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基于预设性能的导弹拦截鲁棒智能制导律

宇航学报 2024年第5期45卷 753-761页

作者：闫天程昊宇高萌靖郭雨岩许斌西北工业大学无人系统技术研究院西安710072 华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641 西北工业大学自动化学院西安710072

针对具有模型不确定性的导弹拦截问题,研究了结合预设性能控制的复合学习方法。首先,建立了导弹拦截的制导控制一体化模型。为了保证对双方脱靶量的约束,基于预设性能函数来保证跟踪性能。考虑系统中的模型不确定性,为了提高系统在不确... 详细信息

针对具有模型不确定性的导弹拦截问题,研究了结合预设性能控制的复合学习方法。首先,建立了导弹拦截的制导控制一体化模型。为了保证对双方脱靶量的约束,基于预设性能函数来保证跟踪性能。考虑系统中的模型不确定性,为了提高系统在不确定性下的精度,构造了一种复合学习律来在线估计系统的未知非线性函数。最后,通过Lyapunov分析,证明了系统的稳定性。经过仿真验证,所提出的算法可保证成功拦截目标,并能保证跟踪误差在规定的性能曲线之内,证明了该算法的有效性。

关键词：预设性能控制复合学习方法导弹拦截制导控制一体化模型不确定性

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医用镁合金性能及其合金化改善途径研究进展

复合材料学报 2024年第2期41卷 640-655页

作者：石尘尘苑克真高冬芳乔阳济南大学机械工程学院济南250022 山东大学第二医院基础医学研究所济南250033

医用镁合金耐腐蚀性能和强度相较于传统医用金属材料较差,严重限制了其在医疗器械领域中的应用。研究表明,合金化可以显著改善医用镁合金的性能,但是由于不同合金元素的加入对镁合金力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性的影响不同,并且元... 详细信息

医用镁合金耐腐蚀性能和强度相较于传统医用金属材料较差,严重限制了其在医疗器械领域中的应用。研究表明,合金化可以显著改善医用镁合金的性能,但是由于不同合金元素的加入对镁合金力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性的影响不同,并且元素对合金的改善效果也存在差异。因此,研究不同元素的添加对医用镁合金性能影响具有重要的意义。本文首先综述了近年来对镁基合金力学性能、腐蚀降解性能及其生物相容性的综合研究,其次分析了镁基合金在添加了不同合金元素下的性能差异,并针对合金化后医用镁基合金材料的局限性,提出了未来发展建议,期望为今后的临床应用提供宝贵经验。

关键词：医用镁合金合金化元素力学性能耐腐蚀性能生物相容性研究进展

基于MTF-CNN的三相光伏并网逆变器IGBT故障诊断

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电源学报 2024年

作者：董唯光王宁张周卫郎雄飞兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州交通大学LNG低温装备及自动化研究所

IGBT是光伏逆变器的核心部件，其稳定性和可靠性对逆变器的正常运行至关重要。因此通过对光伏并网逆变器的故障诊断来确保发电系统的安全和稳定运行就显得极为重要。针对三相光伏并网两电平逆变器IGBT常见的单管开路故障，提出一种基于M... 详细信息

IGBT是光伏逆变器的核心部件，其稳定性和可靠性对逆变器的正常运行至关重要。因此通过对光伏并网逆变器的故障诊断来确保发电系统的安全和稳定运行就显得极为重要。针对三相光伏并网两电平逆变器IGBT常见的单管开路故障，提出一种基于MTF-CNN的三相光伏并网逆变器IGBT开路的故障诊断方法。在Matlab2018b/Simulink上搭建三相光伏并网逆变器的仿真模型，模拟几种IGBT的开路故障，采集逆变器输出的故障电流信号作为一维时域信号，利用MTF将其转化为二维图像作为2D-CNN的数据集并进行训练，完成故障的检测与诊断。实验结果表明，该方法具有较强的抗干扰能力，相较于其他传统方法，诊断速度较快，准确性更高。

关键词：故障诊断马尔可夫变迁场(MTF) 卷积神经网络(CNN) IGBT

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航天器姿态稳定强化学习鲁棒最优控制方法

航空学报 2024年第1期45卷 51-65页

作者：肖冰张海朝西北工业大学自动化学院西安710072

针对外部干扰力矩作用下的刚体航天器姿态稳定最优控制问题,提出了一种在线强化学习的智能鲁棒控制方法。该方法基于自适应动态规划框架,设计单Critic神经网络在线地学习无干扰作用的航天器的最优姿态控制律,并设计一种新的自适应律在... 详细信息

针对外部干扰力矩作用下的刚体航天器姿态稳定最优控制问题,提出了一种在线强化学习的智能鲁棒控制方法。该方法基于自适应动态规划框架,设计单Critic神经网络在线地学习无干扰作用的航天器的最优姿态控制律,并设计一种新的自适应律在线估计Critic神经网络的权值,实现了近似最优的控制性能。在学习的近似最优控制律的基础上,嵌入鲁棒控制量,形成鲁棒智能控制器,并应用Lyapunov理论证明了闭环姿态控制系统是一致最终有界稳定的,且Critic神经网络的权值估计误差是收敛的。相比于采用Actor-Critic神经网络结构的自适应动态规划方法,该方法一方面削弱了对持续激励条件的依赖,另一方面降低了计算复杂度,并保证了姿态稳定控制性能对外部干扰具有较强的鲁棒性。

关键词：航天器姿态控制强化学习自适应动态规划外部干扰鲁棒性

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基于改进ORB的视觉里程计算法

控制与决策 2024年第3期39卷 819-826页

作者：翁剑鸿雷群楼陶杰鲁仁全广东工业大学自动化学院广州510006

ORB-SLAM 2因高斯金字塔离散、量化尺度的因素,易造成尺度量化误差.针对这一缺陷,提出孪生过滤器算法.通过在对数极坐标系下进行描述子构造,减少其量化误差,并在同层金字塔中构造笛卡尔坐标系下孪生描述子,利用该描述子距离实现过滤,从... 详细信息

ORB-SLAM 2因高斯金字塔离散、量化尺度的因素,易造成尺度量化误差.针对这一缺陷,提出孪生过滤器算法.通过在对数极坐标系下进行描述子构造,减少其量化误差,并在同层金字塔中构造笛卡尔坐标系下孪生描述子,利用该描述子距离实现过滤,从而提高特征点的尺度不变性,增强其匹配准确率.同时,针对ORB-SLAM 2的四叉树算法过度追求离散度而忽略特征点质量问题这一情况,提出深度有限四叉树算法.利用特征点提取阈值以及特征点所在金字塔层进行自适应深度阈值设置,减小弱特征点区域的划分次数,从而减少弱特征点提取数目.实验表明,所提出算法能够有效提高特征点离散度、正确匹配特征点数目和匹配精度,具有更高的轨迹精度.

关键词：视觉里程计四叉树算法孪生过滤器离散度 ORB-SLAM 2

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轻量化视觉定位技术综述

中国图象图形学报 2024年第10期29卷 2880-2911页

作者：叶翰樵刘养东申抒含中国科学院大学人工智能学院北京100049 中国科学院自动化研究所北京100190

视觉定位旨在从已知的三维场景中恢复当前观测图像的相机位姿。视觉定位技术具备低成本、高精度和易于集成等优势,是实现计算设备与真实世界建立智能交互过程的关键技术之一,如今获得了混合现实、自动驾驶等应用领域的广泛关注。作为计... 详细信息

视觉定位旨在从已知的三维场景中恢复当前观测图像的相机位姿。视觉定位技术具备低成本、高精度和易于集成等优势,是实现计算设备与真实世界建立智能交互过程的关键技术之一,如今获得了混合现实、自动驾驶等应用领域的广泛关注。作为计算机视觉领域长期探索的基础任务之一,视觉定位方法至今已取得显著的研究进展,然而现有方法普遍存在计算开销和存储占用过大等不足,这些问题导致视觉定位在移动端的高效部署和场景模型的更新维护方面存在困难,并因此在很大程度上限制着视觉定位技术的实际应用。针对这一问题,部分研究工作开始聚焦于推动视觉定位技术的轻量化发展。轻量化视觉定位旨在研究更加高效的场景表达形式及其视觉定位方法,目前正逐渐成为视觉定位领域重要的研究方向。本文首先回顾早期视觉定位框架,随后从场景表达形式的角度对具备轻量化特性的现有视觉定位研究工作进行分类。在各个方法类别下,分析总结其特点优势、应用场景和技术难点,并同时介绍代表性成果。进一步地,本文对部分轻量化视觉定位的代表性方法在常用室内外数据集上的性能表现进行对比分析,评估指标主要包含离线建图的用时、场景地图的存储占用和定位精度3个维度。现有的轻量化视觉定位技术仍然面临着诸多的难题与挑战,场景模型的表达能力、定位方法的泛化性与鲁棒性尚存在较大的提升空间。最后,本文对轻量化视觉定位未来的发展趋势进行分析与展望。

关键词：视觉定位相机位姿估计三维场景表达轻量化地图特征匹配场景坐标回归位姿回归

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高速直升机过渡模态鲁棒自适应姿态控制

航空学报 2024年第9期45卷 240-253页

作者：仇钰清李俨郎金溪刘育衔王重西北工业大学自动化学院西安710129

高速直升机过渡模态具有典型的操纵冗余与控制非仿射特点,同时气动干扰与不确定性对控制效能矩阵的显著影响进一步增加了姿态控制设计难度。为此,本文针对高速直升机过渡模态的姿态控制问题,提出一种鲁棒自适应控制架构。首先,根据高速... 详细信息

高速直升机过渡模态具有典型的操纵冗余与控制非仿射特点,同时气动干扰与不确定性对控制效能矩阵的显著影响进一步增加了姿态控制设计难度。为此,本文针对高速直升机过渡模态的姿态控制问题,提出一种鲁棒自适应控制架构。首先,根据高速直升机动力学模型,利用操纵功效分析其舵面操纵特性,设计过渡模态的姿态控制策略。在此基础上,提出一种基于自适应滤波增量非线性动态逆的角速度控制器,快速补偿控制效能矩阵不确定性与角加速度测量/估计误差的不利影响。随之,结合高速直升机共轴双旋翼与尾翼的变权限控制特性,设计基于控制权重系数的增量分配策略,保证过渡模态下直升机操纵模式与固定翼操纵模式的平滑转换。最后,与传统增量非线性动态逆方法进行比较,结果表明,所提出的姿态控制器具有更好的控制性能与鲁棒性。

关键词：高速直升机过渡模态姿态控制自适应控制增量非线性动态逆控制

考虑信息年龄的无人机辅助智能交通系统计算卸载优化

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 934-943页

作者：钟伟锋黄旭民康嘉文谢胜利广东工业大学自动化学院广州510006

该文考虑无人机(UAV)交通监测与移动边缘计算(MEC)技术结合的智能交通系统。为了保障系统中数据时效性并且降低系统能耗,提出计及信息年龄(AoI)的UAV计算卸载优化方法。首先,建立UAV辅助的MEC系统模型,允许MEC服务器缓存常用的应用程序... 详细信息

该文考虑无人机(UAV)交通监测与移动边缘计算(MEC)技术结合的智能交通系统。为了保障系统中数据时效性并且降低系统能耗,提出计及信息年龄(AoI)的UAV计算卸载优化方法。首先,建立UAV辅助的MEC系统模型,允许MEC服务器缓存常用的应用程序并为UAV提供计算卸载,以支持UAV执行交通监测任务。通过联合优化UAV任务卸载决策、UAV上下行通信带宽分配以及被卸载任务的计算资源分配,最小化所有UAV与MEC服务器的总能耗,同时满足AoI与资源容量等约束条件。其次,系统能耗最小化问题是混合整数非凸优化问题,因此采用离散化和线性化手段,快速获得问题的近似最优解,并设计离散点生成算法来调节近似误差。最后,仿真结果表明,即使对于大型的非凸问题,所提方法也能够快速得到近似最优解,并且可以在不同的任务场景中满足AoI等约束条件,最大限度降低系统能耗。仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词：移动边缘计算智能交通系统无人机信息年龄能耗优化

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永磁同步电机初始位置辨识方法研究与进展

航空学报 2024年第3期45卷 61-76页

作者：马瑞卿陈鹏西北工业大学自动化学院西安710129

随着飞机电气化进程的不断推进,永磁同步电机(PMSMs)因为优异的性能被广泛地应用于机上各种电驱动系统。而在电机矢量控制的诸多技术中,精确的转子初始位置辨识对其平稳起动与最大转矩运行意义重大。在对各种初始位置辨识方法进行分析... 详细信息

随着飞机电气化进程的不断推进,永磁同步电机(PMSMs)因为优异的性能被广泛地应用于机上各种电驱动系统。而在电机矢量控制的诸多技术中,精确的转子初始位置辨识对其平稳起动与最大转矩运行意义重大。在对各种初始位置辨识方法进行分析和归纳后,从有位置传感器与无位置传感器2个方向,对永磁同步电机初始位置辨识方法进行了全面综述。首先,把有位置传感器的初始位置辨识方法总结为转子静止型与转子微动型2种,比较了各种有位置传感器辨识方法的异同点;然后,根据注入信号是否连续,将无位置传感器的转子初始位置辨识方法划分为高频电压注入法和脉冲电压注入法2大类,并选择脉振高频电压注入法对转子初始位置辨识效果进行了验证;最后,对永磁同步电机初始位置辨识方法的发展趋势进行了展望。

关键词：永磁同步电机初始位置辨识高频电压注入法脉冲电压注入法