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考虑执行器故障的水下打捞机器人轨迹跟踪控制

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考虑执行器故障的水下打捞机器人轨迹跟踪控制

作者：郭高阳山东交通学院

学位级别：硕士

为解决水下打捞机器人在打捞作业过程中受到执行器损坏、外界不确定扰动、模型建模不确定的问题。本文根据抱爪式打捞机器人结构特征以及作业策略,以“考虑执行器故障的水下打捞机器人轨迹跟踪控制”为选题,充分考虑水下打捞机器人工程... 详细信息

为解决水下打捞机器人在打捞作业过程中受到执行器损坏、外界不确定扰动、模型建模不确定的问题。本文根据抱爪式打捞机器人结构特征以及作业策略,以“考虑执行器故障的水下打捞机器人轨迹跟踪控制”为选题,充分考虑水下打捞机器人工程中的实际问题,展开系统严谨的理论研究,进一步提升水下打捞机器人作业的效率和安全性。本文首先,针对水下打捞机器人执行器部分失效及其故障状态下推力分配的工程问题,同时考虑外界扰动工作环境,创新性提出一种有限时间自适应终端滑模控制系统。终端滑模观测器可以实时跟踪外界时变扰动,并快速在线反馈控制器补偿信号,利用自适应技术补偿失效控制器的动力输出,然后,通过有限时间技术增强控制方案能量输出来提升控制效率。最后,首次在打捞机器人控制中使用粒子群迭代优化算法,将控制系统执行器的虚拟三自由度控制信号解算为推进器输出信号,解决了传统分配方式无法进行多约束多饱和分配的问题。为进一步优化水下打捞机器人的控制策略,开发机器人过驱动机构特征,使控制系统解决更加复杂的执行器故障情况和系统建模不确定项。本文提出了一种基于投影解析的过驱动水下打捞机器人容错轨迹跟踪控制方案,创新性的引入投影隔离策略,解耦复杂故障,通过放大系统输入充分调动系统冗余。算法首次考虑工程应用过程中推进器推力频繁调动带来的设备磨损,利用动态事件触发机制减少相近推力的推进器调动。同时利用自适应神经网络重构并在线估计模型构建过程中的不确定项。本文设计控制律均经过Lyapunov稳定性理论严格证明,并利用数值模拟编程技术实验验证控制律的有效性和稳定性。通过严谨的实验分析,实验结果证明了本文控制算法有效应对水下打捞机器人执行器故障下的轨迹跟踪控制问题,对于水下机器人自动化发展具有重要的工程意义。

关键词：执行器故障水下打捞机器人轨迹跟踪投影解析容错控制

水下打捞机器人执行器部分失效的有限时间轨迹跟踪控制

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中国舰船研究 2023年

作者：张强姜宇桉郭高阳张燕山东交通学院航运学院烟台港裕龙管输仓储物流有限公司

【目的】旨在解决船载供电电压降低或控制系统电路腐蚀等原因导致的水下打捞机器人执行器出现部分失效的问题。【方法】考虑到深海鱼雷、载货沉船等工程打捞作业中复杂海洋情况影响，采用终端滑模观测器对系统不确定扰动进行观测，利用... 详细信息

【目的】旨在解决船载供电电压降低或控制系统电路腐蚀等原因导致的水下打捞机器人执行器出现部分失效的问题。【方法】考虑到深海鱼雷、载货沉船等工程打捞作业中复杂海洋情况影响，采用终端滑模观测器对系统不确定扰动进行观测，利用容错控制和有限时间控制方法，在线估计执行器故障系数，设计了一种具有终端滑模观测器的有限时间轨迹跟踪容错控制方案。【结果】该方案的系统输出平滑、稳定且能快速到达期望轨迹，同时，与传统容错控制方案相比，降低了水下打捞机器人控制系统的稳态时间（横向位移降低了10 s，纵向位移降低了15 s）。【结论】能够为水下工程机械的轨迹跟踪控制提供理论参考，并具有实际的工程意义。

关键词：水下打捞机器人终端滑模轨迹跟踪执行器部分失效

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状态受限下的水下清淤机器人轨迹跟踪控制

中国舰船研究 2023年

作者：张强郭高阳胡宴才张燕山东交通学院航运学院

[目的]针对桥梁建设沉井清淤时履带式清淤机器人容易出现附着力不足而打滑工程问题，[方法]设计基于障碍Lyapunov函数（BLF）的轨迹跟踪控制器。算法考虑质心和几何中心不重合情况，外界未知有界扰动的影响和系统动态不确定性，建立运... 详细信息

[目的]针对桥梁建设沉井清淤时履带式清淤机器人容易出现附着力不足而打滑工程问题，[方法]设计基于障碍Lyapunov函数（BLF）的轨迹跟踪控制器。算法考虑质心和几何中心不重合情况，外界未知有界扰动的影响和系统动态不确定性，建立运动学及动力学运动模型。利用终端滑模观测器（TSMO）在有限时间内逼近外界扰动和系统动态不确定性。[结果]通过时变对称有限时间BLF稳定性分析验证了控制系统的稳定性，同时限制系统速度状态防止控制失效，仿真结果表明了机器人在所设计的控制器的控制下平滑且快速的到达期望轨迹。[结论]证明算法可将机器人系统速度状态限制在符合工程实际的区间内。

关键词：机器人终端滑模轨迹跟踪障碍Lyapunov 有界扰动

状态受限下的水下履带式清淤机器人轨迹跟踪控制

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中国舰船研究 2023年第3期18卷 57-65页

作者：张强郭高阳胡宴才张燕山东交通学院航运学院山东威海264209

[目的]针对桥梁建设中运用履带式清淤机器人进行沉井清淤时易出现附着力不足而打滑的工程问题,设计基于障碍Lyapunov函数(BLF)的轨迹跟踪控制器。[方法]考虑到轨迹跟踪控制器算法质心与几何中心不重合的情况、外界未知有界扰动的影响和... 详细信息

[目的]针对桥梁建设中运用履带式清淤机器人进行沉井清淤时易出现附着力不足而打滑的工程问题,设计基于障碍Lyapunov函数(BLF)的轨迹跟踪控制器。[方法]考虑到轨迹跟踪控制器算法质心与几何中心不重合的情况、外界未知有界扰动的影响和系统动态不确定性,建立运动学及动力学运动模型。利用终端滑模观测器(TSMO)在有限时间内逼近外界扰动和系统动态不确定性。通过时变对称有限时间BLF稳定性分析,验证控制系统的稳定性,同时限制系统速度状态以防止控制失效。[结果]仿真结果表明,履带式清淤机器人在所设计的控制器控制下能够平滑且快速地到达期望的轨迹。[结论]研究结果证明了所用方法可以将机器人系统的速度状态限制在符合工程实际的区间内。

关键词：履带式清淤机器人轨迹跟踪终端滑模有界扰动障碍Lyapunov函数

铝模体系下外墙线条拉通的建筑爬架拉结施工工艺研究

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砖瓦 2022年第3期 159-161,164页

作者：张培郭高阳湖南麓谷建设工程有限公司湖南长沙410205

铝模体系下外墙线条拉通的建筑爬架拉结施工是基于对建筑外立面线条有较高要求而提出的一种施工工艺,其优点较为突出:①操作简便,通过在主体结构和爬架悬臂端增设一道钢拉杆,解决了爬架与外墙线条冲突的矛盾,在保障架体施工安全的同时,... 详细信息

铝模体系下外墙线条拉通的建筑爬架拉结施工是基于对建筑外立面线条有较高要求而提出的一种施工工艺,其优点较为突出:①操作简便,通过在主体结构和爬架悬臂端增设一道钢拉杆,解决了爬架与外墙线条冲突的矛盾,在保障架体施工安全的同时,外墙拉通线条也能随主体结构一次性施工成型;②施工流程标准化,即构配件模块化、施工标准化、工艺程序化、人员专业化,大大提高了施工过程中安全技术的有效性和安全防护的稳定性;③通用性较强,构配件均为全钢制作,耐用性好,故构配件拆除后可以周转至其他项目继续使用,符合现代绿色环保的理念,具有巨大的社会经济价值和广阔的应用前景;④可以使建筑物外立面的贯通线条完整连续,不被打断,保障了建筑物外观的整体性和美观性,提高项目评优创奖的可能性并产生良好的社会效益。为此,以和泰家园保障性住房二期项目为工程案例,研究施工工艺及其要点,分析其产生的经济效益和社会效益,相关施工经验可为同类工程提供借鉴。

关键词：铝模爬架外墙线条悬臂端拉结

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山岭隧道浅埋段盖挖支护施工方法研究

公路与汽运 2018年第5期 146-148,158页

作者：张永杰陈国芳谢瑜军郭高阳长沙理工大学湖南长沙410004 宁波溪口雪窦山风景名胜区交通投资有限公司浙江宁波315502 宁波交通工程建设集团有限公司浙江宁波315010

针对山岭公路隧道浅埋段常用的明挖法与暗挖法施工的不足,以宁波309国道改线工程浅埋隧道施工为例,提出盖挖支护施工方法,在明挖地表一定深度后,先修筑土模并施作暗洞顶部防护结构(盖拱),在盖拱防护下采用左右错台暗挖法进行隧道施工,... 详细信息

针对山岭公路隧道浅埋段常用的明挖法与暗挖法施工的不足,以宁波309国道改线工程浅埋隧道施工为例,提出盖挖支护施工方法,在明挖地表一定深度后,先修筑土模并施作暗洞顶部防护结构(盖拱),在盖拱防护下采用左右错台暗挖法进行隧道施工,然后回填盖拱顶部土体,做好植被防护与排水措施;盖拱采用拱部明挖法与土拱模法开挖与浇筑,基坑采用台阶放坡法开挖,坡面采用锚喷支护,基坑内采用明沟抽排水,盖拱模板采用对拉预应力螺杆保证其浇筑质量,并根据施工过程提出了质量控制标准与措施。

关键词：隧道浅埋隧道盖挖法盖拱施工质量控制

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通用人工智能提供者内容审查注意义务的证成

东方法学 2024年第1期 189-200页

作者：高阳上海对外经贸大学

通用人工智能可自发或受用户操控被动生成有害信息,它的提供者作为新型的网络内容提供者,负有数字内容“守门人”职责,同时负有网络空间的安全保护义务,应承担内容审查的注意义务,从而预防有害信息的侵权风险。“以数据为中心”的内容... 详细信息

通用人工智能可自发或受用户操控被动生成有害信息,它的提供者作为新型的网络内容提供者,负有数字内容“守门人”职责,同时负有网络空间的安全保护义务,应承担内容审查的注意义务,从而预防有害信息的侵权风险。“以数据为中心”的内容生产方式和算法黑箱效应降低了通用人工智能提供者对内容的管控力,导致对生成内容的普遍审查难以被实现。应针对有害信息,结合内容生产场景、提供者风险预见能力差异化构建内容审查的注意义务。该注意义务以技术性审查为标准,提供者采取符合技术特点的内容审查机制,便应当认定履行了相关义务。

关键词：通用人工智能有害信息注意义务信息内容安全网络内容提供者内容审查义务

生态系统服务视角下的社会—生态系统耦合模拟研究进展

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地理学报 2024年第1期79卷 134-146页

作者：高阳沈振张中浩熊巨华国家自然科学基金委员会地球科学部北京100085 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 河海大学地理与遥感学院南京210098

社会—生态系统是社会子系统和生态子系统及其交互作用的集合,明晰生态环境与人类社会间的相互作用,预测人地系统变化并支撑管理决策,是多学科领域交叉的共性难题。生态系统服务研究框架为揭示社会—生态系统中各要素的传导与作用提供... 详细信息

社会—生态系统是社会子系统和生态子系统及其交互作用的集合,明晰生态环境与人类社会间的相互作用,预测人地系统变化并支撑管理决策,是多学科领域交叉的共性难题。生态系统服务研究框架为揭示社会—生态系统中各要素的传导与作用提供了新的视角。本文从这种新视角出发,沿“生态系统供给—耦合人类干预—促进社会发展”这一脉络,总结了生态系统服务视角下现有的社会—生态系统耦合模拟方法研究进展及趋势。研究发现,在生态系统服务级联传导研究中,已经由关注“自然生态系统对社会经济系统的影响”转变为关注“生态系统和社会系统的交互作用和互馈机制”;研究内容上,从关注“生态系统和环境效应的变化”向关注“社会系统及其对不同群体活动的影响效应”转变;研究重点逐步从明晰耦合系统“内在机理与动力机制”的理论探究走向“优化与调控策略”的应用实践。开展自然和人文过程并重、空间明晰的社会—生态耦合模拟,以及全面科学地认识复杂系统内部相互作用与反馈,是未来耦合模拟中亟待突破的重点。

关键词：生态系统服务社会—生态系统耦合模拟研究进展

多模态MRI影像组学及深度学习在胶质瘤诊疗中的研究进展

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磁共振成像 2024年第7期15卷 165-172页

作者：王茹高阳内蒙古医科大学附属医院影像诊断科

弥漫性胶质瘤是最常见的颅脑原发恶性肿瘤，术前精准分级、分子分型预测等对于制订适当的治疗策略和预测生存率具有至关重要的作用。影像组学使用高级特征分析从医学图像中提取数据并构建预测模型，捕捉病变微小的变化，从而提高临床诊... 详细信息

弥漫性胶质瘤是最常见的颅脑原发恶性肿瘤，术前精准分级、分子分型预测等对于制订适当的治疗策略和预测生存率具有至关重要的作用。影像组学使用高级特征分析从医学图像中提取数据并构建预测模型，捕捉病变微小的变化，从而提高临床诊断、评估预后和预测治疗反应的准确性。深度学习(deep learning, DL)可以从大量原始数据中自动学习和提取多层特征，而不是手工提取的浅层特征，由于DL已被充分证明能够准确地找到非常深入和抽象的特征，这使其成为医学图像分析领域中广泛研究的课题。随着计算能力的进步，基于DL的人工智能已经彻底改变了各个领域。本研究基于多模态MRI影像组学与DL在胶质瘤术前分级、分子分型、生存预测及治疗评价中的最新研究进行综述，以期为胶质瘤患者提供精准诊疗。

关键词：弥漫性胶质瘤多模态磁共振成像影像组学深度学习精准治疗