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基于半空间约束理论的自动泊车高性能轨迹优化方法

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机械工程学报 2024年第10期60卷 273-288页

作者：陈晓明李柏范丽丽王涯舟张坦探张友民曹东璞湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室长沙410082 北京理工大学信息与电子学院北京100081 康考迪亚大学机械与航空航天工程学院加拿大蒙特利尔H3G 1M8 清华大学车辆与运载学院北京100084

轨迹规划是车载自动泊车系统中的重要功能,而现有的泊车轨迹规划算法无法兼顾算法泛化性、计算精度、求解时效性以及结果最优性。现采用基于数值优化的轨迹规划技术路线,首先将泊车轨迹规划任务表述为一则通用的最优控制问题;随后提出... 详细信息

轨迹规划是车载自动泊车系统中的重要功能,而现有的泊车轨迹规划算法无法兼顾算法泛化性、计算精度、求解时效性以及结果最优性。现采用基于数值优化的轨迹规划技术路线,首先将泊车轨迹规划任务表述为一则通用的最优控制问题;随后提出半空间约束理论,结合概略轨迹先验信息将原本具有高维度、强非凸非线性特点的名义避障约束简化为线性不等式约束,继而利用信任域约束进一步降低线性不等式约束的规模;最后调用非线性规划求解器对简化后的最优控制问题进行数值求解,可在极短时间内生成高精度数值最优泊车轨迹:将上述泊车轨迹规划方法命名为预设空间快速优化法。大量仿真试验表明,在同样使用混合A^(*)搜索算法提供先验的概略轨迹的前提下,预设空间快速优化法的求解成功率、计算耗时以及结果最优性均优于OBCA(Optimization-based collision avoidance)、LIOM(Lightweight iteratwe optimization method)等主流泊车轨迹优化算法。

关键词：自动泊车轨迹规划计算最优控制非线性规划智能车

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多无人机编队避障和编队重构方法

计算机应用 2024年第9期44卷 2938-2946页

作者：穆凌霞周政君王斑张友民薛向宏宁凯凯复杂系统控制与智能信息处理陕西省重点实验室(西安理工大学) 西安710048 西北工业大学航空学院西安710072 康考迪亚大学机械、工业与航空工程系加拿大蒙特利尔H3G 1M8

针对多无人机(UAV)编队飞行过程中的避障和故障问题,提出一种编队动态变换与重构方法。编队内UAV将障碍物和其余UAV作为动态威胁,根据当前飞行环境自适应地改变航迹评价函数的得分权重,提高编队在动态环境下的避障能力;当编队中某一UAV... 详细信息

针对多无人机(UAV)编队飞行过程中的避障和故障问题,提出一种编队动态变换与重构方法。编队内UAV将障碍物和其余UAV作为动态威胁,根据当前飞行环境自适应地改变航迹评价函数的得分权重,提高编队在动态环境下的避障能力;当编队中某一UAV故障时,对剩余UAV进行编队队形重构,改变动态窗口法(DWA)目标函数中僚机相对于长机的位置,实时调整得到新的编队,从而实现容错编队飞行。仿真实验结果表明,所提编队避障和重构方法能够实现动态避障以及单机故障或动力不足情况下的容错编队飞行;与传统DWA相比,所得到的编队无人机间距离误差更小。

关键词：无人机编队避障队形变换队形重构容错编队

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自动泊车运动规划方法综述

控制与信息技术 2024年第1期 1-13页

作者：陈晓明李柏范丽丽张友民湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 北京理工大学信息与电子学院北京100081 康考迪亚大学机械、工业与航空工程系魁北克蒙特利尔H3G 1M8

自动泊车是自动驾驶车辆在低速行驶场景中的核心技术之一,已被广泛应用于各类车型中。运动规划确保所规划出的轨迹能指引车辆从起始位姿无碰撞、符合运动学规律地行驶至目标位姿,是体现自动泊车智能水准的关键技术模块。随着当前自动驾... 详细信息

自动泊车是自动驾驶车辆在低速行驶场景中的核心技术之一,已被广泛应用于各类车型中。运动规划确保所规划出的轨迹能指引车辆从起始位姿无碰撞、符合运动学规律地行驶至目标位姿,是体现自动泊车智能水准的关键技术模块。随着当前自动驾驶技术从初步的技术原型研究逐渐向产业化应用转型,低速自动驾驶领域中的自动泊车技术成为了这一转型过程中的关键突破点。文章回顾了现有的应用于自动泊车领域的运动规划方法,将其归纳为几何方法、采样方法、搜索方法、数值优化方法以及机器学习方法等类别,并对各类方法的发展历程与技术特点进行了回顾;探讨了自动泊车运动规划方法的未来研究方向,具体包括构建泛化性更强的模型、提升规划方法的稳定性、关注在线实时高质量重规划的能力与防御性驾驶的能力,以及考虑与其他交通参与者的交互等。

关键词：自动泊车运动规划路径规划轨迹规划

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考虑重构切换瞬态特性的新型容错控制器设计

上海交通大学学报 2015年第6期49卷 786-792页

作者：余翔张友民康考迪亚大学机械与工业工程系西安理工大学信息与控制工程系西安710048

基于容错控制系统因重构控制切换而引起故障后系统瞬态特性要求的考虑,提出针对执行机构故障的一种新型容错控制器设计的方法.其基本思路是将基于参考模型的自适应调节机构集成于容错控制器的设计.该设计方法一方面保证了重构控制器切... 详细信息

基于容错控制系统因重构控制切换而引起故障后系统瞬态特性要求的考虑,提出针对执行机构故障的一种新型容错控制器设计的方法.其基本思路是将基于参考模型的自适应调节机构集成于容错控制器的设计.该设计方法一方面保证了重构控制器切换时具备良好的瞬态性能,同时也保障了故障发生时和发生后系统的安全性.仿真实例验证了该设计方法的有效性.

关键词：容错控制重构控制器切换执行器故障无冲击切换

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群体无人机分数阶智能容错同步跟踪控制

中国科学：技术科学 2020年第4期50卷 389-402页

作者：余自权张友民姜斌南京航空航天大学自动化学院南京211106 西北工业大学自动化学院西安710129 Department of Mechanical Industrial and Aerospace EngineeringConcordia UniversityMontreal QC H3G 1M8Canada

针对群体无人机编队飞行遭遇执行器故障的问题,提出一种基于分数阶理论的群体智能容错同步跟踪控制方法,提升了整体编队飞行的安全性.首先,对无人机数学模型进行变换,将其分解为外环位置子系统和内环姿态子系统;其次,利用分数阶理论和... 详细信息

针对群体无人机编队飞行遭遇执行器故障的问题,提出一种基于分数阶理论的群体智能容错同步跟踪控制方法,提升了整体编队飞行的安全性.首先,对无人机数学模型进行变换,将其分解为外环位置子系统和内环姿态子系统;其次,利用分数阶理论和神经网络自适应控制策略,针对外环位置子系统设计群体无人机容错位置同步跟踪控制器;然后,利用从位置子系统同步跟踪控制信号解算出的理想姿态信号,构建内环姿态跟踪偏差,并再次结合分数阶理论和神经网络自适应控制策略,设计内环容错姿态控制信号;最后,通过仿真验证所设计控制方案的有效性.

关键词：群体智能无人机容错控制分数阶控制神经网络

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英文打字教程 1版

1988年

作者：张友民编译

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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RLV末端能量管理段三维鲁棒制导方法

宇航学报 2021年第9期42卷 1162-1171页

作者：穆凌霞余翔张友民西安理工大学陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室西安710048 北京航空航天大学自动化科学与电气学院北京100191 康考迪亚大学机械、工业与航空工程系蒙特利尔H3G 1M8

针对传统可重复使用运载器(RLV)末端能量管理段(TAEM)制导方法在精度和实时性方面的不足,提出了一种三维鲁棒制导方法,提高扰动情形下的返回精度。首先,转换RLV时域制导模型为以高度为自变量的等效模型,设计基于滑模控制理论的制导算法... 详细信息

针对传统可重复使用运载器(RLV)末端能量管理段(TAEM)制导方法在精度和实时性方面的不足,提出了一种三维鲁棒制导方法,提高扰动情形下的返回精度。首先,转换RLV时域制导模型为以高度为自变量的等效模型,设计基于滑模控制理论的制导算法,根据运载器当前状态生成满足动力学、末端和动压约束的状态轨线及制导指令;输入指令至RLV时域制导模型,一个制导周期后根据当前飞行状态更新制导指令,抵抗气动、大气及质量偏差等扰动。标称和扰动两种情形下的仿真验证了制导方法的性能。

关键词：可重复使用运载器(RLV) 末端能量管理段三维鲁棒制导滑模制导

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渐进探究式教学再现生长素的发现

生物学通报 2003年第4期38卷 37-39页

作者：张友民宜宾市第一中学四川宜宾644000

学生是学习的主体,在启发引导学生自己发现探索知识的过程中能充分调动学生的思维,激发学生的学习兴趣.渐进探究式教学特别重视探究的过程,而不是结论.进行探究性学习的题目,其结论在科学上早有定论.之所以还要去探究、去发现,是让学生... 详细信息

学生是学习的主体,在启发引导学生自己发现探索知识的过程中能充分调动学生的思维,激发学生的学习兴趣.渐进探究式教学特别重视探究的过程,而不是结论.进行探究性学习的题目,其结论在科学上早有定论.之所以还要去探究、去发现,是让学生去体验和领悟科学的思想观念及科学家研究自然界所用的方法,使学生在整个教学过程中由知识的被动接受者变为知识的主动发现者、探索者,从而培养了学生的创新意识、创造性思维的能力.

关键词：探究式教学生长素创新意识科学思想生物

无人机空中加油过程中分数阶滑模会合导引控制

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控制理论与应用 2015年第11期32卷 1464-1469页

作者：屈耀红余自权张友民西北工业大学自动化学院陕西西安710072 康科迪亚大学机械与工业工程系

针对带末端角度和末端速度约束的无人机空中加油自主会合问题,设计了一种3维分数阶滑模导引律,使无人机在无加油机主动配合的情况下具备自主会合能力.首先,根据无人机与加油机之间的相对运动关系,设计了3维比例导引规律,使无人机能够到... 详细信息

针对带末端角度和末端速度约束的无人机空中加油自主会合问题,设计了一种3维分数阶滑模导引律,使无人机在无加油机主动配合的情况下具备自主会合能力.首先,根据无人机与加油机之间的相对运动关系,设计了3维比例导引规律,使无人机能够到达期望的加油位置.其次,利用滑模控制的强鲁棒性特点以及分数阶微积分的精细控制特性,基于变结构理论和李雅普诺夫稳定性理论设计了一种带有末端角度约束的3维分数阶滑模变结构控制律,并用所设计的分数阶滑模控制律对3维比例导引指令进行重构,使无人机能以期望的末端追踪角度到达加油位置.然后,构造了速度指令生成器,对无人机的末端速度进行约束.最后,对所设计的导引律进行了仿真验证,仿真结果表明所设计出来的导引律能满足追踪角度和速度约束的要求.

关键词：无人机空中加油自主会合末端约束分数阶滑模变结构控制