基于"当前"统计模型的模糊自适应跟踪算法

“当前”统计模型需要预先设定目标最大机动加速度，不能很好的适应各种机动情况。采用模糊推理的方法根据测量新息和新息变化率实时调整目标最大机动加速度，自适应各种机动情况。此外，针对多数传感器测量方程的非线性，采用性能较好的Unscented Kalman Filter代替常用的扩展卡尔曼滤波。仿真结果表明，该算法在跟踪精度和收敛速度都优于传统的基于“当前”统计模型的跟踪算法。     

Variable feedrate interpolation of NURBS Toolpath with geometric and kinematical constraints for five-axis CNC machining

Variable feedrate interpolation algorithms for five-axis parametric toolpath are very promis- ing but still rather limited currently. In this paper, an off-line feedrate scheduling method of dual NURBS curve is presented with geometric and kinematical constraints. For a given dual parametric curve, the feedrates of sampling points are first scheduled sequent with confined feedrate of cutter tip and machine pivot, chord error, normal acceleration and angular feedrate. Then, the feedrate profiles of angular feed acceleration sensitive regions of the path are adjusted using a bi-directional scanning algorithm. After that, a linear programming method is used to adjust the feedrate profiles of linear feed acceleration sensitive regions and control the linear feed acceleration of both cutter tip and machine pivot within preset values. Further, a NURBS curve is used to fit the feedrates of sampling points. Finally, illustrative examples are carried out to validate the feasibility of the proposed feedrate schedul- ing method. The results show that the proposed method has the ability of effectively controlling the angular feed characters of cutter axis as well as the chord error and linear feed characters of cutter tip and machine pivot, and it has potential to be used in high accuracy and high quality five-axis machining.     

编队飞行最优相对轨迹生成与跟踪控制

燃料消耗和对参考轨迹的跟踪误差是编队任务的主要关注因素,为尽量节省燃料且减小跟踪误差,需要设计合理的参考轨迹与跟踪控制算法。为此,首先推导描述星间相对运动的完整动力学方程以及对参考轨迹的跟踪误差方程,基于完整相对动力学模型的无摄动形式,利用LGR(Legendre Gauss Radau)法将最优轨迹规划问题转化为非线性规划问题,使其可以数值求解;进而设计了带极点配置的H∞控制器,通过将系统闭环极点配置到左半复平面的合适区域,可以得到满意的跟踪误差同时维持合理的燃料消耗,在存在地球引力摄动、空间环境扰动以及主星轨道机动的情况下,能够完成对期望轨迹的跟踪。仿真结果显示了结果的有效性。     

基于时间加权SVM的指数优化复制模型与实证分析

本文研究了指数型基金管理中最核心的指数追踪问题.依据结构风险最小化思想,首先构造了以追踪误差为基础的损失函数,接着考虑了时间因素对历史追踪误差的影响,采用指数加权的方法将时间因素纳入追踪误差的分析中,利用SVM理论给出了指数复制问题的结构风险的形式,在此基础上构建了各种市场实际约束下最小化结构风险的时间加权SVM的指数优化复制模型,最后利用OR-Library中的5个市场指数历史数据进行了实证检验.结果表明本文提出的时间加权SVM模型能够显著提高样本外的追踪效果.同时使得追踪组合的鲁棒性有明显的改善,从而表明本文提出的时间加权SVM指数复制模型具有较高的理论和应用价值.     

基于图Laplacian的多机编队目标跟踪方法

针对多无人机目标跟踪问题中存在的相位协同时间长和跟踪目标速度受限问题,基于图Laplacian方法提出一种分布式多机编队目标跟踪算法.首先,将无人机编队队形控制问题转换为基于旋转、缩放和平移的运动参数组设计问题,并通过设计编队控制律,实现动态编队队形的精准生成与变换.其次,将此编队队形控制方法应用到目标跟踪问题上,通过...     

High Speed Machining for Linear Paths Blended with G3 Continuous Pythagorean-Hodograph Curves

Previously, many studies have illustrated corner blend problem with different parameter curves. Only a few of them take a Pythagorean-hodograph (PH) curve as the transition arc, let alone corresponding real-time interpolation methods. In this paper, an integrated corner-transition mixing-interpolation-based scheme (ICMS) is proposed, considering transition error and machine tool kinematics. Firstly, the ICMS smooths the sharp corners in a linear path through blending the linear path with G3 continuous PH transition curves. To obtain optimal PH transition curves globally, the problem of corner smoothing is formulated as an optimization problem with constraints. In order to improve optimization efficiency, the transition error constraint is deduced analytically, so is the curvature extreme of each transition curve. After being blended with PH transition curves, a linear path has become a blend curve. Secondly, the ICMS adopts a novel mixed interpolator to process this kind of blend curves by considering machine tool kinematics. The mixed interpolator can not only implement jerk-limited feedrate scheduling with critical points detection, but also realize self-switching of two interpolation modes. Finally, two patterns are machined with a carving platform based on ICMS. Experimental results show the effectiveness of ICMS.

     

具有性能预设的多机编队目标跟踪控制

针对无人机编队目标跟踪中性能不可控的问题, 提出了一种具有性能预设的分布式多机编队目标跟踪控制方法。首先提出一种基于运动参数组的编队队形描述与目标跟踪方法, 实现了编队的相位预设与队形控制; 其次利用误差变换方法将有性能约束的误差问题转换为无约束误差控制问题, 并给出了一致性预设性能控制律; 然后分别设计了指数型和预设时间型性能函数, 实现了同一控制律下对不同性能的控制, 保证了编队目标跟踪过程中的收敛时间以及瞬态和稳态性能。最后,仿真证实了无人机编队能够在预期设定的性能范围内实现编队队形控制, 并成功跟踪目标。     

Fast-moving target tracking based on mean shift and frame-difference methods

The mean shift tracker has difficulty in tracking fast moving targets and suffers from tracking error accumulation problem.To overcome the limitations of the mean shift method,a new approach is proposed by integrating the mean shift algorithm and frame-difference methods.The rough position of the moving target is first located by the direct frame-difference algorithm and three-frame-difference algorithm for the immobile camera scenes and mobile camera scenes,respectively.Then,the mean shift algorithm is used to achieve precise tracking of the target.Several tracking experiments show that the proposed method can effectively track first moving targets and overcome the tracking error accumulation problem.     

雷达测量系统误差的残差诊断方法

针对在MISTRAM系统测量中经常可能在某些测元上出现较大系统误差的问题 ,提出了一种在雷达测量中用于识别系统误差项的残差诊断方法。其基本思路是依次去掉每个测元 ,联合其它测元求解目标参数 ,得到模型的残差 ,通过分析残差的特性可识别系统误差项。实际计算表明 ,该方法是有效的     

Time-optimal interpolation for CNC machining along curved tool pathes with confined chord error

In this paper, two new interpolation algorithms lot CNC machining along curve~l tom pathes are proposed： a time-optimal interpolation algorithm under chord error, feedrate, and tangential acceleration bounds, and a greedy interpolation algorithm under the chord error and tangential jerk bounds. The key idea is to reduce the chord error bound to a centripetal acceleration bound which leads to a velocity limit curve, called the chord error velocity limit curve. Then, the velocity planning is to find the proper velocity curve governed by the acceleration or jerk bounds ＇~under＂ the chord error velocity limit curve. For two types of simple tool pathes, explicit formulas for the velocity curve are given and the methods are implemented in commercial CNC controllers.     

未知扰动下自主水面船自适应有限时间轨迹跟踪

研究了未知干扰下的自主水面船(autonomous surface vehicle, ASV)的轨迹跟踪问题,并提出了基于一种有限时间理论的自适应控制策略。首先,基于反演法将控制系统分为运动学回路和动力学回路两部分;在运动学回路,提出关于跟踪误差的快速终端滑模面(fast terminal sliding surface, FTSS),为实现跟踪误差在有限时间达到FTSS,设计了ASV速度的辅助控制律;在动力学回路,以速度辅助控制律为ASV速度的跟踪目标设计关于速度跟踪误差的FTSS,同时考虑外界干扰,设计了包含鲁棒项的自适应控制律,使得速度跟踪误差在有限时间内收敛于动力学回路FTSS附近的邻域;最后,基于船模的仿真实验证明了所设计控制策略的有效性。     

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。     

一种移动机器人自适应轨迹跟踪控制算法研究

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种基于运动学模型的自适应轨迹跟踪控制算法。在分析经典轨迹跟踪控制律缺点的基础上,算法中引入了机器人位姿误差的纵坐标误差以加速机器人的轨迹逼近速度,并采用人工场和位姿误差协同作用来共同完成机器人的导向控制。该控制律结构简单,鲁棒性强。仿真实验表明该方法使移动机器人具有更理想的逼近轨迹。     

基于证据理论的数据关联算法

数据关联技术是多传感器目标跟踪系统中最核心而且也是最重要的部分。由于缺乏跟踪环境的先验知识以及受传感器自身性能的制约,整个量测过程不可避免地引入量测误差,密集环境中的目标跟踪比较困难。针对这个问题,提出的新算法利用概率数据关联方法进行密集杂波环境下的数据关联,结合证据理论的思想对多传感器量测信息进行优化组合,有效地减小了量测误差对跟踪目标的影响。通过仿真结果可以看出,改进算法大大提高了跟踪精度,并具有良好的抗干扰能力,适用于解决工程实际问题。     

地面站频率不稳定对航天器跟踪性能影响的分析

针对地面站的频率标准对航天器跟踪性能影响的问题,采用双向跟踪模式建立了多普勒测速跟踪系统模型。研究了频率标准的确定性和随机性起伏对无线电多普勒测量的影响。分析表明,时间统一系统的不准确和不稳定导致的频率标准不理想,是无线电跟踪测量的主要误差源,进一步推导了Allan方差、取样时间以及电波往返传输时间与地面站系统多普勒测速精度的关系。通过铷、铯、氢原子频率标准的仿真实验,验证了分析方法的有效性。     

一种单站纯方位目标跟踪算法研究

纯方位目标跟踪是水下目标定位跟踪的重要问题。伪线性估计算法是主要的纯方位目标跟踪算法中之一,在水下目标定位跟踪领域中得到了广泛的应用,其计算简单,但估计结果严重有偏。为了克服伪线性估计算法的估计有偏性,提出一种新的辅助变量方法,利用过去观测的三个方位来预测当前方位,从而消除该算法的估计偏差,得到理论上无偏的修正伪线性估计算法。通过多次计算机仿真计算,表明该算法是一种递推、稳定以及无偏的估计算法。     

高超飞行器自适应动态规划的控制系统设计

针对高超声速飞行器的控制问题, 提出一种基于自适应动态规划的非线性优化学习控制方法, 设计了速度和高度自适应控制系统。首先, 将控制器分解为稳态控制项和最优反馈控制项, 同时借助反步法, 将原高超声速动力学模型转化为兼顾速度跟踪误差和高度跟踪误差的统一的误差控制模型。其次, 利用自适应动态规划法, 通过自适应调节评价网络的权值, 设计最优反馈学习控制律, 并通过Lyapunov稳定性理论严格证明了跟踪误差的一致最终有界性。最后, 数学仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于视觉的多无人机协同目标跟踪控制律设计

针对基于视觉的多无人机协同目标跟踪控制律设计问题,对无人机协同控制策略进行了研究。分别提出了两架及多架无人机协同速度控制律,使无人机能够动态调整速度,以较低速度跟踪目标。针对多架无人机提出了一种最小化各无人机到目标夹角误差平方和的夹角误差定义方法,提高了无人机协同效率。仿真实验验证了本文提出的夹角误差定义方法和协同控制律的有效性。     

考虑姿态禁忌约束的航天器安全姿态跟踪控制

针对航天器姿态跟踪过程中的姿态约束问题,提出了一种基于势函数的安全姿态机动控制算法。与姿态定点机动的姿态约束问题不同,引入误差四元数和误差角速度,建立了航天器姿态跟踪误差模型。采用四元数描述了姿态禁忌区域,并根据禁止姿态最小允许角构造了一种新的规避高斯势函数。利用规避势函数和吸引势函数得到安全姿态机动控制器,对于无扰动和有扰动的情况分别分析了闭环控制系统的Lyapunov稳定性。最后,对于有约束的姿态跟踪情况进行了计算机数值仿真。仿真结果表明,所提出的控制方法既能实现姿态跟踪的目的,又能确保航天器在机动过程中不会进入姿态禁忌区域。     

双隐身飞机闪烁干扰对单脉冲雷达性能的影响

针对单脉冲雷达检测跟踪协同干扰状态的双隐身飞机编队时,角度跟踪误差性能难以合理评价的问题,首次建立了基于侧双机编队平飞航迹的隐身飞机协同闪烁非相参干扰模型,经过相同航迹下编队姿态的解算,获取闪烁干扰模型下的编队动态雷达散射截面序列,结合双机闪烁干扰模型下单脉冲雷达角度跟踪特点,推导得出与双机编队闪烁干扰相适应的单脉冲雷达角度误差跟踪模型,以最小干扰有效诱偏角为实时参变量对闪烁干扰模式下雷达角度跟踪误差性能变化的程度作出了评价。仿真表明双隐身飞机闪烁非相参干扰在干扰释放阶段能有效使单脉冲雷达角误差提高5.67倍,有效诱偏单脉冲雷达的角度跟踪。