超小型旋翼机系统的输出跟踪控制器设计

针对复杂的超小型旋翼机系统，利用牛顿-欧拉方法建立了其系统动力学模型，包括了希勒翼的动力学；为了简化控制器设计，利用奇异扰动理论，把复杂的动力学模型降阶为两个子系统，即平移动力学和姿态动力学；采用非线性逆动力学设计了输出跟踪控制器。仿真结果表明该控制器能够跟踪理想的运动轨迹，并能达到稳定的内部姿态和有界的控制输入。     

被动定位跟踪中的非线性滤波技术

针对被动定位跟踪中状态空间模型非线性程度较高所引发的滤波精度偏低的问题,分析和总结了已有的包括推广卡尔曼滤波(EKF)、修正增益的推广卡曼滤波(MGEKF)、二阶滤波、自适应推广卡尔曼滤波(AEKF)等各种次优递推滤波算法的特点。在此基础上重点论述了一种基于贝叶斯原理的序贯蒙特卡罗粒子滤波技术,该方法通过粒子的加权和表征后验概率密度,获得状态估值,在处理非线性非高斯系统的状态估计问题时精度逼近最优,鲁棒性更好。     

基于粒子滤波的机器人定位及动态目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波的动态跟踪算法,解决了传统SLAM理论在处理动态目标时误差不断累加的问题。通过分析移动机器人和激光测距仪,里程计的原理,建立了机器人的运动和观测模型。将数据关联的方法用于动态环境中则提高了系统的稳定性和定位的精度。仿真结果表明此算法能够比较精确地估计出机器人的位姿以及动态目标在地图中的位置,为开展将静态与动态相结合的定位与地图构建的研究提供了一种可行方案。     

光电跟踪系统中两步非线性滤波算法研究

基于非线性最小二乘准则的两步最优估计方法(Two-step optimal estimation, TSE)在第二步中需要计算雅克比矩阵的逆,且其逆的计算经常是不存在的,从而导致滤波结果发散.因此,为改进TSE算法的稳定性,在分析了TSE算法的原理的基础上,提出了改进的TSE算法,并确定了TSE算法的中间状态向量和转换矩阵的选取原则.通过非线性测量光电跟踪系统的仿真实验验证了所提出的改进的TSE算法可以保证算法的稳定性、中间状态向量和转换矩阵的选取原则的正确性,同时也证明了此算法的性能优于扩展卡尔曼滤波和U卡尔曼滤波.     

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。     

基于量子遗传和无迹粒子滤波的人体运动跟踪

提出一种人体运动跟踪算法,用于解决多关节人体运动跟踪问题.由于无迹粒子滤波存在样本贫化现象,因而对目标运动估计产生影响,尤其估计模型为复杂的马尔可夫链的时域问题的影响尤为严重.通过分析产生该现象的原因,在无迹粒子滤波中引入量子遗传算法:一方面,增加样本集的多样性而缓解样本贫化现象的影响;另一方面,改善其估计、跟踪能力并有效缩短了计算时间.实验结果表明,所提出算法很好地减轻了样本贫化现象对无迹粒子滤波的影响,并提高了多关节人体运动跟踪的准确性,跟踪结果令人满意.     

混杂系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法

混杂系统同时包含连续动态特性和离散动态特性,并且两种动态相互作用,使其故障诊断变得更加困难。针对此问题,提出了一种混合系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法,提高了现有方法的适用范围和诊断效率。针对混杂系统受控迁移、自治迁移和随机迁移等特点,首先利用随机混杂自动机对系统离散状态(包括故障)和连续状态进行统一建模,重点对现有基于扩展卡尔曼粒子滤波的连续估计算法进行改进,支持利用在线监测数据来估计混杂系统各类迁移产生的各种离散和连续状态,最后根据离散状态估计结果快速实现故障诊断。通过对典型非线性混杂系统的故障诊断,证明了该方法的有效性。     

基于联合分布状态信息滤波的机器人协同定位

针对现有扩展卡尔曼滤波算法在协同定位应用计算复杂的问题,提出一种基于联合分布状态的信息滤波算法,并将其运用在多机器人协同定位中。从3个方面解决计算复杂的问题:第一,借鉴机器人同步构图与定位,利用联合分布状态将关键历史状态保留在滤波中,避免时间更新的复杂计算;第二,利用滤波信息参数的稀疏性,减小滤波所涉及的计算复杂度;第三,根据Cholesky矩阵分解的特殊性质,进一步减少计算复杂度,节省存储空间,简化通信管理,便于工作负载均衡分配。理论分析与仿真结果表明,该方法在确保计算与存储复杂度的同时保证了估计精度和协同定位的有效性。     

无角度双站地波雷达组合定位跟踪和滤波算法

高频地波雷达方位分辨率很低,尤其是对于远距离的低信噪比目标,难以给出较准确的方位角信息,从而易导致检测点迹高度分散,严重影响超视距目标的航迹形成。针对该问题,提出无角度双站地波雷达组合定位与跟踪系统的新构想。该系统由两部地波雷达站组成,仅利用各站得到的距离和径向速度观测信息进行交叉定位和跟踪。分析了该系统的两个关键问题,重点讨论跟踪滤波算法问题,建立系统定位与跟踪模型,并利用扩展卡尔漫滤波(extended Kalman filter, EKF)进行目标状态的非线性滤波估计     

基于MPC的无人机航迹跟踪控制器设计

针对固定翼无人机航迹跟踪问题,采用基于状态扩展的双反馈模型预测控制理论对控制器进行设计.首先推导基于侧向偏差的无人机侧向航迹跟踪模型,采用动态逆方法对模型进行线性化处理,在此基础上设计基于状态扩展的双反馈模型预测控制器,并采用量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization,QPS...     

移动机器人的快速终端滑模轨迹跟踪控制

针对基于动力学模型描述的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,给出了一种快速终端滑模控制器设计方法,该方法结合反演(backstepping)设计和快速终端滑模控制的思想,实现了非完整移动机器人全局快速轨迹跟踪控制,并且能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹。该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量简化了控制器的设计,具有直观的稳定性分析,设计方法简单。仿真结果验证了该控制器的正确性和有效性。     

船舶运动系统模糊控制器设计及稳定性分析

研究了船舶运动系统的离散模糊控制器设计及闭环离散模糊系统稳定性问题.首先建立了船舶运动系统的离散T-S模糊模型;然后,根据离散型分段模糊Lyapunov函数的定义,应用并行分布补偿方法,提出了一个新的判定闭环离散T-S模糊控制系统稳定性的充分条件,该条件仅需在每个最大交叠规则组中满足模糊Lyapunov函数方法中的条件,降低了公共Lyapunov函数方法和模糊Lyapunov函数方法的保守性和难度;最后,具体设计了一种船舶运动模糊控制器,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

一类非线性大系统的鲁棒反馈镇定控制器设计

通过对微分方程解的结构研究，运用比较原理和M－矩阵性质，建立了非线性关联子系统矩阵特征值与系统稳定性之间的关系，将一类复杂非线性系统的镇定问题转换成经典的特征值配置问题，文章仅需假定系统的非线性（可能含不确定性）成分具范数界，不必要求其范数满足匹配条件，所给出的方法为实际控制系统的工程设计提供了一套较完整的符合性能要求的镇定控制器算法。     

无线遥控、浮标式水下目标跟踪定位系统

设计了一种新型的水声定位系统克服传统长基线定位系统操作复杂、工作效率低等弱点。通过在海上布放浮标阵,在较大范围内监测目标运动信息;组建海上无线局域网络实现浮标与基站的数据交换;加装DGPS接收机,动态获得浮标的大地坐标,用于水下目标位置的解算。系统已通过了海试,试验结果表明系统具有作用距离远,定位精度高,操作简便等优点,其可行性及可靠性也得到了验证。     

Fuzzy controller design for networked control system with time-variant delays

1.INTRODUCTIONAs a system becomes more and more intelligent andflexible,the systemrequires more sensors,actuators,and controllers,which are often referred to as fielddevices.In most cases,these field devices requiresome type of electrical connection because they aredistributed over a certain area.Conventionally thesedevices are connected with point-to-point connec-tions,whichis not suitable any more for modern in-dustrial control systems,because the number of cableis proportional tothe squ…     

超短基线声传感器安装偏差标定测线规划

利用测线对称性对固定测量偏差的抵消作用,对超短基线声传感器安装偏差标定测线进行了规划。通过分析各类测角偏差对标定的影响,得出安装偏角估值无偏时测线应满足的对称性与重合性条件,规划了满足该条件3类测线:直线测线、圆测线及将两者合并的组合测线,并通过仿真计算与实验数据处理对3类测线进行了比对。仿真与实验结果表明组合测线在不能严格保证对称重合测量的实际情况下标定结果更准确、一致性更好,修正后超短基线系统的定位精度更高。因此将组合测线作为超短基线声传感器安装偏差的标定测线。     

Generalized reliability measures of Kalman filtering for precise point positioning

To deal with the adverse influence of model failures on Kalman filtering (KF) estimation, it is necessary to investigate the generalized reliability theory, including the model failure detection and identification method as well as the separability and reliability theories. Although the generalized reliability theory for the least square has been discussed for many decades, the generalized reliability theory of KF is not widely discussed. Compared with the least square, KF includes not only the measurement model, but also the dynamic model. In KF, the predicted value of the state parameters from the dynamic model is considered as pseudomeasurements and combined with the observed measurements to compose the form of the least square. According to the reliability of the least square, the generalized reliability of KF is derived. Then, the dynamic model failure of precise point positioning is simulated to demonstrate the usage of the generalized reliability theory. The results show that the adverse influence of the dynamic model failure is more severe than that of the measurement model. Moreover, it is recommended that the model failure identification should always be used even if the overall model test passes. It is shown that the derived generalized reliability measures are suitable for the generalized KF estimation.     

脉冲多普勒雷达距离拖引目标序贯滤波跟踪方法

建立一个包含欺骗过程参数的滤波模型,在估计目标状态的同时,对目标距离拖引欺骗的相关参数进行估计。用一个递归滤波器估计回波平均功率,并计算真实回波和欺骗回波的检测概率,用于相关计算和欺骗终止判断。用2D方法实现测量值与真实回波和欺骗回波预测位置的关联判断,对相关上的回波使用序贯滤波的方法对目标状态进行估计。仿真结果表明,本方法能够有效地利用欺骗回波,不仅能稳定地跟踪目标,而且可以获得较高的目标位置估计精度。