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舰载视轴稳定系统的变结构控制研究

光电工程 2007年第3期34卷 26-29页

作者：王辉华刘文化张世英刘淼森海军工程大学湖北武汉430033 海军装备研究院北京100073

为了消除舰船摇摆对舰载光电跟踪设备稳定精度的影响,提高系统视轴稳定性能,根据舰船摇摆对视轴偏差影响的随机性,在描述视轴稳定回路的基础上,设计视轴稳定滑模变结构控制器,并引入约束条件,以减弱系统抖振。利用ar序列预测估计方法,... 详细信息

为了消除舰船摇摆对舰载光电跟踪设备稳定精度的影响,提高系统视轴稳定性能,根据舰船摇摆对视轴偏差影响的随机性,在描述视轴稳定回路的基础上,设计视轴稳定滑模变结构控制器,并引入约束条件,以减弱系统抖振。利用ar序列预测估计方法,实现视轴偏差预测估计,完成视轴稳定滑模变结构控制律的求取,并利用matlab仿真软件,对视轴稳定滑模变结构控制律进行数字计算。仿真结果表明,该控制方法能有效地消除了陀螺测量随机噪声带来的影响,减弱了系统抖振,对舰载视轴稳定有良好的性能。

关键词：视轴稳定离散变结构控制 ar预测光电跟踪系统

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一种基于C-RAN架构下资源负载预测方法

科学技术与工程 2014年第33期22卷 62-66页

作者：龙恳胡渝纺重庆邮电大学移动通信技术重点实验室重庆400065

在C-RAN构架下,虚拟基带池集中化资源管理要求对物理硬件资源进行实时监控,保证物理资源有效进行动态分配和负载均衡。提出将自回归ar(autoregressive)预测方法运用于C-RAN架构下的物理资源负载预测,并根据物理资源特点,构建预测模型。... 详细信息

在C-RAN构架下,虚拟基带池集中化资源管理要求对物理硬件资源进行实时监控,保证物理资源有效进行动态分配和负载均衡。提出将自回归ar(autoregressive)预测方法运用于C-RAN架构下的物理资源负载预测,并根据物理资源特点,构建预测模型。采用双阈值限定负载范围,对超过或低于阈值的后续时间节点的负载进行预测,避免瞬时负载峰值触发的虚拟基站迁移。仿真结果说明该方法可以减少迁移次数,达到整个系统中资源的负载均衡。

关键词： C-RAN 虚拟基站迁移 ar预测负载均衡

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高炉鼓风性能管理与智能维护系统

高炉鼓风性能管理与智能维护系统

作者：林杰浙江大学

学位级别：硕士

鼓风系统是炼铁生产中的关键设备,由于长期运行,容易出现设备性能退化,降低设备的可靠性。加之工业生产现场环境十分恶劣复杂,就更增加了设备发生故障的可能。因此,需要为鼓风系统构建一套性能管理和智能维护系统,对设备性能状态进行评... 详细信息

鼓风系统是炼铁生产中的关键设备,由于长期运行,容易出现设备性能退化,降低设备的可靠性。加之工业生产现场环境十分恶劣复杂,就更增加了设备发生故障的可能。因此,需要为鼓风系统构建一套性能管理和智能维护系统,对设备性能状态进行评估和预测,指导维护工作,保证鼓风作业安全。本文采用PHM相关技术,结合PLC控制系统,开发构建一套应用于高炉鼓风作业的性能管理和维护系统,评估预测设备及生产性能状况,有效维护设备及生产安全稳定性。该系统具有以下功能：1)状态监测与预测。这一部分是本文的核心内容。程序评估设备运行状态,对关键设备的性能状况进行预测,以及时掌握其性能状态及走势。本文通过OPC组件获取信号数据,应用FFT算法完成信号提取后,利用特征值阈值判断进行状态监测,并引入ar模型进行性能状态预测。系统在现场实际运行中,状态监测模块成功捕捉到动力油路异常,性能预测功能所得出的预测数据也与实际运行数据大体一致。2)冗余容错功能。一方面通过硬件冗余,避免个别PLC和检测仪表的损坏导致控制系统无法运作;另一方面对工艺参数采用双路冗余检测,通过异常判断逻辑强化过程参数检测系统的容错率,预防个别检测设备损坏/误报导致意外生产事故。3)设备维护智能提示功能。搭建近程的Zigbee网络和远程的CDMA通讯线路,系统除了在本地产生对应性能状态提示外,还将通过无线网络,向相关生产负责人发送维护提示消息。本文完成的工作主要是进行该维护系统的硬件架构和软件编程,其中软件开发为主体工作。具体而言有以下几块工作：1)开发性能评估及预测程序软件。主要是进行算法和数据研究,第三章阐述FFT分频算法及其模块设计步骤,第四章阐述了ar预测模型及实现步骤。同时利用C#语言(?)Matlab软件进行程序开发。2)搭建冗余PLC控制系统,提高系统的冗余容错功能,并提供数据源。主要是利用西门子PLC和各式仪表构建起双路检测和控制回路,同时用Wincc和Step7软件进行上下位机编程。3)搭建无线通讯网络,实现远程智能维护。利用zigbee和CDMA网络,搭建通讯通道。

关键词： PHM 性能状态监测 FFT ar预测鼓风系统智能维护

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面向火星探测的深空信道建模研究

面向火星探测的深空信道建模研究

作者：姚朋飞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

可靠的通信链路是支撑深空探测任务顺利运行的关键。本文面向我国“十三五”科技规划的火星探测任务,对火星-地球的深空通信链路电磁传播过程进行研究,分析了火星-地球链路的信道模型,并搭建了相应的仿真功能模块。研究成果可为未来火... 详细信息

可靠的通信链路是支撑深空探测任务顺利运行的关键。本文面向我国“十三五”科技规划的火星探测任务,对火星-地球的深空通信链路电磁传播过程进行研究,分析了火星-地球链路的信道模型,并搭建了相应的仿真功能模块。研究成果可为未来火星探测任务通信链路的可靠性设计提供参考。具体的研究内容分为以下三个部分:火星-地球链路的电磁传播可分为三个阶段,包括火星临近空间、宇宙自由空间段以及地球临近空间,各阶段链路的电磁传播特性各不相同:1)在火星临近空间,火星大气层影响较小,主要受到火星表面沙尘暴的影响;2)在穿过自由空间段时,主要影响因素是路径损耗,并会受到太阳闪烁及其他宇宙射线的影响;3)在地球临近空间影响因素主要为大气吸收、降雨衰减、云雾的衰减和电离层的影响等。基于此,本文面向火星-地球链路的三段不同信道特性,首先结合地球临近空间的较为成熟的研究成果和模型,分析地球临近空间的信道传播特性。然后,结合NASA已公开的报告,对火星临近空间的信道传播特性进行建模。然后,在火星-地球链路的自由空间段,除了路径损耗,信号还受到太阳辐射微粒的闪烁影响。太阳闪烁现象导致信号的强度、频谱和相位产生变化。太阳闪烁对信号的主要影响为:幅度的闪烁、频谱扩展、相位闪烁。研究证明,幅度闪烁具有一定的随机波动,为了更加准确的估计太阳闪烁强度,文中采用自回归(Autoregressive,ar)模型来预测太阳闪烁强度。基于“火星全球勘探者”探测器的实测数据,建立了太阳闪烁与SEP角的拟合模型。由于SEP存在变化的周期,所以太阳闪烁也呈现周期性变化。结合其他周期性变化的影响因素,搭建了Matlab信道模型。最后,基于上述建模的火星-地球链路的三段不同信道传播特性模型,结合太阳闪烁的拟合模型结果,通过Java开发连接STK和Matlab建立的面向火星探测分段信道模型,搭建了信道仿真模块并实现可视化仿真平台。主要功能有:1)可视化火星探测任务的通信场景,可以得到通信过程中各个基站、中继、探测器位置、链路连通性、传播时延等数据;2)可以获取一个聚合周期内太阳闪烁、路径损耗、通信时延与多普勒频移的变化数据与曲线。以上火星-地球链路的信道建模分析及可视化仿真的研究成果,可以对未来火星探测任务周期内的信道状况进行模拟,从而为未来火星探测的通信策略制定、通信协议选择和链路预算提供参考。

关键词：火星探测深空信道模型 ar预测太阳闪烁可视化仿真

基于视觉导航小型无人机自主着陆控制策略研究与应用

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基于视觉导航小型无人机自主着陆控制策略研究与应用

作者：刘刚南京航空航天大学

学位级别：硕士

四旋翼飞行器是一种外形新颖、性能卓越的无人直升机，具有独特的飞行能力，已经广泛应用于航拍中。自主着陆是无人机飞行控制系统的重要功能之一，直接影响无人机自主能力和工程应用水平。本文以X450四旋翼飞行器为平台，主要研究其飞... 详细信息

四旋翼飞行器是一种外形新颖、性能卓越的无人直升机，具有独特的飞行能力，已经广泛应用于航拍中。自主着陆是无人机飞行控制系统的重要功能之一，直接影响无人机自主能力和工程应用水平。本文以X450四旋翼飞行器为平台，主要研究其飞行控制与基于视觉导航的自主着陆中的控制策略问题。本文首先对已建立的四旋翼飞行器数学模型进行了悬停工作点的配平及线性化，分析了其线性化结果，通过对模型的分析发现所建模型与实际四旋翼飞行器有一定的误差，所建模型并不精确。分析四旋翼飞行器所做任务，文中考虑四旋翼无人机在巡航、点对点等飞行状态下还是采用GPS导航方式进行工作，仅仅在自主着陆状态下采用视觉系统进行着陆导航。根据所建模型不精确和飞行器易受外界扰动的特点内环姿态控制采用自抗扰控制，外环位置控制采用经典PID控制的方法。仿真结果表明，自抗扰具有良好的鲁棒性，可以对内扰（模型参数不确定）和外扰进行估计补偿。PID/ADRC控制结构能让四旋翼飞行器很好的跟踪预定轨迹。基于视觉系统与GPS导航系统的区别，提出视觉着陆控制过程采用单独的控制算法。根据视觉系统获取信息滞后以及视觉采样频率与控制采样频率不统一的问题，本文提出对视觉信息进行预测和插补。通过采用ar模型预测方法对飞行器与着陆场相对位置进行处理建立ar模型，再采用遗忘因子递归最小二乘法来估计ar模型中的参数，解决系统延迟问题，仿真结果表明此预测方法具有较好的效果。最后，本文进行了四旋翼飞行器的整个控制系统仿真验证。仿真采用了Stateflow工具箱实现状态机进行飞行任务管理，同时采用视景仿真软件flightgeat对仿真过程可视化。仿真结果表明，本文所设计的控制系统具有较好的控制效果。

关键词：四旋翼飞行器 ADRC控制视觉着陆视觉延迟 ar预测

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肌电信号的数字采集及其模式识别

肌电信号的数字采集及其模式识别

作者：顾昕南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文研究的是“上残肢肌电信号测试与训练系统”中截肢者残端表面肌电信号数据采集系统的硬软件设计,采集后数据的预处理、分析、特征提取,以及基于肌电包络信号特征的模式识别。首先,设计了肌电信号的采集系统。用两路传感器接收信号... 详细信息

本文研究的是“上残肢肌电信号测试与训练系统”中截肢者残端表面肌电信号数据采集系统的硬软件设计,采集后数据的预处理、分析、特征提取,以及基于肌电包络信号特征的模式识别。首先,设计了肌电信号的采集系统。用两路传感器接收信号,并经放大、滤波采样后送入PC机。硬件部分主要以S3C44B0X为核心控制肌电信号的AD采样和USB数据传输;软件部分则是用C++ Builder完成了可视化软件的编写,以实时显示采集到的肌电包络信号。其次,对采集到的数据进行预处理和分析。主要针对截肢者练习不同动作时两路数据的直方图、协方差、频谱、和、差,以及截肢者练习每个动作的起止时间做预处理分析。分析结果说明,切换动作的数据直方图比屈伸动作的在分布上更紧凑;单个屈伸动作或切换动作的数据之间相关性随时间延迟增加而减弱,但是连续屈伸动作或切换动作的数据之间则表现出较强的周期相关性;上残肢肌电包络信号频谱能量主要集中于150Hz以内。同时,根据信号特点,设计了一种软阈值方法判断数据中包含的动作个数。接着,基于上述数据分析的结果,本文研究了肌电包络信号研究中广泛应用的功率谱比值和ar参数特征提取方法。并分别对本文的采样数据计算了基于功率谱比值和基于伯格递推方法的ar参数。最后,本文研究了模式识别中受到广泛应用的BP人工神经网络和支持向量机。并将计算出来的功率谱比值和ar参数作为特征,分别用三层BP神经网络和支持向量机识别练习者的动作。结果表明,对于肌电包络信号特征,支持向量机具有比BP神经网络算法更好的识别效果。

关键词：肌电信号功率谱比值 ar预测模式识别

基于Android的车载姿态感知和危险预警功能的应用开发

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基于Android的车载姿态感知和危险预警功能的应用开发

作者：程伟江苏大学

学位级别：硕士

“车联网”和“高级驾驶辅助技术”作为近年来汽车行业的两大关注热点,前者侧重于“互联网+汽车”的发展模式,而后者侧重于驾驶辅助功能智能化的发展方向。车载手机应用作为互联网和汽车相结合的典型研究之一,虽已有产品推向市场,但是... 详细信息

“车联网”和“高级驾驶辅助技术”作为近年来汽车行业的两大关注热点,前者侧重于“互联网+汽车”的发展模式,而后者侧重于驾驶辅助功能智能化的发展方向。车载手机应用作为互联网和汽车相结合的典型研究之一,虽已有产品推向市场,但是与驾驶辅助相关的手机应用在国内尚无成功产品。本文希望通过在Android手机端开展车辆侧翻和横摆危险预警的相关研究,对驾驶辅助功能在手机移动终端上的实现做出了一些探索实践。(1)依托“驾驶辅助功能系统化实现”的研究背景,提出了基于Android的驾驶辅助功能车载应用的总体设计方案,并从“感知层”和“应用层”两方面开展研究,实现了车辆运行数据在线监测和姿态危险预警两大功能。(2)建立了车辆侧翻和横摆危险预警的理论模型,从预测原理、定阶准则和预测过程等方面对ar(Auto-Regressive)自回归模型的在线预测方法进行了研究。针对侧翻危险预警,采用四自由度车辆运动简化模型,选取横向载荷转移率LTR(Lateral-Load Transfer Ratio)值为判别指标;针对横摆危险预警,采用线性二自由度车辆简化模型,选取实际与理想横摆角速度的差值和门限值的比值K为判别指标。(3)为实现感知层设计,通过在车辆的四个位置(质心、方向盘、前转向轮和OBD接口),布置了两种类型感知源(车载运动感知模块和OBD检测模块),实现三种类型数据(姿态信息、发动机工况信息和驾驶行为信息)的采集,初步搭建了基于自身车辆的多源信息感知平台。其中,车载运动感知模块为自行研发,内含MPU-6050运动组件和arM内核的芯片,并集成了四元素解算和卡尔曼滤波法,实现了对姿态角的解算。(4)为实现应用层开发,本文在Eclipse开发环境下实现了Android手机端与多个感知源之间的蓝牙通讯、感知源的数据解析、ar预测功能、侧翻和横摆危险预警功能、数据保存功能、危险消息远程发送功能以及图形化用户界面的程序设计。设计中不仅采用Android的多线程机制,保证了程序在后台的流畅运行,而且根据面向对象的编程思想编写了功能不同的类文件,为后续程序升级提供方便。(5)为提高数据采集的精度和验证侧翻、横摆危险预警的效果,设计了车载运动感知模块的标定试验和实车道路试验。标定试验中利用“转台法”分别对角速度陀螺和加速度计进行了标定工作,得到误差补偿模型;实车道路试验中分别对侧翻和横摆危险预警在各自典型工况下的预测效果进行了对比,并对误差产生的原因做出了分析。试验证明,这一套基于数据在线监测和侧翻、横摆危险预警功能的车载Android应用整体运行良好、预测效果准确、可靠性和稳定性较高,总体达到了预期的设计效果。

关键词： Android车载应用多源信息感知平台侧翻危险预警横摆危险预警 ar预测