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低附着路况条件下车辆横向稳定性控制

吉林大学学报（信息科学版） 2024年第1期42卷 25-37页

作者：田彦涛许富强庾文彦王凯歌吉林大学通信工程学院长春130012

针对在冰雪环境下车辆横向稳定控制,为解决在低附着、分布不均的路面情况下车辆对参考轨迹的稳定跟踪问题,设计了基于神经网络调节的模糊PID(Proportional-Integral-Differential)制器,以及基于线性化车辆模型的模型预测控制(MPC:Model ... 详细信息

针对在冰雪环境下车辆横向稳定控制,为解决在低附着、分布不均的路面情况下车辆对参考轨迹的稳定跟踪问题,设计了基于神经网络调节的模糊PID(Proportional-Integral-Differential)制器,以及基于线性化车辆模型的模型预测控制(MPC:Model Predictive Controll)。以路面附着系数及车辆速度作为输入构建BP(Back-Propagation)神经网络,输出调节系数优化模糊PID控制器控制性能;设计了十自由度模型表征车辆在冰雪环境下的动力学特性,使用MPC实现车辆横向稳定控制。使用CarSim/Simulink进行联合仿真实验,结果表明该控制器能显著提高车辆轨迹跟踪性能。

关键词：路径跟踪控制神经网络模糊PID 横向动力学模型

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一种针对人形足球机器人的分域自适应蒙特卡洛定位方法

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机器人 2012年第6期34卷 652-659,744页

作者：洪伟周长久田彦涛吉林大学通信工程学院吉林长春130025 新加坡理工学院先进机器人与智能控制中心新加坡139651

针对常规蒙特卡洛定位法中的粒子贫化和绑架问题,提出了一种分域自适应蒙特卡洛定位方法.该方法首先定义了两个用于描述粒子集合分布及其与真实位姿之间的差异的特征变量.然后根据特征变量的组合值将定位过程识别为全局定位、局部定位... 详细信息

针对常规蒙特卡洛定位法中的粒子贫化和绑架问题,提出了一种分域自适应蒙特卡洛定位方法.该方法首先定义了两个用于描述粒子集合分布及其与真实位姿之间的差异的特征变量.然后根据特征变量的组合值将定位过程识别为全局定位、局部定位、局部跟踪和容错定位四种状态的交替过程,并为每种状态设计了自适应的控制策略来调整参数和重新采样规则.基于大型人形足球比赛机器人系统的物理和仿真实验的结果均表明,该定位方法有利于提高定位的准确性和实时性.同时,该方法还可以高效地解决绑架问题,提高了系统的鲁棒性.

关键词：自适应蒙特卡洛定位绑架问题分域控制人形足球比赛机器人

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一类欠驱动系统的非线性输出跟踪控制

控制与决策 2011年第6期26卷 953-956页

作者：王红睿田彦涛吉林大学通信工程学院长春130025 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130031

针对一类模型结构为非下三角的欠驱动系统,在反步法的框架下研究了其非线性输出跟踪控制问题.鉴于在此类欠驱动系统的反步法设计中,沿用一般下三角系统的偏差难以镇定全部的偏差动态,由此引入了"联系函数"的概念.在反步法设计中,构造了... 详细信息

针对一类模型结构为非下三角的欠驱动系统,在反步法的框架下研究了其非线性输出跟踪控制问题.鉴于在此类欠驱动系统的反步法设计中,沿用一般下三角系统的偏差难以镇定全部的偏差动态,由此引入了"联系函数"的概念.在反步法设计中,构造了异于下三角系统的偏差,设计了状态反馈跟踪控制器,保证了系统偏差的全局一致渐近稳定性.仿真结果表明该设计方法是有效的.

关键词：非线性控制欠驱动系统反步法球杆系统

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基于能量成型的双足机器人解耦控制

控制与决策 2012年第12期27卷 1890-1893,1898页

作者：刘德君田彦涛张雷吉林大学通信工程学院长春130022 北华大学电气信息工程学院吉林省吉林市132021

研究带有膝关节和髋关节的双足机器人在3D(three-dimensional)空间稳定行走的控制器设计.通过构建概循环拉格朗日函数,将双足机器人的3D动态系统解耦成前向和侧向两部分,对前向部分设计势能成型控制器,使前向获得稳定行走步态;用输出零... 详细信息

研究带有膝关节和髋关节的双足机器人在3D(three-dimensional)空间稳定行走的控制器设计.通过构建概循环拉格朗日函数,将双足机器人的3D动态系统解耦成前向和侧向两部分,对前向部分设计势能成型控制器,使前向获得稳定行走步态;用输出零动态控制器控制侧向,满足系统的动态解耦条件.仿真结果表明了所提出方法的有效性.

关键词：概循环拉格朗日角度不变能量成型零动态控制器

基于对称双线性模型的光照鲁棒性人脸表情识别

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自动化学报 2012年第12期38卷 1933-1940页

作者：刘帅师田彦涛王新竹吉林大学控制科学与工程系长春130025 长春工业大学自动化系长春130012

针对传统的光照预处理方法降低原始图像质量、丢失部分有效辨识信息的缺点,提出一种新颖的应用对称双线性模型来对人脸表情图像进行光照预处理的光照鲁棒性人脸表情识别方法.首先通过对称双线性模型将训练集图像分解为相互独立的光照因... 详细信息

针对传统的光照预处理方法降低原始图像质量、丢失部分有效辨识信息的缺点,提出一种新颖的应用对称双线性模型来对人脸表情图像进行光照预处理的光照鲁棒性人脸表情识别方法.首先通过对称双线性模型将训练集图像分解为相互独立的光照因子和表情因子,并提取其光照因子.接下来提取含有未知光照的测试集表情图像的表情因子,并将其转换到训练集的若干个已知光照上,这样处理能够将任意光照的测试图像转换到相同的光照平台上,令所有测试图像的特征具有归一化特性.实验结果表明,本文所提光照预处理方法在识别性能上优于传统的光照预处理方法,应用在光照处理后的JAFFE表情库上识别率达到92.37%,表明其适用于光照鲁棒性人脸表情识别.

关键词：对称双线性模型光照预处理光照鲁棒性表情识别

基于Gabor多方向特征融合与分块直方图的人脸表情识别方法

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自动化学报 2011年第12期37卷 1455-1463页

作者：刘帅师田彦涛万川吉林大学控制科学与工程系长春130025 长春工业大学自动化系长春130012

针对传统的Gabor特征表征全局特征能力弱以及特征数据存在冗余性的缺点,提出一种新颖的采用Gabor多方向特征融合与分块直方图统计相结合的方法来提取表情特征.为了提取局部方向信息并降低特征维数,首先采用Gabor滤波器提取人脸表情图像... 详细信息

针对传统的Gabor特征表征全局特征能力弱以及特征数据存在冗余性的缺点,提出一种新颖的采用Gabor多方向特征融合与分块直方图统计相结合的方法来提取表情特征.为了提取局部方向信息并降低特征维数,首先采用Gabor滤波器提取人脸表情图像的多尺度和多方向特征,然后按照两个融合规则将相同尺度不同方向的特征融合到一起.为了能够有效地表征图像全局特征,将融合图像进一步划分为若干矩形不重叠且大小相等的子块,分别计算每个子块区域内融合特征的直方图分布,将其联合起来实现图像表征.实验结果表明,这种方法无论在计算量上还是识别性能上都比传统的Gabor滤波器组更具有优势.该方法的创新处在于提出了两个Gabor多方向特征融合规则,应用在JAFFE表情库上最高平均识别率达到98.24%,表明其适用于人脸表情图像的分析.

关键词：表情识别特征融合分块直方图多尺度 Gabor变换

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板球系统的非线性摩擦补偿控制

吉林大学学报（工学版） 2010年第3期40卷 788-794页

作者：王红睿田彦涛隋振吉林大学通信工程学院长春130022

为提高位置控制精度,提出了基于非线性观测器的板球系统摩擦非线性补偿控制方法。在扩展的系统状态空间中构造了非线性状态观测器估计摩擦力。由输入输出精确反馈线性化和最优控制理论设计了考虑摩擦补偿的镇定位置控制器。根据变结构... 详细信息

为提高位置控制精度,提出了基于非线性观测器的板球系统摩擦非线性补偿控制方法。在扩展的系统状态空间中构造了非线性状态观测器估计摩擦力。由输入输出精确反馈线性化和最优控制理论设计了考虑摩擦补偿的镇定位置控制器。根据变结构控制理论设计了可精确消除摩擦的跟踪位置控制器。仿真结果说明了上述摩擦非线性补偿控制方法的可行性。镇定控制实验表明非线性摩擦补偿控制明显减小了稳态位置偏差。跟踪控制实验表明摩擦补偿控制明显提高了轨迹跟踪控制精度。

关键词：自动控制技术摩擦补偿非线性控制状态观测器板球系统扩展卡尔曼滤波器

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板球系统的参数自调整反步控制

控制与决策 2009年第5期24卷 749-753,758页

作者：王红睿田彦涛吉林大学通信工程学院长春130022

为解决系统初始值大范围变化,且控制量受到饱和特性约束的板球系统镇定控制问题,提出一种自动调整待设计参数的反步控制方法.分析了反步法偏差系统的平衡点特性;说明了反步法待设计参数与偏差系统动态间的关系;构造了Mamdani模糊逻辑,... 详细信息

为解决系统初始值大范围变化,且控制量受到饱和特性约束的板球系统镇定控制问题,提出一种自动调整待设计参数的反步控制方法.分析了反步法偏差系统的平衡点特性;说明了反步法待设计参数与偏差系统动态间的关系;构造了Mamdani模糊逻辑,以自动调整反步法待设计参数;考虑了控制量受饱和特性限制而引入的约束条件,进而以遗传算法优化了模糊规则.仿真和实验结果均表明,自动调整待设计参数的反步控制方法降低了镇定控制中的位置偏差和位置超调.

关键词：非线性控制反步法板球系统遗传算法

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双足步行机器人能量成型控制

控制理论与应用 2012年第10期29卷 1301-1308页

作者：刘德君田彦涛吉林大学通信工程学院吉林长春130025 北华大学电气信息工程学院吉林吉林132021

为了使双足被动行走机器人的行走步态符合仿生规律,且当路面坡度变化后,迅速进入新的稳定步态行走,提出了角度不变能量成型控制策略.研究了欠驱动双足机器人能量匹配条件和能量成型控制器的求解;由于动能相对于旋转变换不具有对称性,通... 详细信息

为了使双足被动行走机器人的行走步态符合仿生规律,且当路面坡度变化后,迅速进入新的稳定步态行走,提出了角度不变能量成型控制策略.研究了欠驱动双足机器人能量匹配条件和能量成型控制器的求解;由于动能相对于旋转变换不具有对称性,通过在能量成型控制中附加一个辅助控制量,实现角度不变控制.仿真结果表明,该算方法可实现仿生控制,既能扩大吸引域,又改善系统的鲁棒性.

关键词：能量成型双足机器人极限环动能成型角度不变控制