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多机器人最大熵博弈协同定位算法

国防科技大学学报 2014年第2期36卷 192-198页

作者：华承昊窦丽华方浩北京理工大学自动化学院北京100081 北京理工大学复杂系统的智能控制与决策重点实验室北京100081

研究了多机器人观测到同一目标时的协同定位问题。建立了各个机器人相对观测一致程度的数学描述模型,进而提出用基于极大熵准则的最大熵博弈获取使相对观测一致程度最优的协同定位方式。针对博弈结果的多样性,相应地改变观测方程的雅克... 详细信息

研究了多机器人观测到同一目标时的协同定位问题。建立了各个机器人相对观测一致程度的数学描述模型,进而提出用基于极大熵准则的最大熵博弈获取使相对观测一致程度最优的协同定位方式。针对博弈结果的多样性,相应地改变观测方程的雅克比矩阵,推导了可适应多机器人各种博弈结果的扩展Kalman滤波协同定位算法。仿真实验表明,方法可实现机器人团队在协同定位时有选择、更高效地共享相互间的观测信息;在保证协同定位精度提高的同时有效地消除了多机器人相对观测信息间的冲突。

关键词：多机器人最大熵博弈一致相对观测协同定位扩展Kalman滤波算法

基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模再入姿态控制

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控制与决策 2014年第2期29卷 281-286页

作者：王亮刘向东盛永智北京理工大学自动化学院北京100081 北京理工大学复杂系统智能控制与决策重点实验室北京100081

针对再入飞行器鲁棒姿态控制问题,提出一种基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模控制器设计方法.首先,设计了一种时变滑模面,并在此基础上推导了相应的时变滑模控制律,其中滑模控制中切换增益通过一种自适应算法获得,消除了控制器设计过... 详细信息

针对再入飞行器鲁棒姿态控制问题,提出一种基于高阶滑模观测器的自适应时变滑模控制器设计方法.首先,设计了一种时变滑模面,并在此基础上推导了相应的时变滑模控制律,其中滑模控制中切换增益通过一种自适应算法获得,消除了控制器设计过程中对系统不确定性上界已知的要求;然后,利用高阶滑模观测器对控制器设计过程中用到的姿态角导数信息进行观测,同时能够获得系统扰动估计值,从而构造一种基于观测器的控制器形式;最后,通过仿真验证了所提出的控制算法在提高再入飞行器姿态控制精度以及系统鲁棒性方面的有效性.

关键词：再入飞行器姿态控制自适应时变滑模高阶滑模观测器

基于扰动观测器的巡航飞行器指数时变滑模控制

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宇航学报 2013年第8期34卷 1091-1099页

作者：王亮刘向东盛永智丛炳龙北京理工大学自动化学院北京100081 北京理工大学复杂系统智能控制与决策重点实验室北京100081

针对巡航飞行器非线性模型具有快时变、强耦合和高度非线性的特点,在考虑飞行过程中可能存在的气动参数以及大气密度不确定性情况下,提出了一种高精确、强鲁棒控制方法。通过将扰动观测器与指数时变滑模控制方法结合,构造了一种基于扰... 详细信息

针对巡航飞行器非线性模型具有快时变、强耦合和高度非线性的特点,在考虑飞行过程中可能存在的气动参数以及大气密度不确定性情况下,提出了一种高精确、强鲁棒控制方法。通过将扰动观测器与指数时变滑模控制方法结合,构造了一种基于扰动观测器的巡航飞行器指数时变滑模控制设计方法,并利用Lyapunov理论分析了采用该控制律后整个闭环系统的稳定性。该方法能够有效地减小采用边界层方法来处理滑模抖振问题时所引入跟踪稳态误差,提高系统控制精度。最后,通过仿真验证了所提出方法的有效性。

关键词：巡航飞行器指数时变滑模扰动观测器飞行控制鲁棒性

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基于输入成形的挠性航天器自适应滑模控制

航空学报 2013年第8期34卷 1906-1914页

作者：苗双全丛炳龙刘向东北京理工大学自动化学院北京100081 北京理工大学复杂系统智能控制与决策重点实验室北京100081

针对大型挠性航天器姿态机动过程中的振动抑制问题,提出一种输入成形(IS)与自适应滑模控制(ASMC)相结合的控制策略。该控制策略利用输入成形抑制标称挠性系统的残余振动,并通过滑模控制保证实际系统在参数不确定性和外部干扰的影响下实... 详细信息

针对大型挠性航天器姿态机动过程中的振动抑制问题,提出一种输入成形(IS)与自适应滑模控制(ASMC)相结合的控制策略。该控制策略利用输入成形抑制标称挠性系统的残余振动,并通过滑模控制保证实际系统在参数不确定性和外部干扰的影响下实现对标称系统的跟踪,解决了输入成形对参数不确定性和外部干扰的敏感性问题。进一步采用自适应技术去除了滑模切换增益对参数不确定性和干扰上界的先验性要求。仿真结果表明,在参数不确定性和外界干扰的影响下,该控制方法能够保证在完成姿态机动的同时抑制航天器的挠性振动。

关键词：输入成形滑模控制自适应控制挠性航天器振动抑制

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面向平均区域覆盖的多机器人分布式控制

控制理论与应用 2023年第3期40卷 441-449页

作者：肖凡杨庆凯周勃方浩北京理工大学自动化学院复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081

随着通信技术、传感技术和控制技术的发展,多机器人系统因其良好的鲁棒性,灵活性和可扩展性,在理论研究和工程应用中展现出广阔的前景.区域覆盖是多机器人系统典型应用之一,目前多采用维诺图分割覆盖区域并使用Lloyd算法控制机器人前往... 详细信息

随着通信技术、传感技术和控制技术的发展,多机器人系统因其良好的鲁棒性,灵活性和可扩展性,在理论研究和工程应用中展现出广阔的前景.区域覆盖是多机器人系统典型应用之一,目前多采用维诺图分割覆盖区域并使用Lloyd算法控制机器人前往维诺图细胞中心.然而传统Lloyd算法存在不平衡问题,即机器人覆盖区域面积大小不一,这降低了多机器人协作效率.针对平均区域覆盖问题,本文提出了一种改进的Lloyd算法,将维诺图中各细胞面积方差引入Lloyd算法,相应地设计了基于梯度下降法的分布式控制器.本文方法降低了维诺图中各细胞面积的方差,改善了Lloyd算法的平衡性,能够实现整个区域面积更为平均的划分与机器人对该区域的覆盖.数值仿真与无人机实物实验均验证了改进算法的有效性.

关键词：多智能体系统覆盖控制维诺图 Lloyd算法分布式控制控制系统

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基于对角步态下的液压4足机器人能耗研究

北京理工大学学报 2016年第4期36卷 399-404,416页

作者：汪首坤宗晓艳陈光荣北京理工大学自动化学院复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081

移动能耗是液压4足机器人的一项重要性能指标,因此,对不同步态参数下液压4足机器人的移动能耗分析研究具有重要意义.文中对液压4足机器人进行运动学和动力学建模,利用运动学和动力学模型,根据机构的几何关系得到液压缸运动状态.规划了... 详细信息

移动能耗是液压4足机器人的一项重要性能指标,因此,对不同步态参数下液压4足机器人的移动能耗分析研究具有重要意义.文中对液压4足机器人进行运动学和动力学建模,利用运动学和动力学模型,根据机构的几何关系得到液压缸运动状态.规划了摆线函数和三次曲线函数在对角步态下的足端轨迹,对比分析了两种足端轨迹的能量消耗,着重研究了不同步幅、步高、入地角度、周期大小、约束角度以及斜坡角度对移动能耗的影响.研究结果表明,综合考虑系统的稳定性、冲击力以及速度要求,应选择相对较大的步幅、较大的周期以及较小的入地角度,在满足跨越障碍的情况下,应选择低步高,对整个周期能耗进行考虑,应选择约束入地角度.

关键词：液压4足机器人运动学动力学对角步态移动能耗

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液体超声流量测量中的传播时间精度分析

仪器仪表学报 2012年第5期33卷 1028-1034页

作者：马立玲郭坤王军政北京理工大学自动化学院复杂系统的智能控制与决策教育部重点实验室北京100081

液体超声流量高精度测量中使用传播时间法需要精确测量绝对传播时间和相对传播时间,针对绝对传播时间的基波信号不易得到的情况,提出了一种基波信号提取方法,通过设定能量和相位约束边界保证提取基波信号的准确性,划分流速分布区间根据... 详细信息

液体超声流量高精度测量中使用传播时间法需要精确测量绝对传播时间和相对传播时间,针对绝对传播时间的基波信号不易得到的情况,提出了一种基波信号提取方法,通过设定能量和相位约束边界保证提取基波信号的准确性,划分流速分布区间根据实际测量流速自适应调整基波信号;通过仿真对影响相对传播时间精度的采样率、峰值搜索因素进行了深入分析;设计实验系统并在液压平台上对提出的方法和仿真分析进行验证,结果证明了基波信号提取方法的有效性和仿真分析的正确性。

关键词：传播时间基波信号采样率峰值搜索

基于主被动负载的负载独立口双阀节能控制系统研究

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北京理工大学学报 2016年第10期36卷 1053-1058,1064页

作者：陈光荣王军政汪首坤马立玲北京理工大学自动化学院复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081

为保证电液伺服系统控制精度高、负载能力强、频率响应快等特点,同时实现降低成本、节省能源的性能,提出了一种基于主被动负载的负载独立口双阀节能控制系统,由负载独立口双阀控制系统和节能恒压伺服泵站构成.首先从机理上建立了该组合... 详细信息

为保证电液伺服系统控制精度高、负载能力强、频率响应快等特点,同时实现降低成本、节省能源的性能,提出了一种基于主被动负载的负载独立口双阀节能控制系统,由负载独立口双阀控制系统和节能恒压伺服泵站构成.首先从机理上建立了该组合系统的数学模型,分析其静态工作点和节能性能.同时具体研究可能存在的4种复杂工况和4种控制模式.并据模型特性,设计了非线性且抗干扰较好的鲁棒自适应控制器及控制策略.最后设计实验平台进行对比实验验证该系统的可行性、控制性能和节能效果.

关键词：主被动负载负载独立口双阀节能

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基于机器学习的信息物理系统安全控制

自动化学报 2021年第6期47卷 1273-1283页

作者：刘坤马书鹤马奥运张淇瑞夏元清北京理工大学自动化学院复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081

研究了控制信号被恶意篡改的信息物理系统的安全控制问题.首先,提出一种改进果蝇优化核极限学习机算法(Kernel extreme learning machine with improved fruit fly optimization algorithm,IFOA-KELM)对攻击信号进行重构.然后,将所得重... 详细信息

研究了控制信号被恶意篡改的信息物理系统的安全控制问题.首先,提出一种改进果蝇优化核极限学习机算法(Kernel extreme learning machine with improved fruit fly optimization algorithm,IFOA-KELM)对攻击信号进行重构.然后,将所得重构信号作为系统扰动加以补偿,进而设计模型预测控制策略,并给出了使被控系统是输入到状态稳定的条件.另外,本文从攻击者角度建立优化模型得到最优攻击策略用以生成足够的受攻击数据,基于此数据,来训练改进果蝇优化核极限学习机算法.最后,使用弹簧−质量−阻尼系统进行仿真,验证了改进果蝇优化极限学习机算法和所提安全控制策略的有效性.

关键词：信息物理系统攻击信号重构核极限学习机果蝇优化算法模型预测控制