深海底采矿机器车控制软件体系结构设计与实现

针对深海底采矿机器车特殊工作环境和特殊工作特性,采用混合体系结构,设计了深海底采矿机器车控制软件体系结构;该结构分为规划层、控制层和执行层.机器车的作业任务被规划为一系列子目标,每个子目标有一个相应的任务监视器,负责安排一套预编程的程序以实现子目标.以行走控制子目标为例,进一步说明了所设计体系结构的可行性.最后,采用VC 语言编制程序,验证了软件体系结构的设计.     

深海集矿机器人的自修正专家模糊控制

深海底自行走履带集矿机器人作业过程, 受作业环境和集矿机器人自身的影响, 具有未知性、随机性、非线性等特性. 针对该复杂控制过程, 采用一种基于自修正专家模糊控制的路径跟踪控制方案, 控制深海履带机器人行走. 该方案参考履带车辆转向运动学方程, 结合深海集矿机器人工况参数和作业环境, 将履带车辆人工操作经验整合为专家规则, 构成专家系统, 实现机器车绝对速度和方位角的闭环控制;采用具自调整功能的模糊算法, 对深海底履带集矿机器人的左、右履带速度进行控制. 仿真结果验证了该方案的可行性和有效性.     

深海履带机器车的实时导航和避障

针对深海底履带机器车的未知、复杂工作环境,提出一种履带机器车导航和避障算法。该算法先用声纳传感器实时检测障碍物的位置,再用D-S理论推算出障碍物的更准确位置,然后运用改进势场法进行行走方向决策,规划出履带机器车的作业路径,实现对深海履带机器车的导航和避障。仿真和试验结果表明,此算法适应于动态未知复杂环境下的深海履带机器车实时导航和避障,且在目标附近存在障碍物时也能达到目标。     

机器故障诊断模糊分类规则的归纳学习

机器状态的有效监控是机器安全运行,提高系统生产效率的重要途径,由于环境的复杂性与不确定性,现有机器故障诊断系统的可靠性还不能满足应用要求,为此近来年发展了模糊诊断技术,对于模糊系统而言,其关键问题在于如何获得解决具体问题的模糊知识或规则,为此提出了一种被称为模糊归纳学习的学习方法,并利用模糊信息熵概念建立了从不确定信息数据中归纳模糊规则的学习准则,实验结果表明,利用所提出的模糊归纳学习方法所获得的模糊规则能不确定怀数据进行有效分类,从而能有效地提高机器故障诊断系统的与可靠性。     

基于机器视觉和模糊控制的自动泊车

针对自动泊车应用中车位搜索和车辆位置获取困难的问题,提出了一种在环境信息未知的情况下,通过机器视觉进行车位搜索和车身位置获取的方法,避免了传统方法中利用超声波检测车位时左右两边必须有车的弊端.在建立并分析车辆动力学模型的基础上,设计了模糊控制器,并在模糊规则相对较少的情况下,实现了自动泊车控制.为进一步缩短泊车时间,设计了基于遗传算法的优化策略,进一步改进模糊控制器.数值仿真结果验证了所提控制算法的有效性.     

海底采矿车路径跟踪的变论域模糊控制

采用ADAMS/ATV软件建立海底采矿车机械系统模型,利用MATLAB/Simulink平台建立以速度内环和方位外环的行走控制系统模型及机械系统与行走控制系统协同仿真模型;针对海底环境的复杂性和未知性,采用变论域理论设计纠正方向和位置偏差的自适用模糊控制器以及PID控制理论设计速度控制器,开展海底采矿车在越单边障碍时过程中按预定路径行走仿真研究.仿真结果表明:基于变论域模糊控制理论所设计的海底采矿车路径跟踪控制模型的鲁棒性良好,其方位偏差纠正及速度跟踪的响应速度快、稳态性好、控制效果好,实现了海底采矿车按预定路径行走,为海底采矿车在采矿过程中自动行走控制提供了有效的控制方法.     

桥梁承载能力状态评估的模糊神经网络推理方法

在综合现有的状态评估理论方法的基础上,提出了基于层次分析的承载能力状态评估模型.结合模糊理论和神经网络技术,建立了一套基于监测信息输入的模糊神经网络推理系统框架,并利用模糊规则生成的规则库作为神经网络训练和学习的样本.利用实例验证了采用此智能评估技术进行承载能力状态评估的可行性和实用性.     

基于模糊决策的短跑图视频中特征点轨迹模拟方法

提出了一种基于模糊决策的短跑图视频中特征点轨迹模拟方法.在时空信息中进行短跑图视频特征度量目标以及观测间距离特征提取,采用模糊决策方法计算不同目标中心的模糊隶属度,利用模糊综合函数对两种隶属度进行融合,获取模糊综合隶属度.通过模糊决策概念形成纹理特征关联规则和关联规则挖掘短跑图视频中特征点轨迹,完成短跑图视频中特征点轨...     

应用模糊分类方法评价机器运行状态的变化

本文通过对机器振动状态的模糊聚类分析,正确评价了解机器当前运行状态及过去一段时间内运行状态的变化情况.并将模糊分类方法和优化理论相结合,提出了一种对机器运行状态的发展趋势作出合适评价的新方法,为机组的大修和停机时间从理论上提供了依据.最后,通过对现场不同机组数据的计算,证明本方法是切实可行的,其效果是令人满意的.     

基于预先补偿和全状态反馈控制的车-轨耦合振动抑制

以高速磁浮列车为研究对象,探讨了弹性轨道下的车-轨耦合振动问题。建立了能反映实际问题的车-轨耦合最小悬浮单元模型,并进行了开环系统稳定性和耦合振动机理分析。以弥补比例-积分-微分（PID）控制器有效信息利用不足为出发点,设计了基于预先补偿的全状态反馈控制器。通过仿真分析了反馈增益矩阵对系统跟踪性能和振动抑制能力的影响,提出了适当降低对悬浮间隙的要求换取振动抑制能力提升的思路。进一步分析了反馈系数对悬浮系统性能的影响规律,基于此得到了优化的预先补偿和全状态反馈控制框架。最后,通过实验验证了基于预先补偿的全状态反馈控制对抑制车-轨弹性耦合振动的有效性。     

基于NURBS算法的冗余机械臂轨迹规划

为有效抑制机械臂高速运动过程中的波动,提出一种基于NURBS(非均匀有理B样条)算法的七关节冗余机械臂轨迹规划方法。根据NURBS算法的性质,将关节运动路径点作为曲线控制点,根据绝对运动距离计算出非均匀节点矢量,把权因子作为控制变量进行速度、加速度条件约束,完成对由离散点组成的机械臂各关节特定轨迹进行逼近。通过计算机对建模和仿真,验证了该算法在冗余机械臂轨迹规划中的可行性和有效性。     

多车环境下智能货车的紧急转向决策及轨迹规划

决策与规划是实现自动驾驶的关键技术,针对自动驾驶货车在紧急转向避障时需要考虑换道时目标车道的安全性和规划出最优避障轨迹的问题,采用将换道时左右车道上的车辆与自车的相对距离和换道的最小安全距离的差值分别建立模糊关系的方法,通过比较模糊规则推理设计的安全值,选择更安全的车道进行转向避障,为了迅速规划出最优避障轨迹,采用三阶贝塞尔曲线,通过设计4个控制点坐标形成避障曲线,为了防止转向时横向加速度过大导致货车发生侧翻和速度过快与前车发生碰撞,设计车辆的稳定性边界和碰撞边界对控制点进行约束,使用MATLAB中的函数求解出不同车速下的最优换道轨迹,最后使用仿真软件进行仿真验证,结果表明设计出的避障决策和轨迹规划可以安全、有效地避开障碍。     

一种新的双连杆柔性臂机器人混合控制策略

以宏微双重驱动的双连杆柔性臂机器人为对象 ,提出了一种新的关节角控制律设计方法 ,即基于刚性模态设计实现关节位置控制的滑模算法 ,再根据关节角误差信号建立模糊推理表确定对滑模控制律的二次修正量 ,用修正后的控制律去控制柔性臂的摆角 ;通过将控制律在完整的系统模型上进行计算机仿真表明 ,算法可以很好地实现关节角位置控制和抑制残余振动 .     

确定海底管线管跨段模糊固有频率的方法

根据管跨端点支撑土壤的变形特性,提出了研究管跨振动特性的力学模型;探讨了端点支撑的弹性系数和阻尼系数的模糊性,基于模糊推理规则,依据海底土壤力学特性参数及其影响因素间的模糊关系,提出了确定作为管跨端点支撑土壤的弹性系数和阻尼系数的方法,并通过模型实验,验证了据此方法计算出的模糊固有频率的正确性。     

基于Fuzzy集的插值模糊推理

对于模糊概念 (用Fuzzy集表示 )的隶属函数为连续的情况 ,将规则前件中的模糊概念的论域与后件的模糊概念的论域作一一映射 ,然后给出基于Fuzzy集的隶属函数为连续情况下的插值模糊推理方法 ;对于Fuzzy集的隶属函数为离散的情况 ,在作上述相同的映射后 ,再将规则前件中的Fuzzy集与事实中的Fuzzy集的隶属函数分别进行线性插值 ,使它们都成为连续函数 ,然后给出基于Fuzzy集的隶属函数为离散情况下的插值模糊推理方法 .     

基于模糊神经网络的无人机实时避障算法

针对模糊控制避障算法在障碍物信息未知的环境中适应性不强,难以有效规避"凹多边形"障碍物的问题,提出了一种基于模糊神经网络的无人机实时避障算法.采用等效夹角对模糊控制器的输入变量进行优化设计,克服了单一角度或距离在障碍物表征方面的局部片面性.基于BP神经网络理论设计了模糊控制器的初始隶属度函数和模糊神经网络架构;将模糊控制器在多个未知环境下生成的有效避障数据作为训练数据集,对模糊神经网络进行训练.仿真结果表明:所提出的模糊神经网络方法与模糊控制器相比具有更强的适应性,在面对未知复杂障碍物时避障更加灵活、路径更短,避障成功率更高.     

基于规则自校正模糊控制器的交流伺服系统

提出了一种规则自校正模糊控制器,并将其用于交流伺服系统的控制中,设计了一种在线的模糊推是算法,使得模糊控制规则可以得到实时在线的调整。仿真结果表明基于规则自校正模糊控制器的交流伺服系统的性能较一般模糊控制交流伺服系统有了较大的改善。     

深海高清摄像系统及多金属结核图像处理与统计

根据海底可视化技术对工作水深和图像清晰度的要求,研制了一套6 000 m级深海摄像系统;并应用该系统进行了基于图像处理的多金属结核的矿产普查分析。深海摄像系统水下拖体包括两路高清摄像机、一路照相机、水下定位装置和传感器,信号通过嵌入式系统压缩经过光电复合缆传输到甲板并显示在上位机软件。通过对图像的灰度化处理、二值化处理和数学形态学处理,完成图像的分割与修正,计算图像中某区域多金属结核的面积;该系统在大洋36航次中获得了成功应用,系统工作稳定、拍摄视频清晰度高,圆满完成深海地质调查任务。     

一种舰艇防御的目标自动识别算法

研究利用航迹分析方法识别飞航式反舰导弹的滤波器后处理技术,并且导出了基于IF…THEN规则和基于模糊映射的反舰导弹识别判据,在此基础上对这两种识别判据的性能进行了分析对比,这种反舰导弹识别算法利用回归分析和识别判据提取飞航式反舰导弹的航迹特征,给出速度和高度参数,从而断定目标类型,为拦截系统提供参考信息,仿真结果表明,该算法能有效提取目标运动学参数等目标识别信息。