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四旋翼飞行器的自抗扰飞行控制方法

控制理论与应用 2015年第10期32卷 1351-1360页

作者：刘一莎杨晟萱王伟大连海事大学信息科学技术学院辽宁大连116026 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室空间自动化技术研究室辽宁沈阳110016 大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024

针对四旋翼飞行器参数不确定性和外部干扰敏感的问题,本文提出一种基于自抗扰控制器的控制系统设计方法.在为期望姿态和高度安排过渡过程的基础上,设计了扩张状态观测器对内扰和外扰进行估计并实时补偿,能够很好地克服飞行器的强耦合性... 详细信息

针对四旋翼飞行器参数不确定性和外部干扰敏感的问题,本文提出一种基于自抗扰控制器的控制系统设计方法.在为期望姿态和高度安排过渡过程的基础上,设计了扩张状态观测器对内扰和外扰进行估计并实时补偿,能够很好地克服飞行器的强耦合性、模型不确定性以及风速变化等外部干扰问题.此外本文还设计了非线性状态误差反馈控制律来有效抑制跟踪误差.在仿真平台上对自抗扰控制系统进行稳定控制、姿态跟踪、高度控制、抗扰性及鲁棒性实验,并与串级PID控制系统进行定量对比分析.仿真结果表明,本文所设计的自抗扰控制器不仅能够很好地估计并补偿系统所受内外部干扰,而且对四旋翼飞行器参数的不确定性具有较强的鲁棒性,能够满足飞行器姿态调节快速和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于串级PID控制器.

关键词：四旋翼飞行器自抗扰控制 PID控制参数整定

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四旋翼飞行器自抗扰控制方法研究

四旋翼飞行器自抗扰控制方法研究

作者：杨晟萱大连理工大学

学位级别：硕士

四旋翼飞行器是一种非共轴式碟形飞行器,由于其结构简单、机动性能好、制造成本低廉,被广泛应用于监视、侦察等民用和军用领域。为保证四旋翼飞行器能有效完成指定任务,控制系统的设计就显得尤为重要。本文采用串级PID控制和自抗扰控制... 详细信息

四旋翼飞行器是一种非共轴式碟形飞行器,由于其结构简单、机动性能好、制造成本低廉,被广泛应用于监视、侦察等民用和军用领域。为保证四旋翼飞行器能有效完成指定任务,控制系统的设计就显得尤为重要。本文采用串级PID控制和自抗扰控制两种方法对四旋翼飞行器控制问题进行了研究。本文在分析四旋翼飞行器工作原理和动力学特性的基础上,基于牛顿-欧拉方程建立其动力学模型,并在MATLAB/Simulink环境下构建四旋翼飞行器控制系统仿真平台。针对四旋翼飞行器系统的非线性、欠驱动、强耦合、不确定性的特点,首先采用不依赖对象模型的PID控制技术设计了四旋翼飞行器控制系统。其姿态控制采用串级PID控制器,其中主回路对姿态角的角度进行控制,副回路对角速度进行控制。对该控制方法进行了仿真实验,并在自主研发的四旋翼飞行器Smart-QR平台上进行实际实验,仿真实验和实际实验的结果都验证了串级PID控制系统的有效性。但由于在实际飞行过程中飞行器参数和外部环境会经常发生变化,串级PID控制器经常需要重新整定参数以达到理想控制效果。针对飞行器参数不确定性和外部干扰敏感的问题,本文提出一种基于自抗扰控制器的四旋翼飞行器控制系统设计方法。在为期望姿态和高度安排过渡过程的基础上,设计了扩张状态观测器,对内扰和外扰进行估计并实时补偿,能够很好地克服飞行器的强耦合性、模型不确定性和外部干扰的影响;为抑制跟踪误差,设计了非线性状态误差反馈控制律。在仿真平台上对自抗扰控制系统进行稳定控制、姿态跟踪、高度控制、抗扰性及鲁棒性实验,并与串级PID控制系统进行定量分析。仿真结果表明,自抗扰控制器不仅能够很好地估计并补偿系统受到的内、外部干扰,具有极强的抗扰性,而且对四旋翼飞行器参数的不确定性具有较强豹鲁棒性,满足飞行器姿态快速机动和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于串级PID控制器。

关键词：四旋翼飞行器串级PID控制自抗扰控制

边坡稳定性分析Janbu法与Sarma法的有效应力形式

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边坡稳定性分析Janbu法与Sarma法的有效应力形式

作者：杨晟萱天津大学

学位级别：硕士

为考虑渗流作用对边坡稳定的影响,本文基于总应力形式的Janbu法和Sarma法的基本原理,提出了根据渗流力计算边坡稳定性的新方法—有效应力形式Janbu法、有效应力形式Sarma法。总应力形式以水土混合体为研究对象,在受力分析时考虑土体周... 详细信息

为考虑渗流作用对边坡稳定的影响,本文基于总应力形式的Janbu法和Sarma法的基本原理,提出了根据渗流力计算边坡稳定性的新方法—有效应力形式Janbu法、有效应力形式Sarma法。总应力形式以水土混合体为研究对象,在受力分析时考虑土体周围孔隙水压力而不考虑渗流力;有效应力形式以土骨架为研究对象,在受力分析时考虑渗流力而不考虑孔隙水压力。采用孔隙水压力分析时需要对应土体饱和重度,用渗流力分析时需要对应土体浮重相。分别运用总应力形式与有效应力形式方法对均质坡体、非均质坡体等多种类型的边坡进行迭代求解计算,并对比分析结果。结果显示,文中所提出的有效应力形式Janbu法与原总应力形式Janbu法所得边坡稳定安全系数值基本一致,但条块单元间的条间力及内力值大小均有一定的规律性差异。边坡无地下水时,有效应力形式Janbu法与总应力形式Janbu法计算所得安全系数、滑裂面位置、条间力、条块底应力等完全一致。同时为证明有效应力Sarma法可行,对原文多种类型边坡进行迭代计算求解临界加速度因子,并对比结果分析得文中所提出的有效应力Sarma法与原文总应力Sarma法所得结果基本一致,且临界加速度因子Kc值更偏于安全。边坡无地下水时,Sarma法的有效应力形式与总应力形式计算所得结果完全一致。综合全文得新建立的有效应力形式Janbu法与Sarma法可用于分析渗流作用对边坡稳定的影响,为一种新的边坡稳定性分析评价方法。

关键词：有效应力渗流力安全系数条间力临界加速度因子 Janbu法 Sarma法

冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹动态断裂试验研究

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振动与冲击 2014年第11期33卷 49-53,60页

作者：宋义敏杨小彬金璐杨晟萱北方工业大学建筑工程学院北京100144 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

以可调速落锤冲击试验机作为试验加载装置,采用数字散斑相关方法作为试验的观测手段,通过搭建高速数据采集系统,对岩石Ⅰ型裂纹在冲击载荷作用下的动态断裂进行试验研究。试验研究了冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹扩展过程位移场的演化特征... 详细信息

以可调速落锤冲击试验机作为试验加载装置,采用数字散斑相关方法作为试验的观测手段,通过搭建高速数据采集系统,对岩石Ⅰ型裂纹在冲击载荷作用下的动态断裂进行试验研究。试验研究了冲击载荷作用下岩石Ⅰ型裂纹扩展过程位移场的演化特征;分析了岩石在冲击加载速度下裂纹扩展速度以及裂纹扩展距离随时间的变化规律;定量得到了岩石Ⅰ型裂纹动态断裂的裂纹张开角;同时开展了不同冲击加载速度下岩石Ⅰ型裂纹扩展速度的关系研究,研究结果表明,在试验所进行的中低速冲击加载情况下,裂纹扩展速度随着冲击速度的增加而增加,近似呈线性关系。

关键词：中低速冲击动态断裂白光数字散斑相关方法裂纹张开角

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冲击载荷下岩石裂纹动态断裂参数研究

采矿与安全工程学报 2015年第5期32卷 834-839页

作者：宋义敏杨小彬杨晟萱王乾北方工业大学土木工程学院北京100144 中国矿业大学(北京)资源与环境工程学院北京100083

开展含I型预制裂纹的花岗岩矩形试件在冲击载荷作用下的动态断裂参数的试验研究。以自行研制的能实现中低冲击加载速度的可调速落锤冲击试验机进行加载,通过高速相机搭建数据采集系统进行数据采集,采用数字散斑相关方法对试验图像数据... 详细信息

开展含I型预制裂纹的花岗岩矩形试件在冲击载荷作用下的动态断裂参数的试验研究。以自行研制的能实现中低冲击加载速度的可调速落锤冲击试验机进行加载,通过高速相机搭建数据采集系统进行数据采集,采用数字散斑相关方法对试验图像数据进行分析。对岩石I型裂纹在冲击载荷作用下的位移场演化特征、裂纹动态断裂的裂尖张开位移、裂纹扩展速度、动态断裂全过程中的裂尖应力强度因子等进行了定量研究。试验结果表明:落锤与岩石试件接触后,裂尖的应力强度因子呈增加趋势,当达到某一量值时,预制裂纹开裂,后续裂纹扩展的应力强度因子大于预制裂纹初始扩展的应力强度因子。

关键词：数字散斑相关方法应力强度因子裂纹扩展速度岩石断裂冲击载荷

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边坡稳定性分析Sarma法的有效应力形式

边坡稳定性分析Sarma法的有效应力形式

2020年工业建筑学术交流会

作者：杨建民杨晟萱天津大学建筑工程学院土木工程系滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学)

为考虑渗流作用对边坡稳定的影响,基于总应力形式Sarma法的基本原理,提出一种根据渗流力计算边坡稳定性的新方法—Sarma法有效应力形式。Sarma法总应力形式以水土混合体为研究对象,在受力分析时考虑土体周围孔隙水压力而不考虑渗流力;Sa... 详细信息

为考虑渗流作用对边坡稳定的影响,基于总应力形式Sarma法的基本原理,提出一种根据渗流力计算边坡稳定性的新方法—Sarma法有效应力形式。Sarma法总应力形式以水土混合体为研究对象,在受力分析时考虑土体周围孔隙水压力而不考虑渗流力;Sarma法有效应力形式以土骨架为研究对象,在受力分析时考虑渗流力而不考虑孔隙水压力。对三个经典边坡算例进行迭代计算求解临界加速度因子,计算结果表明Sarma法有效应力形式与Sarma法原文总应力形式所得结果基本一致。当边坡无地下水时,两种形式计算结果完全一致。Sarma法有效应力形式可作为一种边坡稳定分析评价的新方法,分析渗流对边坡稳定的影响。

关键词：土坡有效应力渗流力临界加速度因子

来源： cnki会议评论

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面向目标检测的对比知识蒸馏方法

计算机应用 2024年

作者：杨晟李岩中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国科学院机器人与智能制造创新研究院中国科学院大学

知识蒸馏在图像分类等任务中是最有效的模型压缩方法之一，然而在复杂任务如目标检测上的应用相对较少。现有知识蒸馏方法主要专注于构建信息图，以过滤教师和学生在特征提取过程中来自前景或背景区域的噪声，然后最小化特征之间的均方... 详细信息

知识蒸馏在图像分类等任务中是最有效的模型压缩方法之一，然而在复杂任务如目标检测上的应用相对较少。现有知识蒸馏方法主要专注于构建信息图，以过滤教师和学生在特征提取过程中来自前景或背景区域的噪声，然后最小化特征之间的均方差损失。然而，这些方法的目标函数难以进一步优化，且仅仅只利用了教师的监督信号，学生缺乏对于非正确知识的针对性信息。基于此提出了对比知识蒸馏CKD(Contrastive Knowledge Distillation)方法，重新设计蒸馏框架和损失函数，不仅仅使用了教师的监督信号，而且利用构造的负样本提供指导信息进行知识蒸馏，让学生不仅仅获得教师的知识，而且通过学生自我学习获取更多知识。在Pascal VOC和COCO数据集上，使用GFocal和YOLOv5进行验证，CKD在Pascal VOC数据集上使用GFocal的mAP提升为5.6个百分点，AP50提升为5.6个百分点；在COCO数据集上使用YOLOv5的mAP提升为1.1个百分点，AP50提升为1.7个百分点。

关键词：深度神经网络知识蒸馏对比学习模型压缩目标检测

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林木企业消耗性生物资产审计探讨

财会通讯 2024年第19期 138-142页

作者：杨晟毅山西大同大学商学院山西大同037009

林木企业消耗性生物资产的审计中存在着风险评估困难、内部控制测试难度大、盘点难度大、函证难以准确等难点。本文从审计前的准备阶段、风险评估阶段、风险应对阶段出发,研究了林木企业消耗性生物资产的审计步骤,以及构建了以风险评估... 详细信息

林木企业消耗性生物资产的审计中存在着风险评估困难、内部控制测试难度大、盘点难度大、函证难以准确等难点。本文从审计前的准备阶段、风险评估阶段、风险应对阶段出发,研究了林木企业消耗性生物资产的审计步骤,以及构建了以风险评估、内部控制测试、盘点情况、函证情况为准则层的评价指标体系。在此基础上,将构建的生物资产审计路径应用于A企业,并提出了审计项目组应着重改善A企业消耗性生物资产的风险评估以及内部控制测试程序等建议。

关键词：林木企业消耗性生物资产审计路径

等离子体渗氮气压对合金钢渗氮层微观结构和性能的影响

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表面技术 2024年第7期53卷 200-207页

作者：王怡萱安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243002

目的选择M50NiL钢(高合金钢)和AISI 4140钢(低合金钢)2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法根据离子渗氮GB/T 30883—2017,在0~500 Pa渗氮气压范围内选择170、25... 详细信息

目的选择M50NiL钢(高合金钢)和AISI 4140钢(低合金钢)2种合金钢,研究渗氮气压对合金钢等离子体渗氮层组织结构、渗层厚度、硬度、韧性和摩擦磨损性能的影响规律。方法根据离子渗氮GB/T 30883—2017,在0~500 Pa渗氮气压范围内选择170、250、350 Pa 3个渗氮气压进行等离子体渗氮,研究渗层微观结构和性能。结果对于M50NiL和AISI 4140两种合金钢,350 Pa时渗层厚度均最大,170 Pa次之,250 Pa厚度最小。M50NiL钢在350 Pa渗氮和AISI 4140钢在170 Pa渗氮时,表面层具有最优的强韧性。摩擦磨损性能显示,170 Pa和350 Pa气压渗氮的摩擦磨损性能明显优于250 Pa气压渗氮,其中磨损率规律与渗氮层的韧性值测试结果吻合。结论气压影响了氮离子的能量和分布,从而影响了渗层厚度,钢中的合金元素含量和气压共同影响表面强韧化效果,并且表面强韧化效果直接影响渗氮层的摩擦磨损性能。

关键词：气压等离子体渗氮硬度摩擦磨损合金钢