约束最小二乘无源定位算法的求解与分析

针对约束最小二乘无源定位算法中最优Lagrange乘数的求解问题,提出了新的计算方法。通过详细分析该定位算法的最优化问题求解过程,给出了求解最优Lagrange乘数的准确公式,同时将其转化为等价的多项式方程,并推导了相应的多项式方程系数。通过仿真实验,分析了最小二乘定位算法的性能,重点分析了最优Lagrange乘数的选取对算法性能的影响,并给出了经验选取方法,验证了所提方法的正确性和有效性。     

反馈可线性化系统全局跟踪控制器的设计

研究反馈可线性化的非线性系统全局跟踪参考信号的问题,将全局跟踪问题转化为误差系统的全局镇定问题。由Riccati方程获得了反馈可线性化系统的控制Lyapunov函数,证明了所得到的控制Lyapunov函数正是误差系统的控制Lyapunov函数。应用Sontag的通用公式,设计了全局跟踪控制器,并应用于单关节机器手跟踪参考信号的控制,仿真说明了所提出方法的有效性。     

关节化虚拟人手臂动作的建模及其仿真实现

关节化虚拟人在执行维修作业过程中，不可避免的需要用手臂去操控各种操作对象，为此提出了一种基于Petri网的关节化虚拟人手臂动作模型。模型首先利用逆向运动学方法计算出在目标位姿下的关节链上各关节的角度，进而利用关节插值方法，以仿真循环迭代的方式实现对手臂关节链上各个关节的运动控制。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性与实用性。     

基于遗传算法的列车节能控制研究

为降低铁路运营成本,针对如何降低列车运行能耗的问题进行了研究。以列车节能控制模型为基础,提出了坡道三分法机车手柄位变化原则,将列车节能控制这一典型最优控制问题转化为最优化问题,应用遗传算法对该问题进行求解。最后采用Matlab软件仿真验证了所提方法的有效性。     

基于改进狼群算法与仿真的单元调度优化

单元制造是现代生产系统的重要组织形式。对制造单元的调度过程中,机器故障与中断是很常见的问题,机器空转造成的能源浪费也不可忽视,相关研究具有重要现实意义。考虑单元调度中的机器中断和能耗,建立了一个最小化所有工件完工时间及机器闲置能源消耗和中断成本的整数规划模型,并提出了一种基于改进狼群算法和离散事件仿真的混合优化方法加以求解,有效提高了算法的寻优能力。数值实验表明,提出的算法具有良好的收敛性,可以在合理的迭代次数内找到问题的满意解。     

基于力反馈的虚拟示教式机械手臂装配路径规划方法

根据力反馈设备PHANToM(R)和6自由度机械手臂结构的相似性,构建了一个基于PHANToM关节驱动的6自由度虚拟机械手臂模型,为了使该虚拟机械手臂模型具有力反馈的功能,提出了一种基于机器人运动学分析的空间匹配方法.基于该虚拟机械手臂模型,提出了基于力反馈引导的虚拟示教式机械手臂装配路径规划方法,该方法通过人工势场法计算反馈力,操作者可以通过操作力反馈设备PHANToM来控制虚拟机械手臂的运动,在反馈力的引导下结合操作者的经验和决策能力以虚拟示教的方式完成装配路径的粗略规划,使用基于距离准则的单端搜索法和人机交互方式对粗略路径和装配零件的姿态进行优化,最后通过动画的形式模拟机械手臂的装配过程,以供用户对该路径进行评价.     

多自由度机器人逆运动粒子群优化求解方法

多自由度串联机器人逆运动求解的传统方法是从逆运动方程出发求解析解,在机构存在冗余自由度的情况下会出现求解困难.提出了利用粒子群优化理论直接从正向运动方程出发,求解机器人关节变量的方法.讨论了通过粒子群优化算法的位置-速度搜索模型求解关节变量的方法和步骤.实验对比了求逆运动解析解和本方法结果的差异;验证了在约束条件下搜索关节变量值的效果.实验证实了本算法的有效性.     

方块脉冲函数用于PWM系统最优控制分析与综合

本文基于方块脉冲函数理论，分析了脉宽调制系统的精确方法，给出了便于计算机求解的递推算式，将ＬＱＰ（线性二次型问题）最优控制问题转化为求解多元函数最优化问题，避开了Ｒｉｃｃａｔｉ方程的求解，得到了状态反馈形式的分段综合控制表示式，以及最优控制的分段恒定解和最优状态轨线。     

基于直接配点法的远程交会轨道优化设计与仿真

介绍了直接配点法在空间飞行器远程轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型,其中运动方程在地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小;控制变量为推力、方位角和高低角;终端状态受到位置和速度的约束。然后,采用直接配点法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解。仿真结果表明直接配点法对于空间飞行器远程交会轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,且求解过程具有一定的实时性。     

梯度神经网络求解Sylvester方程之MATLAB仿真

近年来,国内外学者发表了许多关于线性代数问题实时求解的方法,其中包括了矩阵求逆和线性方程组的并行求解方法.在研究了基于梯度法的递归神经网络用于Sylyester矩阵方程的实时求解后,通过使用Kronecker乘积和矩阵向量化等技术进行了MATLAB仿真从而验证了相关理论分析.计算机仿真的结果证实了这类神经网络方法在解决Sylvester矩阵方程中的有效性和高效率(特别是在使用幂S型激励函数的情况下).     

基于分布式估计与模糊控制的多机器鱼编队控制

针对多仿生机器鱼编队控制问题,提出了一种分布式的分层控制方案。首先,各机器鱼以一致性算法为数据融合模块对编队中心位姿进行分布式估计,据此获得在编队中的期望位姿,作为路径规划模块的输入;其次,各机器鱼基于速度与方向模糊控制器,实时跟踪期望轨迹,形成和保持编队。所提方法实现了期望位置分布式估计与机器鱼个体路径规划的分离,为不同种类机器鱼的合作控制问题提供了新思路。实验结果表明了所提方法的有效性。     

非对称信息下供应链的质量预防决策

研究了非对称信息下供应链的质量预防决策问题,建立了供应商和销售商的质量收益函数,重点考虑了非对称信息下的决策问题已经变成最优控制问题,运用极大值原理推导了销售商产品评价信息隐匿情况下供应商的质量预防的最优解,并进行了仿真计算.     

PID feedback for mixed H2/H∞ tracking control of robotic manipulators

The design objective of a mixed H2/H∞ control is to find the H2 optimal control law under aprescribed disturbance attenuation level. This paper addresses a optimal PID control law on the basis of the newsolution to mixed H2/H∞optimal control problem that provide much more flexible design compared to the existing works. Then a closed-form PID controller to mixed H2/H∞ robotic tracking problem is simply constructed and hence the design procedure is presented.Finally, numerical simulations illustrate the effectiveness of the optimal PID feedback design proposed in this paper via a two-link robotic manipulator.     

基于多区间参数修正的角速率姿态算法

姿态解算是惯性导航过程中的核心环节。针对惯组输出为角速率的情况, 参考单子样姿态算法的思路, 在角速度多项式拟合过程中利用前周期的部分角速率子样信息, 通过对多个不同拟合区间的角速度多项式积分来提取并修正对应采样周期的角增量信息, 进而利用角速率信息和多次修正后的角增量信息构造圆锥误差补偿结构。仿真结果表明, 新算法不仅可以提高姿态的解算频率, 且在一定圆锥频率范围内, 相较于传统算法的计算精度提高2~3个数量级。     

提高无陀螺捷联惯导系统角速度解算精度的新方法

在无陀螺捷联惯导系统中，由于合弃陀螺而使系统具有很多优点，但角速度需从加速度计输出的信号中解算出来，且它的解算误差随时间而发散。所以，抑制角速度解算误差的发散，提高其解算精度是该项技术研发的关键。提出了一种在九加速度方案下提高角速度解算精度的新方法，它是一种利用冗余信息得到残余误差方程，再进行数值迭代的方法。该方法比建立噪声状态估计、利用卡尔曼滤波束修正姿态的方法简单而有效。仿真结果表明，利用此方法能明显提高系统角速度解算精度。     

两种人工智能方法应用于地热热泵系统辨识

本文分别采用神经网络和遗传规划这两种人工智能方法去解决地热热泵系统的辨识问题。由试验所得的检验数据可知,用这两种方法得到的模型的平均误差在7%以内。这说明单纯采用人工智能方法对地热热泵系统进行辨识是可行的。同时通过对两种方法的分析比较得出,遗传规划方法有潜在的能力去解决HVAC领域中的系统优化设计和调控的问题。     

基于拟牛顿算法的自由下落猫的非完整运动规划

研究猫在自由下落时四肢着地的姿态运动规划问题。自由落体的猫在空中转体运动由于角动量守恒，姿态运动方程呈现为非完整形式。系统的控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。首先导出由两个对称刚体组成的力学模型的非完整姿态运动方程。利用最优控制理论和最优化技术，采用输入参数化的方法将连续的最优控制问题转化为离散的最优控制问题。基于拟牛顿方法，给出自由落体猫在空中姿态非完整运动规划算法。最后对自由落体猫作了数值仿真试验，仿真结果验证了该算法的有效性。     

姿态机动开关反馈控制器消振参数优化设计

研究空间飞行器大角度姿态机动反馈开关控制的消振参数优化设计问题。基于一类采用拟欧拉角、拟欧拉角速度和飞行器绝对角速度为反馈信号的姿态机动控制模型,以其消振参数为优化变量,开关次数为优化指标,建立了姿态机动参数优化模型。采用模拟退火算法完成了控制器参数的优化设计。仿真结果表明,通过引入消振参数和对消振参数的进一步优化,可以明显地减少开关次数,同时开关次数的减少是以增大机动时间为代价的。     

模糊优化问题中最优水平值的灰色综合评判方法

模糊优化问题的基本解法是根据最优水平截集的概念,将模糊优化转化为常规优化,再用常规优化方法求解,这种解法的关键是确定最优水平值．本文基于灰色理论,提出了模糊优化问题中最优水平值的灰色多层次综合评判模型,克服了一般综合评判法常常丢失信息的不足．实例表明,该模型计算简便、科学合理、可信性强,是确定模糊优化问题中最优水平值的一条新途.