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动态事件触发机制下的无人艇无模型控制

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 85-92页

作者：张磊郑宇鑫黄兵苏玉民哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对复杂海洋环境下无人艇的轨迹跟踪控制问题,本文结合滑模变结构控制与自适应控制,设计了无模型控制器,基于此提出了动态事件触发机制,利用Lyapunov稳定性判据证明了闭环系统一致最终有界,且不存在Zeno现象。仿真试验结果表明:在模型... 详细信息

针对复杂海洋环境下无人艇的轨迹跟踪控制问题,本文结合滑模变结构控制与自适应控制,设计了无模型控制器,基于此提出了动态事件触发机制,利用Lyapunov稳定性判据证明了闭环系统一致最终有界,且不存在Zeno现象。仿真试验结果表明:在模型参数未知情况下,所提控制器具有良好的控制性能,可有效降低执行机构和能源消耗,为无人艇轨迹控制的实际应用提供了有效基础。

关键词：无人艇轨迹跟踪无模型动态事件触发滑模控制自适应控制 Lyapunov稳定性计算资源

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宽能域γ成像探测器仿真设计及性能评价

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 31-42页

作者：张济鹏马新华张斌肖雄李京伦雷文明赵玮艾宪芸国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐... 详细信息

康普顿成像是直观感知核辐射的探测技术之一,但因受限于探测器体积和成像事例的类型,能量范围通常为0.3~3 MeV,难以在对天然核素γ成像的基础上同时兼顾能量分布在3~7 MeV的瞬发γ成像应用.覆盖0.3~7 MeV范围的宽能域γ成像是扩展核辐射探测与成像应用领域的重要发展方向之一,基于两次散射的三层探测器结构是一种极具潜力的实现方案,其中探测器的设计与构建是该方案的基础与关键核心.考虑系统成本和扩展灵活性等因素,本文选用硅光电倍增管(SiPM)阵列和钆镓铝石榴石(GAGG:Ce)阵列作为探测器材料.根据三层探测器的成像事例要求,分析每层探测器内的作用事例类型特征;并基于Geant4蒙特卡罗模拟平台构建包含材料光学参数的仿真模型,通过设置物理过程与两种信息提取方式,对比研究了不同几何参数情形下的探测器位置散点图和探测器内作用事例类型统计结果.根据仿真设计,制备了由像素数为15×15,像素大小为3.2 mm×3.2 mm,厚度分别为3和10 mm的GAGG阵列和1.25 mm厚度光导组成的两种规格SiPM探测器模块,并基于电子学读出系统评估了探测器模块的性能.结果表明, 3 mm厚度的散射探测器与10 mm厚度的吸收探测器均可清晰分辨15×15像素上的作用位置,平均峰谷比分别为9.77和11.85;全部像素的662 keV平均能量分辨率分别可达7.21%和8.35%,具有较好的位置与能量分辨能力.本文所建立的仿真模型,分析结果以及所研制的探测器模块,为三层探测器系统构建提供了重要依据,并为实现宽能域γ成像奠定了科学技术基础.

关键词：宽能域康普顿成像蒙特卡罗仿真 SiPM探测器闪烁体阵列

基于双向长短期记忆网络含间接健康指标的锂电池SOH估计

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电力系统自动化 2024年第4期48卷 160-168页

作者：方斯顿刘龙真孔赖强牛涛陈冠宏廖瑞金输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044

快速准确地对锂离子电池进行全寿命周期的健康状态(SOH)估计有助于提高储能设备的安全可靠性。提出一种基于间接健康指标(IHI)和鲸鱼优化算法(WOA)优化的双向长短期记忆(BiLSTM)网络相结合的锂电池SOH估计模型,该模型考虑了未来状态对当... 详细信息

快速准确地对锂离子电池进行全寿命周期的健康状态(SOH)估计有助于提高储能设备的安全可靠性。提出一种基于间接健康指标(IHI)和鲸鱼优化算法(WOA)优化的双向长短期记忆(BiLSTM)网络相结合的锂电池SOH估计模型,该模型考虑了未来状态对当前SOH的影响。首先,对锂电池恒流恒压(CC-CV)充放电过程进行分析,提取出多个随充放电循环动态变化的电压、电流、温度的时间特征作为IHI,并加入放电负载电压下降时间这一指标;然后,通过相关性分析,从各IHI中筛选出和容量关联度高的IHI作为输入特征;最后,建立基于WOA优化的BiLSTM网络的电池SOH估计模型,并利用美国国家航天航空局锂电池数据集对2个不同工况下的电池SOH进行估计。结果表明,所提方法可有效提高SOH的估计精度。

关键词：健康状态锂离子电池间接健康指标鲸鱼优化算法双向长短期记忆网络

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基于扩展图像特征的无标定视觉伺服方法

系统仿真学报 2024年

作者：张淑珍成煜坤刘杨波查富生哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室兰州理工大学机电工程学院

针对传统无标定视觉伺服依赖图像雅可比矩阵的估计、相机各自由度运动耦合的问题，在基于图像的无标定视觉伺服的基础上，提出了一种基于扩展图像特征的无标定视觉伺服方法。通过分析视觉伺服过程中图像特征和相机位姿变化关系，将图像... 详细信息

针对传统无标定视觉伺服依赖图像雅可比矩阵的估计、相机各自由度运动耦合的问题，在基于图像的无标定视觉伺服的基础上，提出了一种基于扩展图像特征的无标定视觉伺服方法。通过分析视觉伺服过程中图像特征和相机位姿变化关系，将图像空间中视觉伺服过程分解为平移、拉伸、旋转、缩放四个基本过程；通过分析视觉伺服过程中图像特征变化规律，采用扩展图像特征补充传统图像特征的含义，以图像重心坐标、直线相对长度、两点距离、方向角等作为扩展图像特征与相机各自由度运动对应，通过图像特征误差直接控制机器人运动，实现不依赖图像雅可比矩阵的、解耦的视觉伺服。在CoppeliaSim平台进行对比仿真实验，结果表明本研究所提的方法与传统有标定视觉伺服在目标图像位置误差、相机位置误差和姿态误差相比分别降低了88%、94%、93%，并利用实物实验验证本算法的有效性。

关键词：机器人无标定视觉伺服扩展图像特征特征选择运动解耦

面向季节性短时高峰负荷的虚拟配电馈线功能架构及协同配置

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电力系统自动化 2024年第14期48卷 79-90页

作者：周念成王鹏池源郭莹霏王强钢罗永捷输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044

传统线路增容方式面对季节性短时高峰负荷时存在线路整体利用率低、紧急功率支撑能力差等问题。因此,文中以功能虚拟化为核心,研究了传统配电馈线与储能元件融合的虚拟配电馈线功能架构,利用双端储能元件搭建虚拟电能传输通道,以应对季... 详细信息

传统线路增容方式面对季节性短时高峰负荷时存在线路整体利用率低、紧急功率支撑能力差等问题。因此,文中以功能虚拟化为核心,研究了传统配电馈线与储能元件融合的虚拟配电馈线功能架构,利用双端储能元件搭建虚拟电能传输通道,以应对季节性短时高峰负荷、延缓传统线路增容改造工程,并在非高峰时期提供紧急功率支撑和辅助服务功能,提高储能元件整体利用率。为充分挖掘虚拟配电馈线的灵活传输和紧急功率支撑潜力,提出了配电网线路增容优化配置模型,在保证经济性和满足高峰负荷需求的前提下,优化虚拟配电馈线储能配置。算例研究表明,虚拟配电馈线能够有效延缓传统线路增容改造工程、应对季节性短时高峰负荷;对于线路负荷增长较稳定、线路长度较长和设计延缓增容年限较短的配电区域,虚拟配电馈线的优势更加凸显。

关键词：储能虚拟配电馈线季节性短时高峰负荷线路增容优化配置

一种MHD角振动传感器动态本底噪声无偏高效测试方法

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中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 620-629页

作者：李醒飞刘帆天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

目前,磁流体动力学(MHD)角振动传感器动态本底噪声测试尚无统一方法,难以有效开展测试。首先,针对双通道和三通道方法系统误差不明确的问题,推导了两种方法的系统误差,指出了方法的适用条件;然后,针对双通道方法存在系统误差、三通道方... 详细信息

目前,磁流体动力学(MHD)角振动传感器动态本底噪声测试尚无统一方法,难以有效开展测试。首先,针对双通道和三通道方法系统误差不明确的问题,推导了两种方法的系统误差,指出了方法的适用条件;然后,针对双通道方法存在系统误差、三通道方法系统结构复杂的问题,提出了一种基于最小二乘的传感器动态本底噪声无偏高效测试方法,证明了所提方法不存在系统误差;最后,实验对比了三种方法的测试效果。结果表明,所提方法能够在时域和频域上准确分离传感器的动态本底噪声;相比双通道和三通道方法,所提方法的平均相对误差最小,分别为7.2%和3.7%;测试系统所需资源少、结构简单而且易于实现,满足MHD角振动传感器动态本底噪声的测试需求。

关键词：微角振动角速度传感器本底噪声最小二乘

液压轮腿机器人的轻量化设计与一体化制造方法（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2024年第9期 701-715页

作者：李旭于淏阳纵怀志封海波付宜利哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室

目的：设计和制造方法对液压驱动机器人的研制至关重要。本文将建立液压轮腿机器人从概念模型到实际机器人的完整研制过程，所提出的轻量化设计与一体成型制造（LD&IM）方法使机器人研制过程更加高效，可实现45%的减重目标和0.45 m的竖... 详细信息

目的：设计和制造方法对液压驱动机器人的研制至关重要。本文将建立液压轮腿机器人从概念模型到实际机器人的完整研制过程，所提出的轻量化设计与一体成型制造（LD&IM）方法使机器人研制过程更加高效，可实现45%的减重目标和0.45 m的竖直跳跃。创新点：1.提出基于拓扑优化与衍生设计的液压轮腿机器人的轻量化设计方法和基于3D打印的一体成型制造方法；2.提出一种基于线性二次型调节器（LQR）的轮腿机器人跳跃控制方法。方法：1.采用基于拓扑优化和衍生设计的强量化设计方法，实现轮腿机器人结构45%的减重目标；2.结合选择性激光熔化工艺和相应的高精度抛光的一体成型制造工艺，快速高效地完成高质量零件的一体成形；3.在单轮腿机器人的平衡控制回路中使用LQR和基于零动态的控制器，将弹簧负载倒立摆（SLIP）模型应用于机器人跳跃运动的轨迹规划。结论：1.采用基于拓扑优化与衍生设计的液压轮腿机器人轻量化设计方法，实现了45%的减重目标；2.精密加工与3D打印相结合的一体成型制造方法使机器人研制过程更加高效；3.基于LQR的平衡控制器和基于SLIP的跳跃轨迹规划器应用于WLR-IV单腿，实现了0.45 m的竖直跳跃。

关键词：轮腿机器人液压驱动拓扑优化增材制造跳跃控制

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燃烧系统对汽油早喷压燃燃烧特性影响的模拟

内燃机学报 2024年第3期42卷 216-225页

作者：李金成段加全宫艳峰钱丁超郎茂春苏岩汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室吉林长春130000 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022

以ZR180单缸柴油机为原型,利用三维流体动力学软件CONVERGE建立仿真模型,研究不同燃烧室形状、进气道形状和喷油器位置对汽油早喷压燃发动机工作状态和燃烧特性的影响.计算结果表明:进气流动对汽油早喷压燃工作状态有明显影响,采用切向... 详细信息

以ZR180单缸柴油机为原型,利用三维流体动力学软件CONVERGE建立仿真模型,研究不同燃烧室形状、进气道形状和喷油器位置对汽油早喷压燃发动机工作状态和燃烧特性的影响.计算结果表明:进气流动对汽油早喷压燃工作状态有明显影响,采用切向进气道的发动机处于过渡态,动力性能降低,指示平均有效压力(IMEP)比螺旋进气道方案降低了13%;采用浅盆型燃烧室,放热率峰值和最大压力升高率峰值分别比ω型燃烧室提高了85%和120%,ω型燃烧室挤压区域的低温环境可能是导致该现象的原因之一.使用高面容比的ω型燃烧室,可提高缸内温度分层以拓展负荷,但IMEP降低;汽油早喷压燃燃烧特性对喷油器位置不敏感.

关键词：燃烧室形状进气道形状喷油器位置汽油早喷压燃

动态事件触发机制下二阶多智能体系统完全分布式控制

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控制理论与应用 2024年第1期41卷 11-20页

作者：邓甲王付永刘忠信陈增强南开大学人工智能学院天津300350 南开大学智能机器人技术重点实验室天津300350

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自... 详细信息

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自身的状态信息,有效避免了连续通信,减少了系统能量耗散.每个智能体的控制协议和触发函数都只用到自身的状态和邻居触发时刻的状态,不涉及邻居的实时状态信息,也不依赖通信拓扑网络的任何全局信息.利用代数图论以及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出的控制策略下,二阶多智能体系统能够实现渐近一致性,且不存在Zeno行为.仿真示例进一步验证了理论结果的有效性.

关键词：多智能体系统一致性动态事件触发控制完全分布式控制

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