法, 并且利用该算法解决智能体在环境地图存在障碍物时的路径规划问题。利用Pycharm平台进行仿真研究, 并与传统正方形栅格A^*算法和JPS算法进行路径规划仿真比较, 结果表明正六边形栅格JPS算法可更好地实现路径规划, 所规划出的路径可避免穿越墙角的不安全行为、减少转向次数, 且该算法可减少路径规划时间, 提高了路径规划的质量和效率。     

基于NURBS曲线轨迹规划与速度规划的研究

提出了一种基于非均匀有理B样条曲线(NURBS)的运动轨迹规划插补算法,与传统插补方法相比,该插补器能够保持高速度和高精度加工性能,而且能够抑制在插补过程当中产生的轮廓误差和速度波动.在插补过程中由于限制轮廓误差的需要而产生了一些速度尖点,在这些尖点处的加速度和加加速度往往都非常大,这些对机床的伺服马达产生很大的冲击力,提出的插补算法能够根据允许的最大轮廓误差、最大加速度、最大加加速度来对插补速度进行自适应调整,使其满足插补要求.通过一个NURBS曲线插补的MATLAB仿真的例子,说明了该曲线插补算法能够满足高速、高精度加工的要求.     

Chaotification of a continuous stable complex network via impulsive control

A method is proposed to chaotify a class of complex networks via impulsive control, when the orbits of the impulsive systems are con?ned in a bounded area. Based on computing the largest Lyapunov exponent, theoretical results and algorithmic analysis are given in details. Finally, numerical simulations are presented to illustrate the effectiveness of the method.     

基于DBN威胁评估的MPC无人机三维动态路径规划

模型预测控制(model predictive control, MPC)路径规划算法适用于三维动态环境下的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)路径规划;动态贝叶斯网络(dynamic Bayesian network, DBN)能够有效推理战场态势,对无人机进行威胁评估。针对威胁尾随无人机时的路径规划问题,构建DBN威胁评估模型,将UAV在战场环境中的威胁态势用威胁等级概率表示,与MPC路径规划算法相结合,得到基于DBN威胁评估的MPC UAV路径规划算法。通过多组仿真分析表明,在三维动态环境下,特别是威胁尾随无人机时,基于DBN威胁评估的MPC无人机路径规划算法可以得到有效的无人机路径。     

一种自治水下机器人垂直面路径规划算法

提出了一种基于模糊推理系统(FIS)的自治水下机器人的垂直面运动路径规划算法，并进行了仿真验证。该算法根据当前水下机器人所处的深度和距离海底高度数据，通过模糊推理系统得出期望的航行深度，以避免超深、超浅以及触底等情况的发生，并尽量满足多普勒速度仪(DVL)对距离海底高度的要求。计算机仿真的结果表明该算法是可行有效的，满足自治水下机器人的系统要求。