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基于Lyapunov方法的非合作目标接近与视线跟踪

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西北工业大学学报 2013年第4期31卷 577-583页

作者：高登巍罗建军马卫华西北工业大学航天学院陕西西安710072

研究了接近和跟踪同时存在姿态翻滚和轨道机动的非合作目标轨道姿态6-DOF联合控制问题。综合视线坐标系下相对运动动力学模型和追踪航天器姿态动力学模型,建立姿轨联合动力学模型。由于系统模型存在很强的非线性,所以对系统模型先进行... 详细信息

研究了接近和跟踪同时存在姿态翻滚和轨道机动的非合作目标轨道姿态6-DOF联合控制问题。综合视线坐标系下相对运动动力学模型和追踪航天器姿态动力学模型,建立姿轨联合动力学模型。由于系统模型存在很强的非线性,所以对系统模型先进行预处理,将其转化成利于控制器设计的形式,采用Lyapunov最小-最大方法对同时存在姿态翻滚和轨道机动的非合作目标设计了自主接近和随动跟踪控制律。通过仿真验证了模型和控制方法的有效性。

关键词：姿轨联合控制计算机仿真 Lyapunov函数数学模型非线性动力学系统目标六自由度跟踪(位置) 轨迹视线坐标系非合作视线

一种改进RRT^*结合四次样条的协调路径规划方法

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力学学报 2020年第4期52卷 1024-1034页

作者：余敏罗建军王明明高登巍西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 西北工业大学航天学院西安710072

针对空间机器人抓捕空间非合作目标的在轨服务任务,同时考虑机器人运动学约束和动力学约束,提出一种分层式的自由漂浮双臂空间机器人协调路径规划方法.首先,在路径规划层面上基于RRT*算法分别规划双臂末端执行器在笛卡尔空间下的初始可... 详细信息

针对空间机器人抓捕空间非合作目标的在轨服务任务,同时考虑机器人运动学约束和动力学约束,提出一种分层式的自由漂浮双臂空间机器人协调路径规划方法.首先,在路径规划层面上基于RRT*算法分别规划双臂末端执行器在笛卡尔空间下的初始可行路径,为双臂设置独立的采样空间,保证路径规划过程中双臂系统不发生自身碰撞.然后,在轨迹规划层面上利用四次样条曲线平滑RRT*算法生成的初始路径,设计满足样条曲线的一阶、二阶及三阶微分连续约束,同时考虑机械臂末端执行器的初末速度约束条件、初始加速度约束条件,得到适合于空间机器人执行的动力学可行的平滑轨迹.最后,计算所规划路径的最大速度、最大加速度与机械臂末端执行器物理极限值的比值,取最小上限,即为最少路径规划时间.所提路径规划方法能够设计出满足特定路径点约束的协调路径,且所设计的路径考虑了机械臂的物理限制条件,通过对自由漂浮双臂空间机器人进行仿真试验,验证了所提路径规划算法的有效性.

关键词：双臂空间机器人路径规划快速搜索随机树四次样条

非合作目标交会的双层MPC全局轨迹规划控制

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航空学报 2021年第11期42卷 217-228页

作者：董凯凯罗建军马卫华高登巍谭龙玉西北工业大学航天学院西安710072 中国兵器工业第203研究所西安710065 上海航天控制技术研究所上海201109

针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题,提出了基于高斯伪谱方法(GPM)和线性时变模型预测控制(LTVMPC)的双层模型预测控制(MPC)算法。在轨迹规划方面,以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和... 详细信息

针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题,提出了基于高斯伪谱方法(GPM)和线性时变模型预测控制(LTVMPC)的双层模型预测控制(MPC)算法。在轨迹规划方面,以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和控制精度最优为性能指标构建最优控制问题,利用GPM精度高、收敛速度快的特点将最优控制问题转化为易于求解的全局非线性规划问题,在MPC框架下求解得到全局最优的标称轨迹,克服了传统的MPC不适用于全局大范围非线性规划的缺点;在轨迹跟踪控制方面,考虑预测时域内状态转移矩阵的时变特性,设计了LTVMPC算法对标称轨迹进行追踪,避免了存在不确定性时轨迹的重规划,从而降低在线计算量,保证算法在线自主实施,并且采用滚动优化的策略使算法对不确定性具有鲁棒性。由于规划层和控制层考虑的约束相同,因此规划的轨迹是可控、可达的。数字仿真表明,在燃料消耗和交会时间等方面,提出的方法均显著优于传统的MPC方法,相较于传统的MPC方法,新算法的交会时间减少50%左右,燃料消耗降低30%以上。

关键词：空间非合作目标视线(LOS)坐标系双层模型预测控制高斯伪谱法(GPM) 线性时变模型预测控制(LTVMPC)

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接近和跟踪非合作机动目标的非线性最优控制

宇航学报 2013年第6期34卷 773-781页

作者：高登巍罗建军马卫华康志宇陈晓光西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 上海宇航系统工程研究所上海201108

航天器在实施对空间非合作目标的近程操作任务中,需要接近目标并保持在目标附近的特定方位,对目标指定部位随动跟踪和观测。针对非合作机动目标的接近和视线跟踪的六自由度控制问题,根据视线坐标系下的相对轨道方程和体坐标系下的相对... 详细信息

航天器在实施对空间非合作目标的近程操作任务中,需要接近目标并保持在目标附近的特定方位,对目标指定部位随动跟踪和观测。针对非合作机动目标的接近和视线跟踪的六自由度控制问题,根据视线坐标系下的相对轨道方程和体坐标系下的相对误差四元数姿态方程,建立了航天器间近距离相对运动的轨道和姿态联合控制模型。考虑模型的非线性、时变性和计算的快速性,采用θ-D控制方法进行接近和视线跟踪的轨道和姿态联合控制。为了减小跟踪同时存在轨道和姿态机动的非合作目标的控制误差,应用Lyapunov最小-最大定理设计了θ-D修正控制器,改善非合作目标同时进行姿态和轨道机动时的控制性能。仿真验证了模型的正确性和控制器良好的跟踪性能。

关键词：视线跟踪 θ-D控制方法姿轨联合控制视线坐标系误差四元数

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一种面向中近程导弹的在线弹道规划方法

弹箭与制导学报 2023年第4期43卷 111-116页

作者：张梦典高登巍董诗萌苗昊春西安现代控制技术研究所陕西西安710065

为了满足中近程导弹适用范围广、精度高的作战任务需求,文中设计了一种在线弹道规划方法。该方法对离线设计的大量弹道进行网格化,并通过树形结构进行存储,以减少存储时占用的空间。在线应用时,采用分段多项式对网格化弹道进行还原,分... 详细信息

为了满足中近程导弹适用范围广、精度高的作战任务需求,文中设计了一种在线弹道规划方法。该方法对离线设计的大量弹道进行网格化,并通过树形结构进行存储,以减少存储时占用的空间。在线应用时,采用分段多项式对网格化弹道进行还原,分段多项式的系数通过建立并求解二次规划问题获取,得到控制指令的初值。进一步,利用控制指令对弹道进行积分运算,预测轨迹终点,并根据终点与目标点的误差,建立二次规划问题对控制指令的修正量进行求解。利用MATLAB对该方法进行仿真验证,结果表明该方法能够在较短的时间内完成弹道的优化,得到平滑、连续且满足各种约束条件的弹道。

关键词：弹道规划分段多项式二次规划预测校正法

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采用反馈路径规划的航天器近程安全交会对接

控制理论与应用 2018年第10期35卷 1494-1502页

作者：高登巍马卫华袁建平西北工业大学航天学院陕西西安710072

航天器近距离交会对接过程中需要满足禁飞区,对接走廊等约束,否则会有航天器相碰或者损毁的风险.本文研究了一种基于线性二次型调节器树(linear quadratic regulator trees, LQR-Trees)反馈路径规划的安全交会对接的路径规划与控制方法... 详细信息

航天器近距离交会对接过程中需要满足禁飞区,对接走廊等约束,否则会有航天器相碰或者损毁的风险.本文研究了一种基于线性二次型调节器树(linear quadratic regulator trees, LQR-Trees)反馈路径规划的安全交会对接的路径规划与控制方法.首先采用非线性规划算法(nonlinear programming, NLP)计算开环标称轨迹,并应用局部线性反馈控制算法生成闭环控制律使得系统状态保持在标称轨迹附近;然后采用平方和(sums-of-squares, SOS)凸优化方法,沿着标称轨迹附近计算反向可达集;最后采用相对稀疏的多个稳定域生成轨迹库覆盖大范围的状态空间,扩展稳定区域.本文首次提出采用6维的LQR-Trees算法的安全对接轨迹规划与控制方法,并重新设计了控制饱和约束.仿真结果验证了该算法在交会对接安全轨迹规划与控制中的有效性,通过设计5个稳定域实现了满足对接走廊约束的安全交会对接任务.

关键词：反馈路径规划交会对接非线性控制 SOS凸优化非线性规划线性二次型调节器树(LQR–Trees)

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430不锈钢冷轧板白点缺陷研究及工艺优化

轧钢 2024年

作者：高登赵翔山西太钢不锈钢股份有限公司冷轧厂北京科技大学碳中和研究院

430铁素体不锈钢具有优异的耐腐蚀能力与冷加工性能，被广泛应用于家电、建筑、化工等行业中。针对生产过程中其冷轧板表面会出现白点缺陷而降低表面质量的问题，通过扫描电子显微镜对白点缺陷部位进行能谱分析及微观形貌表征，分析了... 详细信息

430铁素体不锈钢具有优异的耐腐蚀能力与冷加工性能，被广泛应用于家电、建筑、化工等行业中。针对生产过程中其冷轧板表面会出现白点缺陷而降低表面质量的问题，通过扫描电子显微镜对白点缺陷部位进行能谱分析及微观形貌表征，分析了白点缺陷的产生原因，并提出了改进措施。结果表明：430铁素体不锈钢冷轧板表面白点缺陷不存在非金属夹杂物和氧化铁皮，为表面凹坑沿轧向延伸形成的白点；抛丸酸洗后热轧板表面存在较深钢丸凹坑与酸洗腐蚀过度的沟槽导致表面粗糙度过大，因此酸洗工艺参数设置不合理是造成冷轧板表面形成沿轧向延伸的白点缺陷的主要原因。结合现场生产实际，通过降低热线抛丸转速至1 750 r/min、控制酸洗的HF浓度范围为7～11 g/L，使得热轧酸洗板表面粗糙度由4.0 μm降低至3.0 μm，冷轧板表面白点缺陷比例由3%降低至0.3%以下，有效改善了430铁素体不锈钢冷轧板表面的白点缺陷，显著提升产品质量与用户满意度。

关键词： 430铁素体不锈钢白点缺陷表面粗糙度冷轧板热轧板酸洗抛丸

游戏化设计对消费者快递包装回收意愿的影响研究

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游戏化设计对消费者快递包装回收意愿的影响研究

作者：高登玲西安工业大学

学位级别：硕士

随着电商经济的蓬勃发展,消费者购物方式也随之发生了改变,人们的购物习惯正在经历一场从传统的实体经济向线上购物的转变。这带动了我国快递业的崛起,快递已成为人们生活中必不可少的工具。大量的快递包装垃圾使得环境严重污染以及带... 详细信息

随着电商经济的蓬勃发展,消费者购物方式也随之发生了改变,人们的购物习惯正在经历一场从传统的实体经济向线上购物的转变。这带动了我国快递业的崛起,快递已成为人们生活中必不可少的工具。大量的快递包装垃圾使得环境严重污染以及带来经济损失。因此,如何鼓励消费者参与快递包装的回收成为了社会各界广泛关注的问题。但当前关于快递包装的相关研究并没有涉及到对快递包装和快递回收活动自身进行相应的设计来挖掘其对于消费者快递包装回收意愿的作用。所以说,游戏化设计对消费者快递包装回收意愿的影响路径是怎样的?这一问题的研究对于提升消费者主动回收快递包装的意愿拥有重大意义。通过分析与总结前人的文献,基于对游戏化设计和快递包装回收的相关研究,本文以游戏化设计为自变量,并引入乐趣、涉入度、环境意识以及环境责任感作为中介变量,通过研究两个平行的心理过程,探究出游戏化设计对消费者快递包装回收意愿的影响机制。结合相关文献研究和快递包装回收的具体特性设计实验,通过情景模拟方式收集数据并进行实证分析。实证结果表明:(1)通过游戏化设计快递包装回收活动显著正向影响消费者的快递包装回收意愿。(2)游戏化设计通过两个平行的心理过程影响了消费者快递包装回收意愿。具体来说,第一个过程从游戏的趣味性出发,通过提升消费者的涉入度和乐趣感知来加强消费者对于快递包装回收的意愿;第二个过程从环保意识出发,通过增加环境意识和环境责任感来增强消费者快递包装回收意愿。当快递包装以游戏化方式呈现时,这两个过程共同使消费者更倾向于参与快递包装的回收。最后根据实证分析的结果,总结出以下管理启示:(1)企业应该重视快递包装回收活动的游戏化设计,提高消费者回收积极性。游戏化设计的快递包装回收活动更加能够促进消费者的回收积极性,企业可以通过游戏化设计快递包装回收活动,进而增强其快递回收的的意愿,以此来促进快递包装资源的循环利用。(2)企业应该将环保思想融入回收活动设计。本文从消费者对环境保护意识的角度,研究发现游戏化设计通过增强消费者的环保意识,从而增加相对于普通设计的快递包装的环境责任感,最终促进回收意愿。因此,将环保思想集成到游戏中是至关重要的,企业应该将环保思想融入回收活动设计。本研究结论在理论上丰富了有关游戏化营销的研究,同时也扩展了游戏化在回收领域的研究,对企业制定和开展绿色游戏化营销有着指导意义。

关键词：游戏化设计快递包装回收意愿乐趣涉入度环境意识环境责任感

基于Pickering乳液制备微米球形Al/氟橡胶复合物及其燃烧性能

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基于Pickering乳液制备微米球形Al/氟橡胶复合物及其燃烧性能

作者：高登钊西南科技大学

学位级别：硕士