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基于预测模型的模糊参数自寻优S面控制器

哈尔滨工程大学学报 2014年第3期35卷 267-273页

作者：何斌万磊姜大鹏张国成哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

为了提高S面控制器对环境的适应能力,提出一种基于预测模型的模糊参数自寻优方法。采用非线性自回归滑动平均模型对潜水器动力学特征进行描述,并使用Elman神经网络进行模型辨识,从而建立了系统的预测模型。对于在线辨识需求,从样本容量... 详细信息

为了提高S面控制器对环境的适应能力,提出一种基于预测模型的模糊参数自寻优方法。采用非线性自回归滑动平均模型对潜水器动力学特征进行描述,并使用Elman神经网络进行模型辨识,从而建立了系统的预测模型。对于在线辨识需求,从样本容量和模型结构两个方面对预测模型进行了改进,改善了预测模型在时变环境下的预测能力。最后将建立的预测模型应用到基于模糊规则的参数自寻优S面控制器中,并进行了仿真实验。实验结果表明:该参数自寻优方法在S面控制器参数调整中取得较好的效果,改进后的S面控制器具有较快的控制响应速度。

关键词：潜水器 S面控制参数自寻优预测模型模糊规则模糊参数

改进的模拟退火算法在水下机器人s面运动控制参数优化中的应用

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兵工学报 2013年第11期34卷 1418-1423页

作者：孙玉山李岳明张英浩万磊哈尔滨工程大学水下机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

从模糊逻辑控制思想出发,借鉴PID控制的结构而设计的S面控制器,其控制方法调整参数少,是一种简单实用的水下机器人运动控制方法,但其控制参数需要手工调整。针对s面方法由于控制参数设置不当,严重影响水下机器人运动控制精度与效果的问... 详细信息

从模糊逻辑控制思想出发,借鉴PID控制的结构而设计的S面控制器,其控制方法调整参数少,是一种简单实用的水下机器人运动控制方法,但其控制参数需要手工调整。针对s面方法由于控制参数设置不当,严重影响水下机器人运动控制精度与效果的问题,提出一种基于改进的模拟退火算法来优化s面运动控制参数的方法。通过对初始温度的选择、退火算法、增加记忆功能、停止温度的设定等方面改进了模拟退火算法,利用该算法进行水下机器人S面控制器参数的寻优与优化,可以实现控制参数的自动调整。试验结果表明基于模拟退火参数优化的S面控制方法优于普通S面控制方法,具有更好的控制精度,更快的响应速度。

关键词：控制科学与技术水下机器人运动控制 S面控制模拟退火

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无人机的专家S面控制方法

航天控制 2018年第4期36卷 65-71页

作者：陈鹏云张鹏飞赵兴成常建龙原梅妮沈鹏中北大学山西太原030051 国家深海基地管理中心山东青岛266327

针对无人机飞行过程中的运动控制问题,本文将具有良好非线性控制效果的S面控制器引入无人机的运动控制系统中。结合专家控制思想,提出一种用于无人机运动控制的专家S面控制器,并基于此设计了UAV的运动控制系统。基于控制系统半实物仿真... 详细信息

针对无人机飞行过程中的运动控制问题,本文将具有良好非线性控制效果的S面控制器引入无人机的运动控制系统中。结合专家控制思想,提出一种用于无人机运动控制的专家S面控制器,并基于此设计了UAV的运动控制系统。基于控制系统半实物仿真平台的仿真试验和基于无人机的外场试验表明:本文提出的控制器具有良好的控制精度、响应速度和动态性能,对环境干扰有较强的适应力,适用于无人机的运动控制。

关键词：无人机专家控制 S面控制运动控制

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水下机器人自适应S面控制

上海交通大学学报 2012年第2期46卷 195-200,206页

作者：李岳明庞永杰万磊哈尔滨工程大学船舶工程学院水下机器人技术国防科技重点实验室哈尔滨150001

以某机器人为研究对象,使用s(sigmoid)面控制方法构造了速度控制器并分析了该控制器的稳定性.参考滑模变结构控制思想,提出了参数自适应s面速度控制器,使控制参数根据运动状态自适应调整.同时,为了提高s面位置控制器的适应性,改进了控... 详细信息

以某机器人为研究对象,使用s(sigmoid)面控制方法构造了速度控制器并分析了该控制器的稳定性.参考滑模变结构控制思想,提出了参数自适应s面速度控制器,使控制参数根据运动状态自适应调整.同时,为了提高s面位置控制器的适应性,改进了控制器的自适应调整项,增强了控制器消除稳态误差的能力,实现了S面控制器局部动态调整.水池中的对比实验和海洋验证实验表明,改进方法获得了良好的控制效果,有效提高了水下机器人运动控制的适应性.

关键词： S面控制水下机器人运动控制

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基于Q学习的参数自适应S面控制方法

船舶 2022年第6期33卷 55-62页

作者：张佩陆莫凡陈成徐昊苗川中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

复杂的动力学特性及多变的海洋环境对无人水下航行器(UUV)控制器的设计提出了巨大挑战,在实际应用中,控制器的参数经人工调试后便固化,在控制过程中无法适应环境的变化。针对上述难题,该文借鉴自适应控制思想,提出一种基于强化学习的参... 详细信息

复杂的动力学特性及多变的海洋环境对无人水下航行器(UUV)控制器的设计提出了巨大挑战,在实际应用中,控制器的参数经人工调试后便固化,在控制过程中无法适应环境的变化。针对上述难题,该文借鉴自适应控制思想,提出一种基于强化学习的参数自适应S面控制方法,采用自适应控制方式实现不同环境下控制器参数的优化和自动整定。该方法采用Q学习算法进行训练,通过Q学习的自学习机制寻找输入状态和输出动作间的最优映射。仿真试验表明,所提方法能对控制器的参数进行实时在线调整,具备良好的控制效果和环境自适应能力。

关键词：无人水下航行器强化学习 S面控制参数自适应

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基于改进S面控制的AUV运动控制方法研究

基于改进S面控制的AUV运动控制方法研究

作者：唐文政哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着海洋战略地位的提高,近些年自主水下机器人在军用与民用领域的重要性也日益凸显。良好的运动控制效果是自主水下机器人完成水下作业任务的基本前提与保障,因此开展自主水下机器人运动控制方法的研究具有重要意义。本文以某“核高基... 详细信息

随着海洋战略地位的提高,近些年自主水下机器人在军用与民用领域的重要性也日益凸显。良好的运动控制效果是自主水下机器人完成水下作业任务的基本前提与保障,因此开展自主水下机器人运动控制方法的研究具有重要意义。本文以某“核高基”项目中“橙鲨”自主水下机器人为研究对象,对运动控制方法开展了研究,提出了预测S面控制方法与一系列改进,并通过仿真实验进行了验证,主要包含以下几方面工作:对自主水下机器人的经典S面控制方法进行了简要介绍,分析了该控制方法在目前实际应用中存在的主要问题。根据研究对象的具体情况适当简化六自由度运动模型,并考虑海洋环境干扰因素,建立了自主水下机器人控制模型。结合预测控制与细菌觅食算法对经典S面控制方法进行改进,提出了预测S面控制方法,证明了该控制方法能够克服经典S面控制的主要缺陷,并具有良好的运动控制性能。为增强预测S面控制的实用性与对现场调整的适应性,提出了采用神经网络来建立控制器预测模型的改进方案,即现场采集航行数据作为样本,训练神经网络实现动力学模型辨识,建立基于神经网络的递推预测模型。建立预测模型网络与在线学习网络的并行结构,提出滑动窗口与学习判断来降低运算负担,并设计柔性过渡来降低模型切换带来的输出抖动,从而为预测S面控制添加了在线学习功能,使控制器能够更好地适应海洋环境的变化。

关键词：自主水下机器人 S面控制预测控制神经网络

固定翼UAV路径跟踪的全局稳定积分滑模S面控制

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计算机工程与应用 2024年第13期 353-360页

作者：陈鹏云张国兵李佳成关通石上瑶中北大学航空宇航学院中北大学软件学院

针对固定翼无人机的三维路径跟踪控制问题，设计了一种基于全局稳定积分滑模s面模型的内外环控制器。控制器外环采用全局稳定积分滑模控制，内环采用S面控制。设计控制器外环的全局稳定积分滑模控制律，并采用Lyapunov理论证明所设计控... 详细信息

针对固定翼无人机的三维路径跟踪控制问题，设计了一种基于全局稳定积分滑模s面模型的内外环控制器。控制器外环采用全局稳定积分滑模控制，内环采用S面控制。设计控制器外环的全局稳定积分滑模控制律，并采用Lyapunov理论证明所设计控制律的稳定性。对内环的指令信号设计S面控制器，考虑到S面控制器中求导的复杂性，引入二阶微分器，解决内环中导数存在积分爆炸的问题。半物理仿真试验结果表明，提出的控制器能精确跟踪期望路径，具有良好的控制性能和抗干扰性能。

关键词：无人机全局稳定路径跟踪运动控制滑模控制 S面控制

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水下机器人S面控制器的改进粒子群优化

哈尔滨工程大学学报 2008年第12期29卷 1277-1282页

作者：郭冰洁徐玉如李岳明哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

S面控制器是一种有效的水下机器人的运动控制算法,但需要人工调整参数.为了减少手工调整参数所带来的困难和误差,提出了改进的粒子群优化算法对S面控制器参数进行优化.采用动态压缩因子,加快粒子算法的收敛;引入退火算法,提高粒子算法... 详细信息

S面控制器是一种有效的水下机器人的运动控制算法,但需要人工调整参数.为了减少手工调整参数所带来的困难和误差,提出了改进的粒子群优化算法对S面控制器参数进行优化.采用动态压缩因子,加快粒子算法的收敛;引入退火算法,提高粒子算法的局部搜索能力.同时,在S面控制器中引入智能积分项,有效地减小控制器的稳态误差.最后,论述了改进粒子群算法优化S面控制参数的具体过程,并在某型水下机器人上进行了仿真试验和水池试验.试验结果表明,该算法对于水下机器人非线性控制器的参数寻优达到良好的效果,优化后的S面控制具有较快的反应速度和较小的超调.

关键词：水下机器人 S面控制粒子群算法优化智能积分模拟退火

改进PsO算法在水下机器人s面运动控制参数整定中的应用

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应用基础与工程科学学报 2009年第1期17卷 153-160页

作者：唐旭东庞永杰万磊哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

从模糊逻辑控制方式出发,借鉴PID控制的结构而形成的S面控制器.针对粒子群优化(PsO)算法存在早熟、易陷入局部极小等现象,对基本PsO算法进行了改进,引入变学习因子和惩戒因子,更好地协调全局和局部搜索能力,有利于快速找到全局最优点,... 详细信息

从模糊逻辑控制方式出发,借鉴PID控制的结构而形成的S面控制器.针对粒子群优化(PsO)算法存在早熟、易陷入局部极小等现象,对基本PsO算法进行了改进,引入变学习因子和惩戒因子,更好地协调全局和局部搜索能力,有利于快速找到全局最优点,提高了PsO算法在水下机器人s面运动控制器参数整定中的优化能力.通过水下机器人的运动控制仿真试验,验证了该方法的可行性和优越性.

关键词：水下机器人 S面控制粒子群算法变学习因子惩戒因子