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共轴八旋翼无人飞行器的偏航静态抗饱和补偿控制

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机器人 2018年第2期40卷 240-248页

作者：彭程白越乔冠宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

设计了一种共轴八旋翼无人飞行器,与四旋翼飞行器相比,其具有更大的驱动能力、更强的带载能力和一定的冗余能力.首先,建立了飞行器的动力学模型.针对共轴八旋翼飞行器偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱,偏航容易出现执行器饱和现象的... 详细信息

设计了一种共轴八旋翼无人飞行器,与四旋翼飞行器相比,其具有更大的驱动能力、更强的带载能力和一定的冗余能力.首先,建立了飞行器的动力学模型.针对共轴八旋翼飞行器偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱,偏航容易出现执行器饱和现象的问题,从实际工程出发提出了基于线性自抗扰控制器的静态抗饱和补偿器.线性自抗扰算法易于工程调节,能够实时估计与补偿外界扰动.静态抗饱和补偿器不增加系统阶次,有效抑制偏航执行器饱和.利用李亚普诺夫稳定理论证明了基于线性自抗扰控制器的静态抗饱和偏航控制系统的稳定性.最后,通过共轴八旋翼飞行器的仿真实验与原型机比较实验验证了算法的有效性与鲁棒性.原型机实验结果表明:在室内固定干扰下,执行器退出饱和的最长时间约为4 s,偏航角误差收敛到±0.085 rad;在室外变干扰下,执行器退出饱和的最长时间约为9 s,偏航角误差收敛到±0.127 rad.基于线性自抗扰控制器的静态抗饱和补偿器在外界干扰情况下能够有效地抑制执行器饱和,具有良好的偏航控制性能与强鲁棒性.

关键词：共轴八旋翼无人飞行器偏航运动执行器饱和线性自抗扰控制器静态抗饱和补偿器

智慧城市视角下南宁市“智慧国土”建设策略研究

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智慧城市视角下南宁市“智慧国土”建设策略研究

作者：乔冠宇广西大学

学位级别：硕士

信息化和智能化已成为当今城市的发展趋势,智慧城市这一建设模式孕育而生。在此背景下,作为城市建设系统中的一部分,国土资源管理的效率和管理主体的服务理念需要有相应提升,国土资源部“十二五”规划要求各地努力构建集数字化、网络化... 详细信息

信息化和智能化已成为当今城市的发展趋势,智慧城市这一建设模式孕育而生。在此背景下,作为城市建设系统中的一部分,国土资源管理的效率和管理主体的服务理念需要有相应提升,国土资源部“十二五”规划要求各地努力构建集数字化、网络化、智能化为一体的“智慧国土”,“十三五”规划又重点提到“国土资源云”和“互联网+国土资源服务”新模式对于提升国土资源行业信息安全、保障国土资源综合监管有效发挥的作用。因此,智慧国土必然成为国土信息化的发展趋势,这一模式能够充分利用城市发展中产生的现代信息技术,保障土地全生命周期精细化管理和科学节约利用土地资源,促进服务型政府成长。在我国,如北京、武汉、重庆、青岛、宁波等众多优秀城市在智慧国土的项目建设上已经进行了尝试并取得了丰硕的成果。通过横向上对不同城市间智慧国土实践进行比较,得出现阶段智慧国土应具有的特征,以此为南宁市智慧国土的发展规划方向;纵向上客观看待南宁市在国土资源信息化管理方面已经取得的成就,这一成就的取得主要归功于南宁市国土资源管理经历的国土数据化、金土工程和数字国土三个主要阶段,使得南宁市智慧国土的建设具备了顶层组织架构、国土“一张图”大数据、公共服务平台和综合监管平台的基础,与国土信息化发展逻辑模型进行对比,发现南宁市国土信息化已经具备进入国土信息化智慧级的条件。但是,对南宁市国土局进行调研和现有资料分析,发现南宁市国土资源信息化在智慧级阶段还存在对多级信息共享不畅、未能为市民提供更加丰富和直观服务、综合监管平台的涵盖范围不完善等问题。因此,结合横向比较和纵向分析的结果,对南宁市国土资源管理部门在完善组织工作的统一性、克服信息共享不畅、丰富公共服务平台信息的深度和综合监管平台内容和深度、提升南宁市智慧国土建设的保障体系等四个方面提出了策略性建议,保障南宁市智慧国土项目的健康发展。

关键词：南宁市国土资源智慧国土信息化平台信息化服务

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快速反射镜闭环系统的自抗扰控制策略研究

快速反射镜闭环系统的自抗扰控制策略研究

作者：乔冠宇中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：硕士

随着目标机动性能的增强,加上主轴系统的跟踪误差及风阻力矩、地基稳定性、机架刚度和运动和大气湍流等干扰引起的视轴抖动,对光电跟踪系统的快速跟踪能力以及跟踪精度提出了更高的要求。在这种背景下,复合轴控制系统应运而生。在精跟... 详细信息

随着目标机动性能的增强,加上主轴系统的跟踪误差及风阻力矩、地基稳定性、机架刚度和运动和大气湍流等干扰引起的视轴抖动,对光电跟踪系统的快速跟踪能力以及跟踪精度提出了更高的要求。在这种背景下,复合轴控制系统应运而生。在精跟踪子系统中,快速反射镜的响应速度快、动作范围小,使其位置与速度的测量成为较为棘手的问题。随着光电跟踪技术的发展,对目标跟踪的准确性和快速性的要求也越来越高。因此需要对快速反射镜的速度信息加以测量或提取,并探索新的控制方法,以进一步提高控制性能。本课题以复合轴精跟踪子系统下的快速反射镜闭环控制系统为研究对象,从理论分析、数值仿真和实验三个方面对自抗扰控制策略进行了研究,成功实现了快反镜位置与速度的闭环控制,使其跟踪性能进一步得到了提升。本文建立了系统的仿真模型和数学模型;分别研究和分析了自抗扰控制策略的三个重要理论：TD理论,ESO理论以及NLSEF理论。验证了TD在过渡过程安排和滤波方面的良好性能,并且能准确的提取出微分信号;证明了ESO在观测系统状态和实时估计系统的综合扰动方面的强大能力;给出了NLSEF相比线性反馈效率更高的证明。研究了自抗扰控制器各参数对控制器的影响,给出了自抗扰控制器参数整定的基本规律。然后提出了利用RBF网络对非线性状态误差反馈控制律中的参数进行优化的方法。最后,研究了基于RBF网络的自抗扰控制器结构设计,并做了仿真实验研究。设计了快速反射镜的数字控制器,通过ESO对位置和速度以及各种扰动等不确定因素的观测,实现了ADRC速度闭环控制,并与传统的控制方法进行了对比,使系统快速性和跟踪精度得到明显提高。综上所述,本文针对快速反射镜闭环系统的自抗扰控制策略进行了深入的理论和实验研究,研究结果证明了所提控制方案的有效性、可行性。在快反镜系统中的应用研究也取得了令人满意的控制效果,为所提控制策略的工程应用提供了可参考的实验研究依据。

关键词：快速反射镜自抗扰控制扩张状态观测器 RBF神经网络速度测量

半刚性钢框架-阻尼器-支撑结构体系优化研究

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半刚性钢框架-阻尼器-支撑结构体系优化研究

作者：乔冠宇华南理工大学

学位级别：硕士

地震具有突发性及破坏性,在强烈地震作用下,钢框架结构往往会产生较大的变形,造成构件损伤、节点开裂等震害现象。传统的结构抗震设计利用梁端或耗能构件的塑性变形来消耗地震的能量,并通过调整构件截面尺寸来调整结构的刚度分布与固有... 详细信息

地震具有突发性及破坏性,在强烈地震作用下,钢框架结构往往会产生较大的变形,造成构件损伤、节点开裂等震害现象。传统的结构抗震设计利用梁端或耗能构件的塑性变形来消耗地震的能量,并通过调整构件截面尺寸来调整结构的刚度分布与固有频率,从而控制结构的动力响应,这种设计方法是相对粗放的。如何合理有效地对结构进行消能减震设计,以控制结构的动力响应、减小地震对结构造成的破坏,在建筑结构设计中具有重要的意义。通过在结构的关键部位设置控制装置形成钢框架-阻尼器-支撑结构体系,已逐步成为业界认可且推广的结构设计思路,这种积极的结构控制对策是结构抗震的重大突破,能够有效地减小结构的动力响应及破坏程度,具备广阔的应用前景。然而目前的消能减震结构设计往往需经历预设-分析-校核-优选这一系列步骤,设计过程繁复低效,并且受限于设计人员的设计经验和设计水平,在有限的设计周期内通常难以得到结构的最优方案。结构优化理念则突破了传统结构设计框架,充分利用计算机技术、优化算法和有限元分析,可以极大地缩短结构设计周期,并显著提高设计质量,能够准确、快速、经济、可靠地实现结构优化设计。针对上述问题,本文自主编写了适用于结构优化的半刚性钢框架弹性动力时程分析程序和弹塑性动力时程分析程序,通过设置相应的目标函数及约束条件,采用精英保留遗传算法对半刚性钢框架-阻尼器-支撑结构体系进行主体结构、阻尼器及支撑一体化消能减震优化,实现对于梁柱构件截面尺寸、半刚性梁柱连接节点类型、支撑及阻尼器布置位置、布置形式以及截面参数的最优选择,通过单轮优化即可满足三水准抗震设防目标、实现两阶段抗震设计过程,同时避免了传统设计过程中的重复试算及主体结构与支撑、阻尼器分步设计的问题。另外对纯框架结构、框架-支撑结构及框架-阻尼器-支撑结构的优化方案进行对比,充分验证了钢框架-阻尼器-支撑结构体系在结构性能及经济效益方面的优越性。

关键词：半刚性钢框架结构优化支撑摩擦阻尼器时程分析

四旋翼无人机的偏航抗饱和与多模式PID控制

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机器人 2015年第4期37卷 415-423页

作者：彭程白越乔冠宇宫勋田彦涛吉林大学通信工程学院吉林长春130025 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

四旋翼无人机偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱,因此在偏航运动上更容易出现执行器饱和.特别在外界干扰下,偏航常常出现饱和现象,对此从实际工程出发提出了一种多模式PID(MMPID)控制器,抑制偏航饱和,并保证在外界干扰情况下具有较好... 详细信息

四旋翼无人机偏航运动能力比俯仰、滚转运动能力弱,因此在偏航运动上更容易出现执行器饱和.特别在外界干扰下,偏航常常出现饱和现象,对此从实际工程出发提出了一种多模式PID(MMPID)控制器,抑制偏航饱和,并保证在外界干扰情况下具有较好的偏航控制性能.首先,根据四旋翼无人机的动力学模型,设计了基于MMPID的偏航控制器.MMPID算法具有多模式特性,在满足一定条件时采取退饱和控制策略.其次,利用李亚普诺夫稳定理论证明了基于MMPID的偏航控制系统的稳定性.最后,通过四旋翼无人机偏航仿真实验比较了MMPID与变结构PID算法的抗饱和性能与偏航控制性能,结果表明MMPID算法具有明显的控制性能优越性.并且,通过四旋翼原型机实验验证了MMPID偏航控制器的有效性和鲁棒性.实验结果表明:在室内无干扰情况下,基于MMPID的偏航系统基本无执行器饱和现象,最终偏航角误差收敛到±0.05 rad;在室内加入干扰情况下,执行器退出饱和时间约10 s,偏航角误差收敛到±0.08 rad;在室外,偏航退饱和时间约5 s,偏航误差收敛到±0.13 ***控制器有效地抑制了四旋翼无人机偏航运动上的执行器饱和,并可实现准确的偏航姿态控制和强鲁棒性.

关键词：四旋翼无人机偏航运动执行器饱和抗饱和多模式PID(MMPID)

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血管内超声在下肢动脉疾病中的应用进展

中华外科杂志 2022年第12期60卷 1116-1120页

作者：乔冠宇蒋小浪董智慧符伟国复旦大学附属中山医院血管外科国家放射与治疗临床医学研究中心上海200032

准确地评估下肢动脉病变特点对于指导腔内治疗有重要作用,血管内超声作为一种下肢动脉疾病评估技术备受关注。血管内超声可准确评估血管尺寸、病变的形态和性质、动脉夹层累及范围,从而指导腔内治疗方式的选择,以及预测病变再狭窄的发... 详细信息

准确地评估下肢动脉病变特点对于指导腔内治疗有重要作用,血管内超声作为一种下肢动脉疾病评估技术备受关注。血管内超声可准确评估血管尺寸、病变的形态和性质、动脉夹层累及范围,从而指导腔内治疗方式的选择,以及预测病变再狭窄的发生概率。与作为金标准的数字减影血管造影相比,血管内超声在评估病变几何特征和性质方面具有优势。血管内超声的使用已被证明可提高诊断下肢动脉疾病的准确率,从而改善治疗结局。

关键词：动脉硬化,闭塞性下肢血管内超声外周血管疾病

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小人国来的『大作家』

故事大王 2011年第5期 79-81页

作者：乔冠宇北京市大兴区旧官镇第一中心小学五(2)班

'哎——又得写作文了,真烦!'吴克趴在书桌上抱怨着.吴克是一名五年级的小学生,学习还不错,可就是不喜欢写作文.只要一提起作文,他就头皮发麻,心烦意乱.这不,今天他又在为写作文的事儿发愁了.突然,家里的博美犬乖乖'汪汪'叫了几声.

关键词：小人国写作文小学生学习头皮提起

来源：博看期刊评论

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利用非线性跟踪微分器测速测加速度的研究

仪表技术与传感器 2013年第1期 105-107页

作者：乔冠宇高慧斌中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题,文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法,利用位置传感器测出的位置信号,能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型,... 详细信息

针对在光电跟踪伺服系统中常规差分测速度和测加速度高频时带来的误差放大问题,文中提出了将非线性跟踪微分器应用于测速测加速度环节的方法,利用位置传感器测出的位置信号,能快速准确的估计出速度和加速度信息。该方法不基于对象模型,计算量小,简便且易于实现,同时也无需额外的硬件开销。文中在进行大量数值仿真分析的同时,进行了实验验证。结果表明,伺服跟踪系统在低速(0.03°/s)情况下,速度和加速度的波动方差分别降低了7.56″/s和11.52″/s2。并且在低速跟踪时平稳无抖动。文中方法有效可行,为今后伺服系统速度闭环提供了新的思路。

关键词：非线性跟踪微分器差分测速速度、加速度估计低速跟踪

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如何拍出孔子博物馆的四季之美?

旅游世界 2022年第12期 104-107页

作者：乔冠宇孔子博物馆

摄影术自1826年诞生以来,已经经历了190多个年头。从最初达官显贵才能使用的新奇技术,到如今人人都可以拿起手机随时拍摄,摄影已经成为人人皆可欣赏与创作的大众艺术。在孔子博物馆馆区内,以专业的摄影方式,呈现馆区设计理念、记录博物... 详细信息

摄影术自1826年诞生以来,已经经历了190多个年头。从最初达官显贵才能使用的新奇技术,到如今人人都可以拿起手机随时拍摄,摄影已经成为人人皆可欣赏与创作的大众艺术。在孔子博物馆馆区内,以专业的摄影方式,呈现馆区设计理念、记录博物馆馆区风光。自摄影术诞生伊始,风光摄影这一门类便随之产生,人类第一张永久性摄影作品《窗外风景》就是一副风光摄影作品。

关键词：摄影作品风光摄影摄影术摄影方式博物馆第一张大众艺术设计理念