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基于视觉神经元的AGV导航定位技术研究

基于视觉神经元的AGV导航定位技术研究

作者：李魏魏贵州大学

学位级别：硕士

针对视觉自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在导航定位过程中存在导航定位精度低的问题,本文提出基于视觉引导的AGV,在神经元处理系统下导航定位。视觉神经元处理系统中包含信号通道分配的H-H神经元,以及后续处理超声波信号的FH... 详细信息

针对视觉自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在导航定位过程中存在导航定位精度低的问题,本文提出基于视觉引导的AGV,在神经元处理系统下导航定位。视觉神经元处理系统中包含信号通道分配的H-H神经元,以及后续处理超声波信号的FHN神经元、数据融合中设置最优权值的RBF神经元。利用神经元系统处理多传感器组合导航定位数据,以此来辅助视觉引导,提高AGV的导航定位精度。因此,本文将神经元处理系统运用到视觉引导AGV导航定位系统中,可以很好的改善AGV导航定位精度,对AGV导航定位技术的现实研究具有重要的科学意义和实际价值。具体工作如下:首先提高AGV的导航精度。为此,本文建立了一个包含H-H神经元的图像数字化和传感器辅助数据的处理系统,并通过视觉神经元PID纠偏路径控制算法跟踪控制器来纠正AGV行驶方向。为确保AGV能够更快速和更优化地纠偏其运动路径,使用无刷直流电机数学模型和AGV纠偏运动学模型,构建最优控制函数关系。此外,将纠偏电压导入双通道PID系统,达到实时调节驱动轮的差速作用,以便AGV能够实现更快速和最优化的路径进行纠偏。其次为了提高定位精度,辅助视觉导引的超声波传感器,从安装位置到测量数据处理,采用平面几何精度因子(Horizontal Dilution Precision,HDOP)原理确定传感器安装位置,利用几何约束定理筛选出高精度的组合定位数据。为了提高伪观测值精度并减少几何约束处理计算量,考虑FHN神经元系统显著的弱信号感知能力和噪声引起的随机共振现象可以增强神经元系统对微弱信号检测能力,提出基于FHN视觉神经元系统随机共振特性的超声波接收传感器,从而实时增强信号和去噪,提高定位精度。然后融合多传感器导航定位数据,提高导航定位精度。利用RBF视觉神经元系统在多传感器数据融合过程中,设置神经元最优权重因子解决观测数据的非线性关系。依据自适应无迹卡尔曼原理中无迹变换处理预测方程的非线性关系,可以利用纠偏点这个约束条件提高sigma取点的精度,从而提高后面的预测精度,可有效保证无迹变换中预测点的可取性,最终提高导航定位精度。最后搭建了视觉导引的AGV测试平台,对视觉导引的AGV双通道PID纠偏路径控制算法进行了试验,并根据平面几何精度因子确定安装超声波位置的方法和导航定位数据融合算法的测试。

关键词：自动导引车视觉神经元 PID 几何精度因子权重因子无迹卡尔曼

基于准Z源并网逆变器的多矢量模型预测控制研究

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基于准Z源并网逆变器的多矢量模型预测控制研究

作者：段新威华南理工大学

学位级别：硕士

随着新能源领域的快速发展以及国家的大力扶持,光伏发电,风力发电在电网的发电比例逐步升高,成为了我国发电行业的重要部分,海上风电也慢慢地开始得到人们的密切关注,它可以利用强烈的海风进行发电,并且也不需要占据太多的陆地面积,而... 详细信息

随着新能源领域的快速发展以及国家的大力扶持,光伏发电,风力发电在电网的发电比例逐步升高,成为了我国发电行业的重要部分,海上风电也慢慢地开始得到人们的密切关注,它可以利用强烈的海风进行发电,并且也不需要占据太多的陆地面积,而并网逆变器是海上风电场与电网直接相连的部分,是风力发电系统中不可或缺的一个重要部件,自然也得到了众多学者的广泛研究。其中,准Z源并网逆变器具有单级结构升降压、不需要死区时间、控制简单等优点,且其效率要高于传统的两级结构的并网逆变器,因此十分适合应用于海上风力发电系统。准Z源并网逆变器的性能指标主要有电感电流、电容电压以及并网电流,针对于海上风力发电的场景,有功功率和无功功率也是其中比较重要的性能指标,对于三电平的准Z源并网逆变器而言,中点电位的平衡也要加入性能指标的列表当中。由于风力发电的电压以及并网功率是处于一个不断变化的过程中,要求并网逆变器的动态响应速度足够快,而模型预测控制(MPC)的动态响应十分迅速,因此是本文的研究重点。当应用于准Z源并网逆变器时,传统MPC有着计算量较大、并网电流畸变率较高、电感电流纹波较大、权重因子设计困难等缺点,为了解决上述的缺陷,本文提出了一种基于多矢量的模型预测功率控制,以两电平准Z源并网逆变器和T型三电平准Z源并网逆变器为研究对象,使用改进滑模控制产生电感电流的参考值,以此消除成本函数中的权重因子;使用无差拍控制产生最优的直通占空比,从而大大降低了电感电流的波动;提出了一种最优矢量序列的选取方法,能够大大降低MPC的计算负担。针对T型三电平准Z源并网逆变器,根据等效伏秒平衡原则,将合适的短矢量插入原来的矢量序列中,起到平衡中点电位的作用。仿真结果表明,本文所提出的基于多矢量的模型预测功率控制不仅可以有效降低并网电流的谐波含量,提高了并网电流的正弦化程度,而且可以有效降低电感电流的波动。最后,基于前文的理论分析和仿真分析,本文搭建了实验硬件平台用于实验验证分析,实验结果表明,本文提出的基于多矢量的模型预测功率控制能够降低主控芯片的计算负担,计算时间大大减少,电感电流的纹波得到了有效的抑制,并网电流的THD值也大大降低,且不需要权重因子就能控制电容电压和平衡中点电位,提高了系统的控制稳定性。

关键词：准Z源并网逆变器海上风电模型预测控制权重因子

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北京市森林火灾遥感监测与救援路径规划究

北京市森林火灾遥感监测与救援路径规划究

作者：张朝胤北京建筑大学

学位级别：硕士

森林火灾被人们称之为是世界上影响最大的八大自然灾害之一,有着极强的不可预测性、高度的破坏性,对大气也会造成严重破坏且对人类居住环境影响深远。因此面对严峻现实,对森林火灾进行监测以及对潜在的火灾点如何确定相关权重因子并进... 详细信息

森林火灾被人们称之为是世界上影响最大的八大自然灾害之一,有着极强的不可预测性、高度的破坏性,对大气也会造成严重破坏且对人类居住环境影响深远。因此面对严峻现实,对森林火灾进行监测以及对潜在的火灾点如何确定相关权重因子并进行火灾救援路径规划具有现实而紧迫的意义。但是传统的林火监测方式有依赖人工操作,效率低、成本高、覆盖范围有限等不足。并且在复杂的林地环境中,如何迅速到达火灾现场是救灾工作的重中之重。基于以上现实问题,本研究提出了一种针对森林火灾的遥感监测与救援路径规划方法,采用多尺度遥感影像、深度学习技术和路径规划领域的知识实现。首先,利用中分辨率的MODIS影像对大范围火灾状况进行遥感监测,然后利用中高分辨率的卫星遥感影像结合北京市相关的研究区域将DEM坡度和NDVI作为权重因子对火灾发生区域进行救援路径规划。本文主要贡献如下:1)本研究提出了一种名为VTRSN的遥感林火识别神经网络模型,主要采用残差卷积神经网络(ResNet)作为主干网络,同时结合多头注意力机制(MHA)的视觉变换器模块(ViT),旨在充分利用图像整体和局部信息来提高模型的识别性能。实验结果表明,VTRSN模型的准确度、Kappa系数、OE、CE分别是80.51、0.8254、30.58和11.61。通过对比,本文所用的方法可以相较于单独的ResNet和ViT有更好的分类效果。2)针对山地林火特点,引入NDVI和坡度权重因子,通过改进A路径规划算法得到优化路径。本算法采用最朴素的空间换时间的方法:对于区域内给定的像元(x,y),计算其与最近的道路像元的距离,构建估值栅格来缓存所有的像素与道路距离。在明确OPEN表中的相关数据之后,以小根堆的方式将其排列和存储,而得出堆顶处的节点后,就意味着最小代价值的节点已经找到。实验使用OpenCV开源计算机视觉库,采用高斯算子对图像进行平滑滤波处理,之后使用拉普拉斯算子进行卷积滤波。当启动路径规划程序时,程序自动调用load方法加载先前保存的栅格与坐标集合数据,并搜索寻路起始点。实验中的成本函数由NDVI因子Factor以及坡度大小Factor共同决定。为了探索合适的成本函数,需调整Factor和Factor的混合比例,进行对比实验。通过实验表明对于森林火灾救援路径的规划有着高度的可行性。把不同权值计算的路径通过制作函数图像进行显示,通过路径长短的变化,可以看出从权值为0开始逐步的递加到0.3的时候,达到了最大值,之后又开始往下降。所以对于改进的A算法进行路径规划,在使用DEM数据和NDVI数据叠加进行路径的计算的时候,当NDVI的权重取值超过0.3以后,权值越高则计算出来的路径会越短,最终可以得到基于山地地区火灾救援的最佳救援路径。

关键词：森林火灾遥感监测神经网络路径规划权重因子

基于PageRank的用户影响力评价改进算法

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哈尔滨工业大学学报 2018年第5期50卷 60-67页

作者：王顶徐军段存玉吴玥瑶孙静西北工业大学电子信息学院西安710100

为了解决传统微博用户影响力评价算法全面性和客观性差的问题,通过对微博用户影响力的定义和影响因素进行分析,鉴于微博社区网络与web页面网络的拓扑结构有着天然相似性的特点,提出了一种基于PageRank的用户影响力评价改进算法(Self and... 详细信息

为了解决传统微博用户影响力评价算法全面性和客观性差的问题,通过对微博用户影响力的定义和影响因素进行分析,鉴于微博社区网络与web页面网络的拓扑结构有着天然相似性的特点,提出了一种基于PageRank的用户影响力评价改进算法(Self and Followers User Influence Rank)SF-UIR.运用用户追随者数、用户是否认证、用户微博的传播能力三个指标对用户自身影响因素进行了量化,改善了PageRank值对用户影响力评价客观性差的问题.采用权重因子将追随者对其所关注用户的影响力贡献值进行科学的量化分配,解决了追随者影响力等值传递的弊端.与四类主流算法的对比实验结果表明:SFUIR算法同时考虑了基于用户行为的自身影响因素和基于拓扑结构的追随者影响因素,能够有效地解决追随者数量排名算法中的"僵尸粉"干扰问题,能比平均转发数算法更真实地反映用户的影响力高低,能有效规避K-覆盖度算法中未考虑微博用户自身行为特征和将所有的追随者都一视同仁的严重缺陷,能极大地改进PageRank算法单纯依赖追随者数量和追随者质量的不足,从而能够更加全面、更加客观地反映微博用户的影响力.

关键词：用户影响力评价微博 PageRank算法自身质量权重因子

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载人六足机器人驾驶决策

电机与控制学报 2020年第8期24卷 150-158,166页

作者：尤波丁宁李佳钰丁亮哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150080

为了实现载人六足机器人在复杂地形下的平稳通过,基于载人六足机器人腿部构型建立足端离散化模型,分析其稳定运动空间,确定实时的稳定性评价指标。针对斜坡向平坦地形过渡行走时,提出了基于合作博弈的控制算法,该算法将最优的足端和机... 详细信息

为了实现载人六足机器人在复杂地形下的平稳通过,基于载人六足机器人腿部构型建立足端离散化模型,分析其稳定运动空间,确定实时的稳定性评价指标。针对斜坡向平坦地形过渡行走时,提出了基于合作博弈的控制算法,该算法将最优的足端和机体运动序列以指令信息的形式反馈给驾驶员;针对障碍地形行走时,提出了基于贝叶斯决策理论的控制算法,配合足端状态调节机体位置,辅助驾驶员做出最优的决策。根据传感器反馈的信息动态调整运动学裕度和稳定裕度的权重因子,切换两种算法来选取当前地形下的最适控制算法。通过仿真实验结果表明,两种算法有效提高了六足机器人的稳定性,有效减少机体倾斜和足端冲击,提高了操纵效率,为驾驶员的驾驶决策提供辅助。

关键词：离散化模稳定运动空间合作博弈算法贝叶斯决策理论算法权重因子驾驶决策

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基于新型权重解析法的永磁电机预测转矩控制

航空学报 2022年第12期43卷 480-491页

作者：颜黎明郭鑫赵冬冬长安大学汽车学院西安710064 西北工业大学自动化学院西安710072

在永磁同步电机有限集预测转矩控制中,多控制目标的最优协同调控依赖于权重因子的配置。由于目前缺乏理论指导,权重因子的设计通常采用额定值法或试凑法,无法实现多工况下永磁同步电机电磁转矩和定子磁链幅值的协同控制。针对此问题,提... 详细信息

在永磁同步电机有限集预测转矩控制中,多控制目标的最优协同调控依赖于权重因子的配置。由于目前缺乏理论指导,权重因子的设计通常采用额定值法或试凑法,无法实现多工况下永磁同步电机电磁转矩和定子磁链幅值的协同控制。针对此问题,提出了基于新型解析权重因子配置的永磁同步电机模型预测转矩控制。基于仿真法研究了代价函数中权重因子对电驱系统控制性能的影响规律,详细阐述了解析权重因子的推导过程及其数学表达式。考虑到解析权重及预测模型均依赖于电机参数,本文方法融合了在线电机参数辨识技术。与传统预测转矩控制相比,本文方法具有更好的动态、稳态及鲁棒性能。

关键词：模型预测控制永磁同步电机预测转矩控制权重因子最优控制

井下巷道无线射频识别阅读器多目标约束优化选址方法

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煤炭学报 2010年第9期35卷 1581-1586页

作者：闫广超沈斌王家海李玉明朱国良同济大学机械工程学院上海200092 同济大学中德学院上海200092 开滦(集团)有限责任公司林南仓矿业分公司河北玉田064106

针对井下复杂巷道无线射频识别(RFID)阅读器的优化布局问题,提出考虑选址节点权重因子的多目标约束优化选址方法,以达到在成本最小、覆盖面积最大的前提下找到最优布局方案。为方便RFID阅读器覆盖矩阵的计算,借用图论中图与网络的邻接... 详细信息

针对井下复杂巷道无线射频识别(RFID)阅读器的优化布局问题,提出考虑选址节点权重因子的多目标约束优化选址方法,以达到在成本最小、覆盖面积最大的前提下找到最优布局方案。为方便RFID阅读器覆盖矩阵的计算,借用图论中图与网络的邻接矩阵表示法来存储由R2V软件提取出的巷道矢量图中的备选节点坐标值及相应弧信息。采用启发式权重生优策略的改进遗传算法进行模型求解,该方法不仅可以避免遗传操作的无谓搜索,加快算法收敛速度,而且可使解决方案更符合工程的实际应用。仿真实验结果表明,基于启发式遗传算法的多目标约束求解方案能够快速求解巷道RFID阅读器优化选址问题,求解结果与工程实际应用相吻合。

关键词：无线射频识别(RFID)阅读器优化选址权重因子邻接矩阵启发式遗传算法

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中国乘用车工况构建

交通运输系统工程与信息 2020年第3期20卷 233-240页

作者：刘昱吴志新李孟良于晗正男汪洋贺可勋安晓盼中国汽车技术研究中心有限公司天津300300

依托"中国工况"项目,对我国乘用车行驶工况进行深入研究.在全国41个城市采集乘用车共计1 600万km的行驶数据,收集各城市交通量大数据用于权重因子开发;利用权重因子对采集数据进行加权,获取代表我国驾驶特征的、统一的速度-加速度分布,... 详细信息

依托"中国工况"项目,对我国乘用车行驶工况进行深入研究.在全国41个城市采集乘用车共计1 600万km的行驶数据,收集各城市交通量大数据用于权重因子开发;利用权重因子对采集数据进行加权,获取代表我国驾驶特征的、统一的速度-加速度分布,以其为基准,使用卡方检验选择最优短片段组合作为我国乘用车行驶工况(CLTC).对比CLTC工况特征与其他典型工况及实测数据GIS加权结果,CLTC工况更符合我国实际.

关键词：公路运输乘用车权重因子统一的速度-加速度分布卡方检验

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动态吸引子在布局求解中的应用

计算机辅助设计与图形学学报 2005年第8期17卷 1725-1730页

作者：王金敏杨维嘉天津工程师范学院机械工程系天津大学机械工程学院天津300072 天津大学机械工程学院

在研究分析现有布局启发算法的基础上,提出了动态吸引子的概念,并据此建立了动态的定位函数和布局求解算法.分析了定位函数中各参数和坐标点的含义.通过调整定位函数中参数的取值,可得到满足不同条件和要求的优化布局方案.最后通过实例... 详细信息

在研究分析现有布局启发算法的基础上,提出了动态吸引子的概念,并据此建立了动态的定位函数和布局求解算法.分析了定位函数中各参数和坐标点的含义.通过调整定位函数中参数的取值,可得到满足不同条件和要求的优化布局方案.最后通过实例验证了该算法的合理性.

关键词：布局问题启发式算法定位函数权重因子