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一种混合自适应重采样的智能粒子滤波

控制理论与应用 2024年

作者：张新雨任梦姣弋英民张子悦武舒月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理工大学自动化与信息工程学院

粒子滤波对非线性非高斯系统具有较好的估计性能,但引入重采样技术后,粒子多样性匮乏一直是影响粒子滤波估计精度的关键问题.为此,本文提出一种混合自适应重采样的智能粒子滤波方法,该方法首先在混合自适应Metropolis-Hastings (M-H)重... 详细信息

粒子滤波对非线性非高斯系统具有较好的估计性能,但引入重采样技术后,粒子多样性匮乏一直是影响粒子滤波估计精度的关键问题.为此,本文提出一种混合自适应重采样的智能粒子滤波方法,该方法首先在混合自适应Metropolis-Hastings (M-H)重采样基础上设计了高斯变异的自适应协方差矩阵计算函数;其次,提出了采用“优胜劣汰”模式的接受拒绝准则函数;最后,对有效粒子集合进行实时更新,改善了粒子集合的粒子质量并提高了粒子滤波的精度.利用两个一维非线性模型和一个高维非线性模型进行仿真,以验证本文方法的有效性.实验结果表明,与现有重采样方法相比,本文方法能够有效地改善重采样后的粒子质量,提高粒子滤波的估计精度.

关键词：信息论与信号处理状态估计粒子滤波 M-H重采样高斯变异自适应方差

弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析

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宇航学报 2024年第2期45卷 240-249页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹... 详细信息

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。

关键词：弹性飞行器耦合动力学刚柔耦合阶次虚功率原理混合坐标法

基于PSModel的海上风电场全电磁暂态建模与仿真

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电网技术 2024年第1期48卷 262-271页

作者：崔森郁舒雁清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084 电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

开发有效的风机电磁暂态模型是进行海上风电并网研究的基础。根据不同生产厂家所提供的直驱风机模型,提出了一种基于厂家黑盒模型的直驱风机电磁暂态建模方法。利用厂家所提供的模型测试数据解析风机的故障响应特性,推导了不同厂家在电... 详细信息

开发有效的风机电磁暂态模型是进行海上风电并网研究的基础。根据不同生产厂家所提供的直驱风机模型,提出了一种基于厂家黑盒模型的直驱风机电磁暂态建模方法。利用厂家所提供的模型测试数据解析风机的故障响应特性,推导了不同厂家在电压故障下有功和无功功率响应表达式,包括故障期间的穿越控制过程及不同过程间的暂态切换策略。提出了加权平均压降的风电场等值方法,采用自主研发的全电磁暂态仿真软件(power system model,PSModel)对我国广东某海上风电场进行全电磁暂态建模。根据稳态潮流及暂态特性结果验证了模型可通过系统测试,且有效实现了海上风电场的全电磁暂态建模,从而为该风场接入大电网后的安全稳定分析提供了研究基础。

关键词：直驱风电机组黑盒模型海上风电场 PSModel 故障穿越

基于等效线性化隔震结构设计周期折减系数研究

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地震工程学报 2024年第2期46卷 294-301页

作者：张龙飞舒瑞周宴民郭平宗昆明学院建筑工程学院云南昆明650214 昆明学院工程抗震减灾研究所云南昆明650214 上海水石建筑规划设计股份有限公司云南分公司云南昆明650224 云南国为机械科技有限公司云南昆明650032

《建筑隔震设计标准》提出的隔震设计是基于复振型分解反应谱等效线性化的一体化直接设计方法,但未提及隔震结构周期折减系数如何取值。基于此,根据刚度串联关系推导等效单自由度隔震体系周期折减系数简化计算公式,探讨隔震结构周期折... 详细信息

《建筑隔震设计标准》提出的隔震设计是基于复振型分解反应谱等效线性化的一体化直接设计方法,但未提及隔震结构周期折减系数如何取值。基于此,根据刚度串联关系推导等效单自由度隔震体系周期折减系数简化计算公式,探讨隔震结构周期折减系数因素的影响规律,建立不同填充材料、不同填充率的有限元数值模型,并利用数值模拟结果验证隔震结构周期折减系数简化计算公式。结果表明:隔震结构周期折减系数与名义周期比、非隔震结构周期折减系数存在函数关系;墙体开洞与通高墙体的隔震结构的周期折减系数均随着填充率的增大而减小,当填充率相同时,呈现出随填充材料弹性模量增大而减小的趋势,墙体开洞会增大隔震结构周期折减系数,且隔震结构的周期折减系数的取值范围相对较窄,为0.915~0.965;数值有限元模拟与理论结果偏差小于3%,吻合度高,以验证隔震结构周期折减系数简化计算公式的正确性,说明该简化计算方法对隔震工程设计具有一定指导意义。

关键词：隔震设计一体化直接设计法周期折减系数简化计算公式数值有限元分析

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与时俱进培养记者的“多栖作战”能力

新闻文化建设 2024年第4期 68-70页

作者：宗承民泰安市广播电视台

本文旨在探讨记者如何在媒体发展迅速、信息更新迅猛的时代中保持竞争力,提出“与时俱进,培养记者的‘多栖作战’能力”这一策略,概述了记者“多栖作战”能力的定义和重要性,分析了影响记者“多栖作战”能力的主要因素,包括前瞻意识、... 详细信息

本文旨在探讨记者如何在媒体发展迅速、信息更新迅猛的时代中保持竞争力,提出“与时俱进,培养记者的‘多栖作战’能力”这一策略,概述了记者“多栖作战”能力的定义和重要性,分析了影响记者“多栖作战”能力的主要因素,包括前瞻意识、个人能力以及沟通与协作能力,提出了与时俱进的策略,包括转变采访理念、积极开展模拟演练、着重培养观察和提问能力,以及加强采访前的调研工作。这些策略旨在帮助记者适应快速变化的媒介环境,更好地履行其社会责任。

关键词：记者 “多栖作战”能力培养

三维TI和OA介质中优化黏滞纯声波方程及其数值模拟

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2415-2428页

作者：包乾宗谭崔文长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容... 详细信息

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容易出现伪横波污染及传播不稳定.针对此问题,本文应用优化方案对原始的耦合各向异性纯声波频散关系式进行近似展开,进而发展了针对三维TI(横向各向同性)介质和OA(正交各向异性)介质的优化纯声波方程,结合有限差分和泊松算法对其进行了有效求解.同时,考虑到介质对地震波的吸收衰减效应,本文结合发展的纯声波方程和标准线性体模型,推导了黏滞各向异性优化纯声波方程.相速度分析表明优化方案能够产生高精度近似结果.数值模型算例证明优化黏滞纯声波方程在产生精确稳定P波响应的前提下,能够有效模拟各向异性介质中纯声波的振幅衰减和相位频散.整体而言,本文推导的方程能够为各向异性衰减介质成像和反演提供有效帮助.

关键词：各向异性黏滞性波动方程数值模拟

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基于自抗扰理论的舰载武器随动控制研究

导弹与航天运载技术（中英文） 2024年第3期 57-64页

作者：张杨王志勇王缜姜宗民北京航天发射技术研究所北京100076

舰载平台在复杂海面风浪环境下保持姿态的稳定,是舰载武器工作的重要基础。针对舰载平台的姿态稳定控制,设计了自抗扰控制器提高了舰载平台对目标角度随动跟踪的精度,并保证了系统快速响应,抑制风浪扰动及负载扰动等不确定因素的影响。... 详细信息

舰载平台在复杂海面风浪环境下保持姿态的稳定,是舰载武器工作的重要基础。针对舰载平台的姿态稳定控制,设计了自抗扰控制器提高了舰载平台对目标角度随动跟踪的精度,并保证了系统快速响应,抑制风浪扰动及负载扰动等不确定因素的影响。为进一步提高控制器的控制效果,提出粒子群算法进行了控制器的智能化参数寻优,经过仿真分析及样机试验验证了自抗扰控制器在提高系统随动跟踪快速性、精准性及鲁棒性的作用。

关键词：舰载武器随动跟踪自抗扰控制参数优化粒子群算法

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基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制

力学学报 2024年第7期56卷 2091-2102页

作者：王培栋王天舒清华大学航天航空学院北京100084

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶... 详细信息

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个6自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性.

关键词：多刚体动力学对偶四元数一体化控制空间机械臂漂浮基座

人工智能技术在发育性髋关节发育不良诊疗中的应用进展

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中华骨科杂志 2024年第5期44卷 329-335页

作者：沈宗旺廖世杰丁晓飞李秀东赵劲民广西医科大学第一附属医院创伤骨科手外科南宁530021

发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)为髋臼和股骨头位置和形态异常的发育性疾病。DDH是儿童最常见的髋部疾病之一,且其发病始于婴幼儿,髋关节解剖结构复杂,临床大规模诊筛工作存在工作量大、误诊率及漏诊率... 详细信息

发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH)为髋臼和股骨头位置和形态异常的发育性疾病。DDH是儿童最常见的髋部疾病之一,且其发病始于婴幼儿,髋关节解剖结构复杂,临床大规模诊筛工作存在工作量大、误诊率及漏诊率较高以及外科手术有较长的学习曲线等问题。人工智能是用于研究、开发能够模拟人类智能的理论、方法、技术及应用系统的新兴技术科学,主要目标是使机器能够完成需要人类智能的复杂任务。目前人工智能技术在DDH的诊疗方面主要应用于:人工智能结合X线片或超声对DDH进行诊断及筛查,可能一定程度上避免主观性,提高诊断及筛查的准确性;在髋臼周围截骨术和全髋关节置换术的术前规划中,能够更为精确地追踪骨块的位置和设计假体部件的尺寸,使手术规划更加精准;3D导航系统、手术机器人、机械臂等人工智能技术有助于提高手术的准确性和安全性。人工智能具有简便快捷、可重复性高及深度学习能力等特点,一定程度上为DDH诊疗节省了人力物力及时间成本,便于医务工作者共享DDH诊疗经验以及减轻患者、家庭、社会及国家的负担。人工智能在DDH诊疗中的应用日趋广泛,但目前对人工智能在DDH筛查方面仍处于初步阶段,人工智能技术在DDH保髋治疗及其他术式中的应用也鲜有报道,对人工智能在DDH保守治疗、术后并发症和预后预测等方面研究不足。现阶段人工智能在DDH中的应用中仍有一定的局限性,包括图像数据质量难以把控、技术研发及推广难度大、缺少法律法规监管等问题。

关键词：人工智能发育性髋关节发育不良诊断临床方案