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带有状态/输入量化的无人艇航向跟踪控制

中国舰船研究 2024年第1期19卷 111-118页

作者：李伟王雨宁君李志慧大连海事大学航海学院辽宁大连116026 吉林师范大学信息技术学院吉林四平136000

[目的]针对水面无人艇(USV)的海上通信受限的问题,提出一种带有状态/输入量化的USV航向跟踪控制方法。[方法]基于反步法设计系统控制律,结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰,利用扩... 详细信息

[目的]针对水面无人艇(USV)的海上通信受限的问题,提出一种带有状态/输入量化的USV航向跟踪控制方法。[方法]基于反步法设计系统控制律,结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰,利用扩张状态观测器(ESO)进行估计。采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化,且量化后的状态反馈信息仅用于跟踪控制。利用量化状态递归设计基于ESO的USV航向控制器,证明闭环控制系统中量化变量和非量化变量间误差的有界性。[结果]基于李雅普诺夫稳定性理论,提出了量化误差考量及闭环系统稳定性判定方法,严格证明了所设计的带有状态量化和输入量化的USV航向跟踪控制系统的稳定性,仿真实验验证了该控制策略的有效性。[结论]结果表明,所提方法可为USV航向跟踪控制提供借鉴。

关键词：无人艇状态量化和输入量化量化反馈控制扩张状态观测器量化误差

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基于协调度的海上专业救助力量部署决策研究

中国航海 2024年第1期47卷 62-70页

作者：邵年骏宁君田辉交通运输部南海救助局广东广州510235 大连海事大学航海学院辽宁大连116026 大连海事大学辽宁省海上应急技术重点实验室辽宁大连116026 交通运输部救助打捞局北京100736

针对当前海洋生产结构调整带来的海上救助需求变化和缺少救助力量部署决策工具等问题,提出一种基于协调度的海上救助力量部署复合决策方法。通过建立协调度评价模型对救助单元救助能力和海上救助需求进行协调性分析,运用层次分析法(AHP... 详细信息

针对当前海洋生产结构调整带来的海上救助需求变化和缺少救助力量部署决策工具等问题,提出一种基于协调度的海上救助力量部署复合决策方法。通过建立协调度评价模型对救助单元救助能力和海上救助需求进行协调性分析,运用层次分析法(AHP)对海洋经济发展中存在的海上救助需求进行评价,使用基本图形分析法建立各海洋产业对不同等级的专业海洋救助船的需求模型,构造空间分布。运用此方法对专业救助力量实际值守海域进行计算及分析,进一步优化部署方案。结果表明:通过此方法得到的部署决策意见与多数可查的海上救助应急处置情况十分接近,验证了该方法的有效性。

关键词：水路运输部署决策协调度海上专业救助力量层次分析法

带有输入量化的分布式多无人船舶自适应模糊编队控制

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控制与决策 2024年第8期 2588-2596页

作者：宁君彭周华李铁山陈俊龙大连海事大学航海学院大连海事大学船舶电器工程学院电子科技大学自动化工程学院华南理工大学计算机科学与工程学院

针对复杂海洋环境下,欠驱动水面无人船舶(USV)编队控制任务中存在的模型不确定性、参数摄动及输入量化等问题,提出一种考虑输入量化的分布式欠驱动多无人船舶自适应模糊编队控制算法.首先,在USV运动学子系统,设计基于扩张状态观测器(ESO... 详细信息

针对复杂海洋环境下,欠驱动水面无人船舶(USV)编队控制任务中存在的模型不确定性、参数摄动及输入量化等问题,提出一种考虑输入量化的分布式欠驱动多无人船舶自适应模糊编队控制算法.首先,在USV运动学子系统,设计基于扩张状态观测器(ESO)的分布式制导律,分别实现对期望路径的跟踪、邻居USV速度信息的估计以及海流引起的运动学偏移的补偿;其次,在USV动力学子系统,通过使用模糊逻辑系统实现对模型不确定及外界干扰的逼近,采用一种线性解析模型描述输入量化过程,所设计的自适应模糊量化控制器不需要量化参数的先验信息,基于输入到状态稳定性理论证明闭环系统的稳定性;最后,通过仿真实验验证所提出的算法的有效性.

关键词：欠驱动USV 分布式编队扩张状态观测器输入量化自适应模糊控制

带有状态/输入量化的无人船自适应模糊跟踪控制

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 52-61页

作者：宁君马一帆李伟 †李铁山陈俊龙岳兴旺大连海事大学航海学院辽宁大连116026 电子科技大学自动化工程学院四川成都611730 华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006

针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题,设计了一种带有状态量化和输入量化的自适应反馈跟踪控制方案。在保证有效跟踪的同时,减少执行器执行频次,降低控制幅度。首先,在不考虑量化情况下基于自适应反步法设计了系统跟踪... 详细信息

针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题,设计了一种带有状态量化和输入量化的自适应反馈跟踪控制方案。在保证有效跟踪的同时,减少执行器执行频次,降低控制幅度。首先,在不考虑量化情况下基于自适应反步法设计了系统跟踪控制律,并结合动态面技术有效降低了虚拟控制律的计算量膨胀问题。对于控制系统中存在的不确定项,利用模糊逻辑系统进行逼近。其次,采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和输入变量进行量化,且量化后的状态反馈信息被用于无人船航迹跟踪控制器的设计。根据所得到的量化信息,给出了同时考虑状态量化和输入量化的无人船航迹跟踪控制律。在稳定性分析中,通过Lyapunov稳定性理论证明了在不考虑量化的情况下闭环控制系统的稳定性,并根据递归的方法证明了闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性。基于给定的引理,最终证明了在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,所设计的带有状态量化和输入量化的模糊自适应反馈跟踪控制系统的稳定性。最后,通过两组仿真实验验证了所提方案的实用性。即在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,无人船仍能保持对理想轨迹良好的跟踪性能,并有效减轻了执行器的执行频次,更符合航海工程实践。

关键词：无人船航迹跟踪状态量化及输入量化模糊自适应控制量化误差

基于松辽盆地南部地震剖面中地质信息的砂岩型铀矿找矿预测方法研究

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铀矿地质 2024年第3期40卷 522-539页

作者：刘鑫姜山高天栋宁君马树松核工业二四三大队内蒙古赤峰024000

砂岩型铀矿勘查队伍在进行铀矿勘查的过程中收集了大量勘查区内地震剖面,部分地震剖面中隐藏的地质信息未得到充分发掘,文章从地质、物探相结合的研究视角,依托历年铀矿勘查工作经验对收集的地震剖面进行综合分析和二次开发利用,提高地... 详细信息

砂岩型铀矿勘查队伍在进行铀矿勘查的过程中收集了大量勘查区内地震剖面,部分地震剖面中隐藏的地质信息未得到充分发掘,文章从地质、物探相结合的研究视角,依托历年铀矿勘查工作经验对收集的地震剖面进行综合分析和二次开发利用,提高地震资料利用率,进一步发挥地震资料在砂岩型铀矿勘查过程中的指导作用。在地震剖面中识别构造、沉积等要素,将各类要素投影至平面图中进行叠合并筛选,进而确定铀成矿有利部位。该找矿预测方法综合反转与走滑构造预测成果、辫状河砂体预测成果、削截不整合预测成果、隆起构造预测成果、洼地预测成果,以岩性地化环境作为控制性指标,结合周围钻孔单孔、连孔信息,实现对铀成矿有利砂体的预测。文章提出松辽盆地南部坳陷期沉积地层处于右旋走滑构造背景下,走滑断裂的局部地区形成挤压应力场造成反转构造,进而形成了古隆起,这一过程同时伴生形成拉伸应力场,进而形成了深洼地,古隆起和深洼地之间过渡带形成一系列发育辫状河的山间河谷地形,应力场的转换形成一系列不整合界面和局部隆起构造,控制了铀矿化的具体位置,其能否最终形成富矿体取决于该具体位置是否处于氧化—还原的过渡带。文章预测了13片外围铀成矿潜力较大且可供下一步钻探工程查证的砂体,预测结果与部分外围铀矿体位置一致,在其中两片有利砂体附近勘查发现两处铀矿产地。文中基于地震剖面中地质信息的找矿预测方法对铀矿找矿具有一定指导和借鉴意义。

关键词：松辽盆地南部铀矿找矿地震剖面成矿要素预测

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自适应量化神经网络滑模无人船编队控制

上海海事大学学报 2024年第2期45卷 7-13页

作者：宁君刘子涵李伟李铁山陈俊龙大连海事大学航海学院辽宁大连116026 电子科技大学自动化工程学院四川成都611730 华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510641

针对复杂海洋环境下欠驱动水面无人船(unmanned surface vehicle,USV)编队控制存在的模型不确定性、参数摄动、控制输入量化等问题,提出一种自适应量化神经网络滑模控制算法。在USV运动学子系统中,设计基于内外环控制策略的制导律,解决... 详细信息

针对复杂海洋环境下欠驱动水面无人船(unmanned surface vehicle,USV)编队控制存在的模型不确定性、参数摄动、控制输入量化等问题,提出一种自适应量化神经网络滑模控制算法。在USV运动学子系统中,设计基于内外环控制策略的制导律,解决USV欠驱动问题。由于所采用的动力学模型中含有未知项和外界环境干扰,故在USV动力学子系统中通过使用径向基函数神经网络实现对干扰的估计。采用一种线性解析模型来描述输入量化过程。所设计的控制系统不需要量化参数的先验信息。基于输入-状态稳定性理论证明了系统稳定性。通过仿真实验验证了所提算法的有效性。

关键词：自适应滑模控制输入量化编队控制水面无人船(USV)

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预设性能下的输出受限船舶航向切换容错控制

计算机仿真 2024年第1期41卷 385-389,451页

作者：宁君张军李伟大连海事大学航海学院大连116026

针对船舶输出受限、执行器故障不确定性和受到未知海洋扰动的船舶航向控制问题,提出一种基于切换策略的自适应容错控制方案。利用对数障碍李雅普诺夫约束航向误差并将状态输出约束在有限范围内。结合预设性能理论和反步法,针对具有不确... 详细信息

针对船舶输出受限、执行器故障不确定性和受到未知海洋扰动的船舶航向控制问题,提出一种基于切换策略的自适应容错控制方案。利用对数障碍李雅普诺夫约束航向误差并将状态输出约束在有限范围内。结合预设性能理论和反步法,针对具有不确定参数和执行器故障的船舶控制系统,将健康执行器作为备用。通过设计一套监控函数来监督航向误差的动态范围,实现了在执行器故障且故障模式未知的情况下,船舶航向控制器从故障执行器切换到健康执行器,同时满足跟踪误差的收敛性及控制系统稳定性。仿真验证了所提出算法的有效性。

关键词：预设性能航向控制输出受限容错控制

基于事件驱动通信的离散时间网络化系统的协同设计

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吉林师范大学学报(自然科学版) 2024年第3期 85-91页

作者：李志慧卢微宁君李伟吉林师范大学信息技术学院大连海事大学航海学院

以含多个子系统的耦合离散时间线性系统为研究对象，研究了网络资源受限条件下的控制与通信协同设计问题.针对网络资源有限的问题，提出了一种新的事件驱动通信机制，进行控制参数与通信参数的协同设计.在新提出的事件驱动通信机制中，... 详细信息

以含多个子系统的耦合离散时间线性系统为研究对象，研究了网络资源受限条件下的控制与通信协同设计问题.针对网络资源有限的问题，提出了一种新的事件驱动通信机制，进行控制参数与通信参数的协同设计.在新提出的事件驱动通信机制中，引入非线性项以降低通信系统的业务量，且能够保证离散时间系统的最终一致有界性.首先，建立事件驱动通信机制下的离散时间系统模型；其次，采用Young不等式理论和李雅普诺夫稳定性理论分析离散时间系统的状态是有界的，进而完成事件驱动通信条件与控制器增益的协同设计；最后，通过仿真验证所提方法的有效性.

关键词：事件驱动网络化系统协同设计离散时间系统

松辽盆地开鲁坳陷上白垩统姚家组与青山口组地层发育特征及铀成矿条件

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铀矿地质 2024年第4期40卷 619-632页

作者：王之晟卢天军郭恒飞陈旭贾立城宁君核工业二四三大队内蒙古赤峰市024000 核工业北京地质研究院北京100029

松辽盆地开鲁坳陷找铀目标层主要为上白垩统姚家组和青山口组,二者同为红杂色建造,在区域上不易识别,层序格架不明,制约了找矿成果的扩大。文章通过岩性组合、地震界面追踪、测井相识别、生物化石组合、地球化学及重矿物分析指标等方法... 详细信息

松辽盆地开鲁坳陷找铀目标层主要为上白垩统姚家组和青山口组,二者同为红杂色建造,在区域上不易识别,层序格架不明,制约了找矿成果的扩大。文章通过岩性组合、地震界面追踪、测井相识别、生物化石组合、地球化学及重矿物分析指标等方法,初步识别出姚家组与青山口组的地层划分标志。结果显示:青山口组顶部以紫红色泥岩为主,下部为紫红色、灰色细砂岩、泥质中-粗砂岩夹薄层紫红色泥岩,地震相上表现为反射波连续性差、振幅小或中等、微弱的特征,测井曲线呈钟型、指型、箱型,风化指数(CIA)平均为57.16,重矿物以钛铁矿+石榴子石+重晶石+锆石为主;姚家组可分为上下两段,下段以褐红、砖红、灰色细砂岩、中砂岩、砂质砾岩为主,上段由一套灰绿、紫红色泥岩和灰白色粉砂岩、细砂岩、中砂岩组成,地震相上表现为反射波连续、振幅高或较高,底部中低振幅、中连续的反射同相轴等特征,测井曲线呈箱型、钟型,少量指型,风化指数(CIA)平均为65.22,底部风化指数(CIA)表现为突变增高,重矿物以锆石+石榴子石+白钛矿+锐钛矿+钛铁矿的组合为主。在此基础上,对姚家组与青山口组的铀成矿条件进行分析对比,研究认为,两者铀源主要来自松辽盆地南缘中、新生代火山岩和海西期、燕山期花岗岩,均具备充足铀源;青山口-姚家期均发育南西向北东展布河道,从上游至下游形成了冲积扇-辫状河-曲流河-三角洲-湖泊的典型沉积环境;青山口组及姚家组含矿灰色砂体中含有丰富的有机质、炭化植物碎屑、黄铁矿等还原剂,统计其有机碳含量为0.11%~0.56%,显示均具有较好的还原性;姚家组氧化带主要呈面状展布,余粮堡—钱家店及架玛吐—保康等地段成矿潜力巨大;青山口组氧化带呈环带状展布,奈曼、通辽—钱家店等地段成矿潜力较大。

关键词：松辽盆地姚家组青山口组地层特征铀成矿条件

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