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面向海底管道巡检的AUV三维自适应路径跟踪

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船舶工程 2024年第4期46卷 166-174页

作者：王浩亮任恩帅卢丽宇刘陆古楠彭周华大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 大连市智能船艇集群控制与电气技术重点实验室辽宁大连116026 水路交通控制全国重点实验室辽宁大连116026

针对面向海底管道巡检任务的欠驱动自主水下航行器(AUV)三维路径跟踪控制问题进行研究。首先,在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,为设计适宜运动控制的三维路径跟踪控制器,建立流体坐标系,并在Serret-Frenet坐标系下建立AU... 详细信息

针对面向海底管道巡检任务的欠驱动自主水下航行器(AUV)三维路径跟踪控制问题进行研究。首先,在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,为设计适宜运动控制的三维路径跟踪控制器,建立流体坐标系,并在Serret-Frenet坐标系下建立AUV的路径跟踪误差模型;其次,将可变前视距离引入传统视线(LOS)制导策略,提出一种自适应LOS制导策略以提高制导精度,并基于此设计面向海底管道巡检的AUV三维路径跟踪控制器,使得AUV可有效跟踪设定的参数化路径;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果验证了所提面向海底管道巡检的三维路径跟踪控制器的有效性。研究成果能够改善AUV的操纵性,可为面向海底管道巡检的无人水下航行器路径跟踪控制方法提供参考。

关键词：海底管道巡检自主水下航行器三维路径跟踪视距制导策略自适应控制

从自然灵感角度出发的群体智能集群机器人系统研究综述

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信息与控制 2024年第2期53卷 154-181页

作者：刘金存任崟杰徐战安冬位耀光中国农业大学国家数字渔业创新中心北京100083 农业农村部智慧养殖技术重点实验室北京100083 北京市农业物联网工程技术研究中心北京100083 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

受生物自组织行为启发的群体智能研究近年来发展势头迅猛,以生物自组织行为内在机理为依据可以协助研究者设计出高效的集群系统。本文从生物自组织行为出发对群体智能集群机器人系统的研究成果进行综述,首先解释自然界中生物的部分自组... 详细信息

受生物自组织行为启发的群体智能研究近年来发展势头迅猛,以生物自组织行为内在机理为依据可以协助研究者设计出高效的集群系统。本文从生物自组织行为出发对群体智能集群机器人系统的研究成果进行综述,首先解释自然界中生物的部分自组织行为;其次对生物自组织行为机制所衍生出的群体智能集群机器人系统任务进行归类,总结近年来的研究成果;最后对集群系统当前研究存在的问题以及受生物行为启发的集群机器人系统未来发展趋势进行展望。该综述致力于为广大研究者提供一个新角度思考群体智能集群机器人系统的研究成果以推动相关领域发展。

关键词：自组织群体智能集群机器人系统自然灵感分类学

电动汽车与直流配电网协同的分布式自适应滚动预测调度

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电力系统自动化 2023年第24期47卷 90-99页

作者：梁栋邱馨洁刘琪王笑雪王守相省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市300401 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津市300401 河北省智能配用电装备产业技术研究院(石家庄科林电气股份有限公司) 河北省石家庄市050222 山东科技大学电气与自动化工程学院山东省青岛市266590 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市300072

为充分挖掘电动汽车(EV)的灵活调度潜力,提出了EV与直流配电网协同的分布式自适应滚动预测调度方法。首先,建立了电压源型换流器、储能及直流配电网潮流的数学模型;然后,构建了不可调度、只充电和可充放电3类EV充电偏好的数学模型,并以... 详细信息

为充分挖掘电动汽车(EV)的灵活调度潜力,提出了EV与直流配电网协同的分布式自适应滚动预测调度方法。首先,建立了电压源型换流器、储能及直流配电网潮流的数学模型;然后,构建了不可调度、只充电和可充放电3类EV充电偏好的数学模型,并以日电能损耗和弃光电量的加权和最小为目标建立了直流配电网自适应滚动预测调度模型,通过实时EV集群的取车时间动态更新调度窗口,以满足每辆EV的期望电量需求;最后,建立了直流配电网分布式滚动预测调度模型,并采用交替方向乘子法实现分布式求解,以解决集中式调度通信量大的问题。仿真结果表明,通过对EV与直流配电网灵活性资源的协同调度可显著降低电能损耗、提升分布式电源接纳能力,同时,所采用的分布式算法具有良好的收敛性能和计算速度。

关键词：直流配电网电动汽车电压源型换流器滚动预测调度自适应模型预测控制交替方向乘子法

异构集群系统分布式自适应输出时变编队跟踪控制

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自动化学报 2021年第10期47卷 2386-2401页

作者：田磊董希旺赵启伦李清东吕金虎任章北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室北京100191 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100191 北京电子工程总体研究所北京100854

提出了一种能够解决高阶异构集群系统输出时变编队跟踪问题的控制方法.集群系统中的智能体分为领导者和跟随者,领导者和跟随者的动力学模型可以完全不同.跟随者的输出在跟踪领导者输出的同时保持时变编队实现协同运动.考虑了领导者存在... 详细信息

提出了一种能够解决高阶异构集群系统输出时变编队跟踪问题的控制方法.集群系统中的智能体分为领导者和跟随者,领导者和跟随者的动力学模型可以完全不同.跟随者的输出在跟踪领导者输出的同时保持时变编队实现协同运动.考虑了领导者存在已知或未知控制输入、领导者和跟随者均存在未知扰动、有向通信拓扑存在切换等多种因素并存的情况,结合观测器理论、自适应控制理论和滑模控制理论设计了完全分布式的输出时变编队跟踪控制协议,摆脱了对领导者控制输入上界值、与通信拓扑相关的拉普拉斯矩阵的特征值以及时变编队函数等全局信息的依赖.利用Lyapunov理论证明了在有向拓扑切换条件下异构集群系统的闭环稳定性.最后通过数值仿真对理论结果的有效性进行了验证.

关键词：异构集群系统时变编队跟踪分布式控制自适应控制有向拓扑切换

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配电网分布式储能集群调压控制策略

电力系统自动化 2021年第4期45卷 133-141页

作者：李翠萍东哲民李军徽张红斌金强钱康现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 国网经济技术研究院有限公司北京市102209 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏省南京市211102

考虑到分布式电源与电动汽车大规模接入配电网后造成节点电压越限与储能系统运行经济性有待提高等问题,文中提出一种分布式储能集群调压控制策略。首先,通过构建基于电气距离的模块度指标形成配电网电压控制集群;然后,依据越限严重集群... 详细信息

考虑到分布式电源与电动汽车大规模接入配电网后造成节点电压越限与储能系统运行经济性有待提高等问题,文中提出一种分布式储能集群调压控制策略。首先,通过构建基于电气距离的模块度指标形成配电网电压控制集群;然后,依据越限严重集群优先原则,确定各集群储能调节功率,并根据节点电压灵敏度对群内各储能进行功率分配;在计及配电系统安全、储能系统运行等约束条件下,构建集群经济调压模型,分析电压允许偏差范围内储能系统运行套利收益与网损收益的变化趋势,确定了各集群储能最优时序出力。仿真结果表明,所提集群调压控制策略可以有效消除节点电压越限,提升储能系统运行经济性。

关键词：分布式储能配电网分布式电源集群控制电压调节

拓扑切换的集群系统分布式分组时变编队跟踪控制

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中国科学：信息科学 2020年第3期50卷 408-423页

作者：田磊王蒙一赵启伦王晓东宋勋任章北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室北京100191 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100191 北京电子工程总体研究所北京100854

分布式编队控制是集群智能控制重要的基础性研究课题之一.拒止环境和多任务需求对编队控制提出了新的挑战.本文研究了高阶线性集群系统在拓扑切换情况下的分布式分组时变编队跟踪控制问题.在本文所提出的集群系统模型架构中,智能体被分... 详细信息

分布式编队控制是集群智能控制重要的基础性研究课题之一.拒止环境和多任务需求对编队控制提出了新的挑战.本文研究了高阶线性集群系统在拓扑切换情况下的分布式分组时变编队跟踪控制问题.在本文所提出的集群系统模型架构中,智能体被分为3类:虚拟领导者、分组领导者和跟随者.虚拟领导者为整个集群系统宏观运动提供参考轨迹或者跟踪指令.分组领导者一方面跟踪虚拟领导者所提供的轨迹或指令;另一方面通过与其他分组领导者之间的相互协作实现各分组之间的协同配合.跟随者实现对各自分组领导者的时变编队跟踪.在拓扑切换和外部扰动同时存在的情况下,基于智能体之间的局部有限邻居节点之间的相对信息反馈和滑模控制理论构造了分布式分组时变编队跟踪控制协议,并给出了控制协议中未知参数的求解算法,进而利用李雅普诺夫(Lyapunov)理论证明了集群系统在拓扑切换和外部扰动同时存在情况下的闭环稳定性.最后,数值仿真结果验证了本文提出的控制方法能够实现集群系统分组时变编队跟踪控制,并可应用在以无人机集群为代表的实际物理模型中.

关键词：拒止环境高阶线性集群系统分组时变编队跟踪拓扑切换外部扰动

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分布式柔性交流输电系统的高效集群控制研究

电气传动 2018年第9期48卷 51-55页

作者：王倩施荣李宁西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048 国网陕西省电力公司经济技术研究院陕西西安710075 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

以基于分布式同步串联补偿的分布式柔性交流输电系统为研究对象,以分布式柔性交流输电系统的补偿效率为研究问题,深入研究了分布式柔性交流输电系统的集群控制策略。根据分布式同步串联补偿器的损耗分析和补偿能力特性,定义了分布式柔... 详细信息

以基于分布式同步串联补偿的分布式柔性交流输电系统为研究对象,以分布式柔性交流输电系统的补偿效率为研究问题,深入研究了分布式柔性交流输电系统的集群控制策略。根据分布式同步串联补偿器的损耗分析和补偿能力特性,定义了分布式柔性交流输电系统的补偿效率。讨论了分布式柔性交流输电系统的集群控制策略补偿,并提出了一种高效的集群控制策略,使得分布式柔性交流输电系统可以在整个运行范围内都保持极高的补偿效率。

关键词：柔性交流输电系统分布式同步串联补偿器补偿效率集群控制

面向空地协同作战的无人机-无人车异构时变编队跟踪控制

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航空兵器 2019年第4期26卷 54-59页

作者：周思全化永朝董希旺李清东任章北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100191

本文研究了无人机自主伴飞协同侦察技术中的异构集群系统空地协同时变编队跟踪控制问题,要求多无人机与无人车在形成期望时变编队构型的同时,实现对领导者参考轨迹的跟踪。首先,对无人机与无人车进行单体运动学与动力学建模,并引入代数... 详细信息

本文研究了无人机自主伴飞协同侦察技术中的异构集群系统空地协同时变编队跟踪控制问题,要求多无人机与无人车在形成期望时变编队构型的同时,实现对领导者参考轨迹的跟踪。首先,对无人机与无人车进行单体运动学与动力学建模,并引入代数图论概念,建立异构集群系统的协同控制模型。然后,引入虚拟领导者刻画编队整体的运动轨迹,并基于对虚拟领导者状态的分布式观测器,对各无人机-无人车构造分布式编队跟踪控制器。进一步分析异构集群系统实现时变编队跟踪的可行性条件,给出编队跟踪控制器中各参数的选取方法。最后,给出了一个仿真例子来验证所设计控制器的有效性。

关键词：异构集群系统分布式控制时变编队跟踪控制武器协同技术