导弹起竖过程轨迹规划及跟踪控制研究

为实现导弹的快速平稳起竖,对导弹起竖过程的最优时间轨迹规划和跟踪控制问题进行研究。在分析起竖液压缸负载力的基础上,建立了起竖系统电液比例阀控多级缸的数学模型。为消除起竖过程中多级液压缸换级碰撞带来的液压冲击,提出了采用分级规划的策略。对每一级进行轨迹规划时,为保证起竖过程的平稳性,采用基于非对称组合正弦函数的轨迹规划方法。在综合考虑装备实际中的液压系统压力、流量及负载横向过载约束的基础上,建立了导弹起竖过程的最优时间轨迹规划模型并给出了模型的求解方法。针对导弹起竖系统具有非线性、大范围变负载、模型参数时变的特点,设计了基于H回路成形的鲁棒跟踪控制器。最后,以某型导弹起竖过程的轨迹规划和跟踪控制为例进行了仿真研究,结果表明提出的轨迹规划方法和设计的鲁棒跟踪控制器的有效性。     

相控阵雷达资源受限时最优搜索性能研究

多功能相控阵雷达通过对时间和能量资源的合理调度,可同时完成目标搜索、跟踪等多项任务。但对优先级别较低的搜索任务来说,当高优先级任务抢占雷达资源时,将会导致搜索性能下降。分析了影响相控阵雷达搜索性能的主要因素,详细研究了在搜索资源受限条件下,相控阵雷达搜索性能的优化模型,给出了搜索帧周期和探测距离计算的最佳准则和方法。通过仿真实验,分析了优化后相控阵雷达的搜索性能,实验结果验证了该模型的有效性。     

基于蚁群算法的并行测试任务调度

并行测试的任务优化调度是并行测试技术的核心问题.提出了一种用于解决并行测试任务调度问题的改进蚁群算法,通过该算法可以获得测试时间最短的任务调度序列.给出了并行测试任务调度问题的数学模型,设计了启发式函数和状态转移概率的计算公式.采用动态标注方法在搜索过程中加大可行解间的信息素差别,避免算法早熟.给出了应用实例,实际应用表明该算法是有效的,能很好地解决此类多维动态组合优化问题.     

重复使用运载器末端能量管理段轨迹线设计

为了研究重复使用运载器末端能量管理段的下滑轨迹线设计,给出了基于高度和动压的质点动力学的设计方法。首先,将基于时间历程的质点动力学方程转化为基于高度剖面的质点动力学方程,同时利用动压代替速度,使轨迹形状直接和动压约束相关。接着,利用基于动压和高度剖面的质点动力学方程,结合末端能量管理段制导与控制的特点,将不同的轨迹设计问题转化为不同的数学优化问题,并且给出了轨迹设计的数学方法和步骤,主要包括:最陡下滑、最大升阻比下滑和参考下滑轨迹剖面的设计。最后利用上述方法,针对所研究的重复使用运载器的对象特性,设计了具体的轨迹剖面和能量走廊。结果表明此方法具有较强的实用性和工程性。     

切向加速度与弦误差约束的CNC系统时间最优轨迹规划

针对计算机数控(CNC)系统给定参数化路径, 给出了一种求解时间最优轨迹规划问题的凸优化方法. 轨迹规划问题考虑切向加速度约束与弦误差约束. 通过建立两种约束下的状态容许空间, 分析约束对时间最优轨迹的影响. 通过非线性变量代换, 时间最优轨迹规划问题被表述为一个与时间无关的凸最优控制问题. 基于控制向量参数化(CVP)方法, 问题被进一步转化为易于求解的凸优化问题. 以路径参数对时间的二阶导数(参数加速度)为优化变量, 序列二次规划(SQP)方法获得问题数值解. 文末通过求解两个测试路径的时间最优轨迹规划问题, 验证方法的有效性.     

基于HPSO算法和GA的舰载机甲板布放方法比较

以戴高乐航母为研究对象,基于不同优化算法,对其舰面舰载机布放问题的解决方法进行比较,以此作为解决其他类型航母同样问题的参考。首先,分析了解决舰载机舰面布放调度问题的先决条件,包括舰面战位的设置;各战位间距离的测量计算;舰载机正常的出动流程分析;舰载机出动时间计算公式的设计。其次,将舰载机舰面布放调度问题转换为带有约束条件的多目标函数求最小解问题,并给出了数学模型。再次,给出了利用改进的粒子群优化 (honeybee particle swarm optimization,HPSO)算法和遗传算法(genetic algorithm,GA)对问题求解的解决思路。最后,对两种算法50次独立运算的结果,分别从平均最短出动时间、平均最短移动距离、标准偏差以及算法的收敛性和精确性等方面进行比较。结果表明,HPSO算法较GA更适合于解决该布放问题。     

一种新的大规模网络最短路径的近似算法

平均最短路径长度是复杂网络的一个重要特性,但是对于大规模网络的平均最短路径长度的计算是困难的.在最近的一次对中国教育网的研究中.建立了一个有2 354 934个网页和26 816 209个链接的网络.要想计算该网络的平均最短路径长度,无论是传统的Floyd、Dijkstra算法,还是基于MPI的并行算法,在现有的计算机资源下都难以实现.提出了二级网络的概念,并基于此给出了一种针对中国教育网的新算法,使得在可以接受的时间内完成平均最短路径的近似计算,经试算效果令人满意,说明这种方法对于计算大规模网络的平均最短路径是有效的.     

基于遗传算法的RLV再入轨迹优化设计

飞行器再入轨迹优化是一类最优控制问题。传统的优化方法存在初始值敏感问题。利用小生境技术和精英方法改进适应值共享拥挤遗传算法,并将其用于RLV再入轨迹优化设计。以终端时间固定的空间最小控制能量再入轨迹和终端时间自由的平面最小热载再入轨迹为例,详细讨论了遗传算法用于再入轨迹优化设计所需要解决的一些关键问题。仿真结果表明提出的方法能够较快地搜索到全局最优解,对初始猜测值不敏感,能够方便用于RLV的再入轨迹方案选择和优化设计。     

双混沌神经网络及其在优化问题中的应用

分析了三种现有的混沌神经网络模型的优化性能,针对目前混沌神经网络收敛率不高和搜索时间较长的问题提出了一种双混沌神经网络。它不同于以往的混沌神经网络改进方法,不是延长退火时间或改变混沌程度来提高网络性能,而是通过混沌迭代搜索使混沌神经网络在有限步内找到全局最优解的初值来提高收敛率与收敛速度。这种方法能使混沌神经网络在应用中具有更好的全局优化能力,并且可以缩短混沌神经网络的搜索时间,对旅行商问题求解的仿真对比和函数优化问题的仿真,说明了新方法比现有方法具有更好的收敛率和更短的搜索时间。     

树在风中摆动的计算机实时模拟方法研究

提出了一种生成树叶和树枝在风中摆动动画的计算机方法,该方法考虑了风速、风力和噪音.根据空气动力学给出了一个能很好反映风的物理作用的计算公式,并在力学分析的基础上给出了计算树叶和树枝变形的数学公式,利用这些公式,并结合1/fβ噪音技术,可以计算每一个树叶和树枝的变形,进而可以得到整个树的变形.利用这种方法可以很快得到树在风中摆动的效果,实现树在风中摆动的计算机模拟.     

基于强化学习的倒立摆起摆与平衡全过程控制

倒立摆的控制是一种典型的非线性控制问题。本文的目标是在假设不知道任何倒立摆模型的前提下,采用强化学习控制器实现倒立摆的起摆和平衡的全过程控制。为提高学习效率,采用了任务分解的方法,将整个控制任务分解为起摆和平衡两个子任务,对于不同的子任务根据其特点采用不同的强化学习算法。在Matlab/Simulink上进行仿真实验,结果证明,该方法在合理的时间内可以学习到成功的控制方法。     

二级倒立摆的摆起控制

以往对非线性系统主要是采用线性化的方法进行控制，提出了一种基于专家系统及变步长预测控制的实时非线性系统控制方法。用变步长一步预测避开复杂的非线性推导，结合专家系统对控制参数进行修正，从而实现对复杂非线性系统的实时控制。利用这种方法，实现了二级倒立摆的摆起及稳定控制。     

基于变增益LQR控制方法的二级倒立摆自动摆起

为了实现导轨受限情况下二级倒立摆非线性系统的自动摆起控制,提出了基于变增益LQR控制方法的自动摆起控制方案. 首先,基于Lyapunov函数, 设计了变参数切换控制器, 通过限制小车运动的最大速度,将小车位移控制在一定的范围内,并将第一级摆杆从下垂位置摆起到倒立位置; 其次,采用变增益LQR控制方法将第一级摆杆稳定在倒立位置, 同时,采用等效小车法将第二级摆杆摆起到倒立位置;最后,采用变增益LQR控制方法将两摆杆同时稳定在倒立平衡点.变增益LQR控制器的鲁棒性较强,避免了由于摆杆状态变化而引起小车位移的冲击.仿真和实物实验均验证了该控制方案的有效性.     

运架梁起重船吊重摆动分析

以运架梁起重船为对象,对其作业过程中吊重的非线性动力学响应进行研究。基于吊摆系统的几何约束,构建了多点吊摆系统的双摆模型,运用带乘子的拉格朗日方程建立了吊摆系统的非线性动力学模型,对规则波条件下3000吨大型起重船吊重的动力学响应进行了仿真分析。比较了线性及非线性方程下吊重的运动规律以及船舶纵摇角对双摆系统摆角的影响,讨论了变绳长的方法对吊物系统的摆幅进行控制的理论模型。同时,对提出的理论模型仿真结果与Adams刚体动力学模型结果进行了比较分析。     

网络控制系统的可镇定性和可检测性

基于线性时不变系统的被控对象，建立了控制器为事件驱动时长时延网络控制系统的数学模型，对网络控制系统的均值可镇定性、均方可镇定性、均值可检测性和均方可检测性作了定义，得到了网络控制系统可镇定、可检测的充要条件，最后以不稳定的倒立摆为对象进行了仿真研究．     

多变量系统模糊动态模型的辨识

介绍了一种新型的基于模糊神经网络的多变量模糊动态模型的辨识方法 ,该方法是通过将输入空间进行直接划分 ,而不是在输入空间的每一维上进行划分来得到模糊规则的。这样所形成的隶属函数为多维隶属函数 ,并使模糊规则的数目大为减少。在模糊聚类算法的基础上 ,提出了一个衡量聚类有效性的函数 ,以确定模糊规则的数目。以二级倒立摆系统为应用背景 ,取得了较好的辨识效果。     

基于单一输入法的两轮移动式倒立摆运动控制

为解决模糊多变量控制中的“维数灾”问题,本文采用单一输入规则群动态加权推理模型法来控制两轮移动式倒立摆的运动,它将多维模糊控制问题化简成单维模糊控制问题来解决,大大减少了模糊规则数,同时利用随机优化搜索法优化控制参数。仿真结果显示:系统跟踪速度快,超调量小,验证了控制算法的有效性。     

基于图象的动态场景绘制技术

传统的基于图象绘制技术研究主要集中于静态场景的绘制,当场景中有流水,钟摆等运动对象时,绘制效果就难以令人满意。近年来,动态场景的绘制已日益成为基于图象绘制的一个新的研究热点。在深入阐述了基于图象绘制技术的基本概念和各类方法的基础上,着重探讨了当前在动态场景绘制技术方面的研究进展以及目前各类动态场景绘制方法中的有待研究的问题和不足之处,并提出了解决这些问题的思路。     

推广匹配非线性系统变结构鲁棒自适应控制

对于一类不确定非线性系统 ,利用推广匹配条件对系统进行反馈线性化 ,将系统变换成一个具有n-2个积分链和两个含有未知参数和不确定项的方程的非线性系统。在利用极点配置法给出鲁棒自适应滑动模态超平面设计的基础上 ,提出了变结构鲁棒自适应控制律的设计方法 ,并将所提出的设计方法应用于下摆加驱动电机系统的控制律。经仿真研究表明 ,控制效果令人满意。     

Design and implementation of 2DOF spherical inverted pendulum

1.INTRODUCTION Theinvertedpendulumsystemisaclassicalbench markfortheeducationandresearchintheautomation andmechanicalengineeringfield.Manyeducatorsfo cusontheinvertedpendulumcontrolsystembecause theexperimentsexhibittheadvantageandvalidityof moderncontroltheoryveryintuitively.Researchers alsohopetoverifynewalgorithmsonthesystem. Thebasicobjectiveoftheinverted pendulumsystem iskeepingthebalanceofthependulumatthe‘invert ed’status[1～3].Wehavecomparedtheperformance ofthreemoderncontrolm…