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Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2024年第4期29卷 712-724页

作者： ZHANG Xiaotian he defeng LIAO Fei College of Information Engineering Zhejiang University of TechnologyHangzhou310023China Aerospace Technology Institute China Aerodynamics Research and Development CenterMianyang621000SichuanChina

This paper considers the automatic carrier landing problem of carrier-based aircrafts subjected to constraints,deck motion,measurement noises,and unknown *** iterative model predictive control(MPC)strategy with constraints is proposed for automatic landing control of the ***,the long short-term memory(LSTM)neural network is used to calculate the adaptive reference trajectories of the *** the Sage-Husa adaptive Kalman filter and the disturbance observer are introduced to design the composite ***,an iterative optimization algorithm is presented to fast solve the receding horizon optimal control problem of MPC based on the Lagrange’s ***,some sufficient conditions are derived to guarantee the stability of the landing system in a closed loop with the ***,the simulation results of F/A-18A aircraft show that compared with the conventional MPC,the presented MPC strategy improves the computational efficiency by nearly 56%and satisfies the control performance requirements of carrier landing.

关键词： automatic carrier landing model predictive control(MPC) long short-term memory(LSTM)neural network stability computational efficiency

CBF-Based Distributed Model Predictive Control for Safe Formation of Autonomous Mobile Robots

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Journal of Shanghai Jiaotong university(Science) 2024年第4期29卷 678-688页

作者： MU Jianbin YANG Haili he defeng College of Information Engineering Zhejiang University of TechnologyHangzhou310023China

A distributed model predictive control(DMPC)method based on robust control barrier function(RCBF)is developed to achieve the safe formation target of multi-autonomous mobile robot systems in an uncertain disturbed *** first step is to analyze the safety requirements of the system during safe formation and categorize them into collision avoidance and distance connectivity *** constraints are designed based on collision avoidance and connectivity maintenance requirements,and security constraints are achieved through a ***,the specified safety constraints are integrated with the objective of forming a multi-autonomous mobile robot *** ensure safe control,the optimization problem is integrated with the DMPC ***,the RCBF-DMPC algorithm is proposed to ensure iterative feasibility and stability while meeting the constraints and expected *** experiments illustrate that the designed algorithm can achieve cooperative formation and ensure system security.

关键词： distributed model predictive control(DMPC) robust control barrier function(RCBF) autonomous mobile robot formation control collision avoidance

Dating Kimberlite Using Apatite U-Pb Geochronology: A Case Study from Diamond-Bearing Dikes in South China

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Journal of Earth Science 2024年第3期35卷 1059-1062页

作者： Jiawei Zhang Huan Wang defeng he Yuhua Zhu Kun Wang Yuan Qiu Guizhou Geological Survey Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou ProvinceGuiyang 550081China College of Resources and Environmental Engineering Guizhou UniversityGuiyang 550025China Yanduzhongshi Geological Analysis Laboratory Ltd. Beijing 100080China State Key Laboratory of Ore Deposit Geochemistry Institute of GeochemistryChinese Academy of SciencesGuiyang 550081China

Kimberlite,one of the deepest known magmatic rocks on Earth,offers valuable glimpses into the deep mantle composition(Woodhead et al.,2019),craton structure(Gardiner et al.,2020),global geodynamic variation(Tappe et al.,2018),and diamond formation(Giuliani et al.,2023).The accurate determination of the emplacement of this special rock is crucial for revealing such ***,dating kimberlite is challenging due to its silica-poor,volatile-rich,strongly altered,and hybrid nature(Mitchell et al.,2019).Zircon is unsuitable for dating kimberlite and related rocks due to its preference for crystallizing in intermediate to felsic melts(Gervasoni et al.,2016)rather than silica-poor *** if present,zircon is prone to Pb loss through hydrothermal alteration(Zi et al.,2022)in a volatile-rich system like kimberlitic magmas.

关键词： dating magma alteration

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线性变参数系统事件触发插值预测控制

系统科学与数学 2024年第3期44卷 610-621页

作者：何德峰黄原驰穆建彬浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对带有不确定性有界扰动的线性变参数约束系统,提出了一种事件触发插值模型预测控制方法.引入插值策略令优化问题的解将表现为当前时刻系统预设的反馈控制律的参数化形式,以降低优化问题求解变量的数量进而减少系统的计算负担.通过将... 详细信息

针对带有不确定性有界扰动的线性变参数约束系统,提出了一种事件触发插值模型预测控制方法.引入插值策略令优化问题的解将表现为当前时刻系统预设的反馈控制律的参数化形式,以降低优化问题求解变量的数量进而减少系统的计算负担.通过将来自系统调度参数变化的乘性扰动和每一时刻输入的加性扰动叠加构建有限步紧缩约束集,求解名义系统的优化问题得到最优解,并以名义系统和实际系统出现足够大的偏差作为触发条件,与插值系数和鲁棒约束集相关的触发阈值将在线计算.证明了所提出方法的递归可行性以及区域输入-状态稳定性,最后以一个数值例子验证了该方法.

关键词：模型预测控制线性变参数系统事件触发控发插值法

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考虑时滞的中药饮片制造过程调度优化

高技术通讯 2024年第6期34卷 624-633页

作者：何德峰赵凯徐建明浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对中药饮片制造场景下调度求解过程中加工时间不确定以及存在工序间时滞的问题,以最小化最大完工时间为目标,建立考虑时滞的模糊柔性作业车间调度模型,并设计一种改进的遗传算法(IGA)进行求解。使用一种四层编码方法描述带时滞约束的... 详细信息

针对中药饮片制造场景下调度求解过程中加工时间不确定以及存在工序间时滞的问题,以最小化最大完工时间为目标,建立考虑时滞的模糊柔性作业车间调度模型,并设计一种改进的遗传算法(IGA)进行求解。使用一种四层编码方法描述带时滞约束的染色体,构建具有模糊加工时间和模糊时滞的作业析取图获取关键路径,使用基于变邻域下降法(VND)的禁忌搜索(TS)增强算法局部搜索能力,再使用一种精英拓展选择策略提高算法迭代效率。以某企业的生产调度数据为例进行仿真实验,结果表明,改进算法在求解中药饮片生产调度问题中具备较好的性能。

关键词：中药饮片生产调度时滞约束模糊时间局部搜索遗传算法(GA)

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非结构化场景下的无人车轨迹规划研究

计算机科学 2024年第4期51卷 334-343页

作者：朱威杨世博滕帆何德峰浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对传统无人车轨迹规划算法在非结构化场景下存在实时性较低和轨迹平滑性较差等问题,提出了一种前后端分离的轨迹规划算法。该算法的前端路径搜索部分对Hybrid A*算法在控制空间进行搜索范围的剪枝且保留了车辆的运动学约束,并通过优... 详细信息

针对传统无人车轨迹规划算法在非结构化场景下存在实时性较低和轨迹平滑性较差等问题,提出了一种前后端分离的轨迹规划算法。该算法的前端路径搜索部分对Hybrid A*算法在控制空间进行搜索范围的剪枝且保留了车辆的运动学约束,并通过优化启发函数的计算方式,提高了图搜索的实时性。该算法的后端轨迹优化部分分为两个阶段:第一阶段设计了一个软约束非线性多目标优化器对路径进行局部优化,生成离散的轨迹位姿点和时间分配值;第二阶段基于五次样条曲线利用最小化Jerk的思想对离散位姿点进行平滑连接,提高了轨迹的平滑性。最后在室外停车场环境下对所提算法进行了实车测试,前端路径搜索和后端轨迹优化的实验结果表明该算法具有较高的实时性和轨迹平滑性。

关键词：轨迹规划无人车非结构化场景多目标优化样条曲线

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基于扰动预测的网联车鲁棒协同巡航预测控制

浙江工业大学学报 2024年第1期52卷 43-51页

作者：何德峰冯阳辉穆建彬浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

针对车辆巡航过程中前车未来加速度不确定性引起的控制问题,提出了一种用于解决网联车巡航问题的鲁棒模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法。采用车辆误差模型,将前车预测加速度与实际加速度之间的偏差视为加性扰动。根据已... 详细信息

针对车辆巡航过程中前车未来加速度不确定性引起的控制问题,提出了一种用于解决网联车巡航问题的鲁棒模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法。采用车辆误差模型,将前车预测加速度与实际加速度之间的偏差视为加性扰动。根据已知的物理约束,先通过滚动预测的方法得到更紧凑的扰动多面体,然后对原系统的约束进行紧缩处理以降低传统tube MPC的保守性。基于传统tube MPC在控制器中引入前馈补偿,通过l2增益特性条件得到相应的线性增益,提出一种基于滚动扰动预测的tube MPC算法,并且证明了该算法是输入到状态稳定的。通过5辆车的数值仿真,验证了该算法的有效性。

关键词：鲁棒模型预测控制车辆队列控制巡航控制

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基于收缩移动块的固定翼与飞行平台交会轨迹滚动时域规划

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高技术通讯 2024年第5期34卷 525-534页

作者：陈伟轩何德峰廖飞张啸天李书恒浙江工业大学信息工程学院杭州310023 中国空气动力研究所与发展中心空天技术研究所绵阳621000

针对一类固定翼与飞行平台组合系统的交会轨迹规划问题,提出一种基于收缩移动块的滚动时域规划算法。首先,建立固定翼无人机与飞行平台的交会动态模型,再将交会轨迹规划问题转化为一类以累加型能耗性能指标、固定终端时域、终端状态的... 详细信息

针对一类固定翼与飞行平台组合系统的交会轨迹规划问题,提出一种基于收缩移动块的滚动时域规划算法。首先,建立固定翼无人机与飞行平台的交会动态模型,再将交会轨迹规划问题转化为一类以累加型能耗性能指标、固定终端时域、终端状态的收缩时域滚动优化问题。其次,引入收缩移动块策略压缩轨迹规划问题的决策变量数,从而保证算法的实时性。在此基础上,建立算法的递推可行性和可转移性结果。最后,仿真比较结果验证了本文算法在交会过程节能、准时和实时计算等方面的优势。

关键词：固定翼无人机飞行平台模型预测控制(MPC) 移动收缩块轨迹规划

Flexible predictive power-split control for battery-supercapacitor systems of electric vehicles using IVHS

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2023年第1期34卷 224-235页

作者： he defeng LUO Jie LIN Di YU Shiming College of Information Engineering Zhejiang University of TechnologyHangzhou 310023China BYD Company Limited Huizhou 516083China

The utilization of traffic information received from intelligent vehicle highway systems(IVHS) to plan velocity and split output power for multi-source vehicles is currently a research hotspot. However, it is an open issue to plan vehicle velocity and distribute output power between different supply units simultaneously due to the strongly coupling characteristic of the velocity planning and the power distribution. To address this issue, a flexible predictive power-split control strategy based on IVHS is proposed for electric vehicles(EVs) equipped with battery-supercapacitor system(BSS). Unlike hierarchical strategies to plan vehicle velocity and distribute output power separately, a monolayer model predictive control(MPC) method is employed to optimize them online at the same time. Firstly, a flexible velocity planning strategy is designed based on the signal phase and time(SPAT) information received from IVHS and then the Pontryagin’s minimum principle(PMP) is adopted to formulate the optimal control problem of the BSS. Then, the flexible velocity planning strategy and the optimal control problem of BSS are embedded into an MPC framework, which is online solved using the shooting method in a fashion of receding horizon. Simulation results verify that the proposed strategy achieves a superior performance compared with the hierarchical strategy in terms of transportation efficiency, battery capacity loss, energy consumption and computation time.

关键词： electric vehicle(EV) model predictive control(MPC) Pontryagin’s minimum principle(PMP) power-split

基于LSTM-SAFCN模型的生物质锅炉NO_(x)排放浓度预测

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高技术通讯 2024年第1期34卷 92-100页

作者：何德峰刘明裕孙芷菲王秀丽李廉明浙江工业大学信息工程学院杭州310023 嘉兴新嘉爱斯热电有限公司嘉兴314016

针对生物质锅炉燃烧过程的动态特性,提出一种改进的长短期记忆-自注意力机制全卷积神经网络(LSTM-SAFCN)模型用于预测NO_(x)排放浓度。首先利用完全自适应噪声集合经验模态分解法(CEEMDAN)对数据进行预处理,消除数据噪声对NO_(x)排放浓... 详细信息

针对生物质锅炉燃烧过程的动态特性,提出一种改进的长短期记忆-自注意力机制全卷积神经网络(LSTM-SAFCN)模型用于预测NO_(x)排放浓度。首先利用完全自适应噪声集合经验模态分解法(CEEMDAN)对数据进行预处理,消除数据噪声对NO_(x)排放浓度预测的影响;其次融合自注意力机制与长短时记忆-全卷积神经网络(LSTM-FCN)进行特征提取与预测建模,该拓展方法能够同时兼顾时间序列数据的局部细节与长期趋势特征;最后,利用生物质热电联产系统的实际运行数据验证了所提算法的有效性。

关键词：生物质锅炉 NO_(x)排放浓度预测经验模态分解长短时记忆-全卷积神经网络(LSTM-FCN) 自注意力机制