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A Data-Based Feedback Relearning Algorithm for Uncertain Nonlinear Systems

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IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2023年第5期10卷 1288-1303页

作者： Chaoxu Mu Yong Zhang guangbin cai Ruijun Liu Changyin Sun the School of Electrical and Information Engineering Tianjin UniversityTianjin 300072China the College of Missile Engineering Rocket Force University of EngineeringXi’an 710025China the School of Computer and Information Engineering Beijing Technology and Business UniversityBeijing 100048China the School of Automation Southeast UniversityNanjing 210096China

In this paper,a data-based feedback relearning algorithm is proposed for the robust control problem of uncertain nonlinear systems.Motivated by the classical on-policy and off-policy algorithms of reinforcement learning,the online feedback relearning(FR)algorithm is developed where the collected data includes the influence of disturbance signals.The FR algorithm has better adaptability to environmental changes(such as the control channel disturbances)compared with the off-policy algorithm,and has higher computational efficiency and better convergence performance compared with the on-policy algorithm.Data processing based on experience replay technology is used for great data efficiency and convergence stability.Simulation experiments are presented to illustrate convergence stability,optimality and algorithmic performance of FR algorithm by comparison.

关键词： Data episodes experience replay neural networks reinforcement learning(RL) uncertain systems

Consensus of multi-vehicle cooperative attack with stochastic multi-hop time-varying delay and actuator fault

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2021年第1期32卷 228-242页

作者： cai guangbin ZHAO Yushan ZHAO Yang HU Changhua College of Missile Engineering Rocket Force University of EngineeringXi’an 710025China School of Astronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

A consensus-distributed fault-tolerant(CDFT)control law is proposed for a class of leader-following multi-vehicle cooperative attack(MVCA)systems in this paper.In particular,the switching communication topologies,stochastic multi-hop timevarying delays,and actuator faults are considered,which may lead to system performance degradation or on certain occasions even cause system instability.Firstly,the estimator of actuator faults for the following vehicle is designed to identify the actuator faults under a fixed topology.Then the CDFT control protocol and trajectory following error are derived by the relevant content of Lyapunov stability theory,the graph theory,and the matrix theory.The CDFT control protocol is proposed in the same manner,where a more realistic scenario is considered,in which the maximum trajectory following error and information on the switching topologies during the cooperative attack are available.Finally,numerical simulation are carried out to indicate that the proposed distributed fault-tolerant(DFT)control law is effective.

关键词： leader-following multi-vehicle cooperative attack(MVCA) switching topology fault-tolerant control stochastic multi-hop time-varying delay stochastic actuator fault

Mobile emergency （surgical） hospital： Development and application in medical relief of ＂4.20＂ Lushan earthquake in Sichuan Province, China

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Chinese Journal of Traumatology 2015年第1期18卷 5-9页

作者： Bin Cheng Ruofei Shi Dingyuan Du Ping Hu Jun Feng guangbin Huang Anning cai Wei Yin Ronggang Yang Chongqing Emergency Medical Center Chongqing 400042 China

In the 21st century, natural disasters and emergencies occur frequently worldwide, which leads to the loss of hundreds of thousands of lives as well as the direct and indirect economic losses. China has a vast territory frequently struck by natural disasters. However, the reality is not optimistic. Poor organization and management during the rescue actions, the lack of large-scale, systematic medical rescue equipment were all great barriers to the outcomes. Mobile hospitals are expected to provide better health care. We were inspired by the concept of mobile hospital. Chongqing Emergency Medical Center, has set up trauma care system since 1988, in which pre-hospital care, intensive care, and in-hospital treatment is fully integrated. As a major advantage, such a system provided assurance of "golden hour" rescue treatment. Providing mobile intensive care and pre-hospital surgical service for severe trauma patients could reduce mortality significantly. Based on the civilian experiences in Chongqing Emergency Medical Center, the mobile emergency (surgical) hospital was developed.

关键词：四川省地震应用芦山第三军医大学自然灾害救援行动医疗服务

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基于安全自适应强化学习的自主避障控制方法

中国科学：信息科学 2022年第9期52卷 1672-1686页

作者：王珂穆朝絮蔡光斌汪韧孙长银天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 中国运载火箭技术研究院研究发展部北京100076 东南大学自动化学院南京210096

障碍规避是无人机等自主无人系统运动规划的重要环节,其核心是设计有效的避障控制方法.为了进一步提高决策优化性和控制效果,本文在最优控制的设定下,提出一种基于强化学习的自主避障控制方法,以自适应方式在线生成安全运行轨迹.首先,... 详细信息

障碍规避是无人机等自主无人系统运动规划的重要环节,其核心是设计有效的避障控制方法.为了进一步提高决策优化性和控制效果,本文在最优控制的设定下,提出一种基于强化学习的自主避障控制方法,以自适应方式在线生成安全运行轨迹.首先,利用障碍函数法在代价函数中设计了一个光滑的奖惩函数,从而将避障问题转换为一个无约束的最优控制问题.然后,利用行为–评价神经网络和策略迭代法实现了自适应强化学习,其中评价网络利用状态跟随核函数逼近代价函数,行为网络给出近似最优的控制策略;同时,通过状态外推法获得模拟经验,使得评价网络能利用经验回放实现可靠的局部探索.最后,在简化的无人机系统和非线性数值系统上进行了仿真实验与方法对比,结果表明,提出的避障控制方法能实时生成较优的安全运行轨迹.

关键词：自主无人系统避障控制强化学习神经网络经验回放

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高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化

哈尔滨工业大学学报 2023年第4期55卷 44-55页

作者：徐慧蔡光斌崔亚龙侯明哲姚二亮火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 96851部队辽宁盘锦124202 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

为提高高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化问题求解速度和精度,提出了一种将改进的麻雀智能优化同参数化设计相结合的再入轨迹方法。首先,通过Tent混沌映射和精英反向种群方法初始化种群,利用黄金正弦策略进行种群的位置更新,并通过余弦策... 详细信息

为提高高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化问题求解速度和精度,提出了一种将改进的麻雀智能优化同参数化设计相结合的再入轨迹方法。首先,通过Tent混沌映射和精英反向种群方法初始化种群,利用黄金正弦策略进行种群的位置更新,并通过余弦策略减少侦察者数量,采用贪婪策略对种群的最优解进行选择和更新,在增强算法全局搜索能力的同时,不影响收敛速度。然后,将高超声速再入轨迹优化问题转化为攻角剖面和倾侧角剖面的参数化设计问题,将路径约束转化为阻力加速度再入飞行走廊,保证再入过程中始终满足路径约束,利用罚函数法处理终端约束,从而使得飞行器精确命中目标。最后,采用改进的麻雀智能优化算法对设计参数进行寻优,使得目标函数最优。仿真实验表明:本研究所提出的改进麻雀算法相较于原始麻雀算法、鲸鱼算法和粒子群算法收敛速度快,得到的高超声速滑翔飞行器再入轨迹精度有了进一步的提高;蒙特卡洛仿真实验说明,本研究所提出的高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化算法具有一定的鲁棒性。

关键词：高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化改进麻雀算法参数化设计蒙特卡洛仿真

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变体飞行器传感器故障在线主动容错控制

哈尔滨工业大学学报 2023年第8期55卷 60-71页

作者：毛定坤蔡光斌冯志超侯明哲班晓军火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

为保证变体飞行器在传感器故障情况下的稳定飞行性能和良好跟踪效果,提高故障诊断准确度和容错控制能力,针对变体飞行器传感器故障诊断与容错控制问题,提出一种基于考虑属性可靠度的置信规则库(BRB-r)专家系统在线主动容错控制方法。首... 详细信息

为保证变体飞行器在传感器故障情况下的稳定飞行性能和良好跟踪效果,提高故障诊断准确度和容错控制能力,针对变体飞行器传感器故障诊断与容错控制问题,提出一种基于考虑属性可靠度的置信规则库(BRB-r)专家系统在线主动容错控制方法。首先,给出变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型,综合考虑外界扰动和传感器故障,利用最小二乘拟合方法和雅克比线性化方法,建立变体飞行器的切换线性变参数(LPV)故障模型;然后,基于BRB-r专家系统构建变体飞行器传感器故障诊断与容错控制模型,通过统计方法对传感器监测指标进行可靠性分析,并引入证据推理(ER)解析算法,提高故障诊断精度和容错控制效果;最后,利用基于投影算子的协方差矩阵自适应优化策略(P-CMA-ES)算法优化故障诊断与容错控制模型,降低系统的复杂度,提高了故障诊断效率。仿真结果表明,变体飞行器传感器故障诊断精度能够达到98.75%,当传感器故障程度小于50%时,所提方法能够有效克服传感器故障和外界扰动,保证变体飞行器的稳定飞行,具有较强的容错控制能力和鲁棒性能。

关键词：变体飞行器故障诊断容错控制传感器故障 BRB-r专家系统

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基于SDRE的变体飞行器LPV稳定控制

系统工程与电子技术 2023年第12期45卷 4013-4020页

作者：蔡光斌毛定坤杨芊李欣侯明哲火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

针对变体飞行器飞行过程中存在的外部扰动和参数不确定性问题,提出一种基于状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的线性变参数(linear parameter varying,LPV)稳定飞行控制方法。首先,基于变体飞行器的气动参数... 详细信息

针对变体飞行器飞行过程中存在的外部扰动和参数不确定性问题,提出一种基于状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的线性变参数(linear parameter varying,LPV)稳定飞行控制方法。首先,基于变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型,综合考虑外部扰动、系统参数误差以及变形产生的附加干扰,并通过雅克比线性化方法,得到LPV系统模型。其次,针对考虑复合干扰的LPV模型,设计基于SDRE的控制律,并利用θ-D方法进行求解。最后,利用蒙特卡罗方法仿真验证了所提方法能够有效抑制复合干扰,实现飞行器的稳定飞行控制,具有较强的鲁棒性能和抗干扰能力。

关键词：变体飞行器状态相关黎卡提方程线性变参数 θ-D方法外部扰动参数不确定性

“文化自觉”与“个性实践”:关于水墨创作及教学的当代性质

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艺术当代 2023年第6期22卷 42-43页

作者：蔡广斌华东师范大学美术学院华东师范大学当代水墨研究中心上海中国画院中国文化艺术促进会水墨实验专业委员会

“文化自觉”是作为当代中国艺术家所必备的创作思维的前提。同样,今天的中国高校人文及艺术类专业教师也应该以一种开放的胸襟,自觉地研究传统与东西方当代文化,共同推动中国当代艺术教育体系的建立。我在研究生教学中考虑的问题是当... 详细信息

“文化自觉”是作为当代中国艺术家所必备的创作思维的前提。同样,今天的中国高校人文及艺术类专业教师也应该以一种开放的胸襟,自觉地研究传统与东西方当代文化,共同推动中国当代艺术教育体系的建立。我在研究生教学中考虑的问题是当代性探索的角度和观念意识的方向。主要实施的是如何超越专业本身的中国当代艺术——中国方式的探索性问题。

关键词：研究生教学当代中国艺术文化自觉探索性问题水墨创作创作思维观念意识当代文化

维普期刊数据库评论

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变体飞行器执行器故障在线主动容错控制方法

兵器装备工程学报 2022年第10期43卷 41-51页

作者：蔡光斌毛定坤冯志超周志杰火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

针对变体飞行器在飞行过程中存在的执行器故障问题,提出一种基于置信规则库(BRB)专家系统的在线主动容错控制方法。基于变体飞行器的气动参数模型和非线性动力学模型,建立变体飞行器切换线性变参数(LPV)故障模型。针对变体飞行器故障模... 详细信息

针对变体飞行器在飞行过程中存在的执行器故障问题,提出一种基于置信规则库(BRB)专家系统的在线主动容错控制方法。基于变体飞行器的气动参数模型和非线性动力学模型,建立变体飞行器切换线性变参数(LPV)故障模型。针对变体飞行器故障模型,提出基于BRB专家系统的执行器故障诊断和容错控制框架,引入证据推理(ER)算法,提高故障诊断准确度和容错控制能力。利用基于投影算子的协方差矩阵自适应优化策略(P-CMA-ES),构建变体飞行器故障诊断和容错控制参数优化模型,降低模型的复杂度,提高故障诊断的准确性。通过仿真验证该方法能够有效克服执行器故障,实现变体飞行器的稳定飞行控制。

关键词：变体飞行器故障诊断容错控制执行器故障 BRB专家系统