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基于死区补偿的氧调器平稳切换自抗扰控制

航空学报 2018年第5期39卷 185-196页

作者：董方酉孙青林张晓雷蒋玉新孙明玮陈增强南开大学计算机与控制工程学院天津300350

歼击机中供氧系统内的氧气气压调节系统(氧调器系统)对飞行员的飞行质量至关重要。但是氧调器系统易受飞行环境和飞行员呼吸状态等因素的影响,而且氧调器所用阀门大多含有死区,会给控制系统带来稳态误差,导致控制难度增大,一般的控制策... 详细信息

歼击机中供氧系统内的氧气气压调节系统(氧调器系统)对飞行员的飞行质量至关重要。但是氧调器系统易受飞行环境和飞行员呼吸状态等因素的影响,而且氧调器所用阀门大多含有死区,会给控制系统带来稳态误差,导致控制难度增大,一般的控制策略难以兼顾补偿较大死区和抗扰两个条件。针对此问题,建立了基于音圈电机驱动阀的氧调器系统模型,并针对模型死区特性采用了死区补偿和双限幅模块,设计了基于死区补偿的平稳切换自抗扰控制策略。仿真及对比结果表明:采用同一套控制参数,可以使氧气面罩内压强在各个呼吸频率时有效,并快速地控制在呼吸阻力容许界限以内;并且其呼吸阻力低于将死区看作扰动的一般自抗扰控制(ADRC)。同时,验证了此策略的鲁棒性和抗扰性。

关键词：自抗扰控制(ADRC) 供氧系统氧调器限幅死区补偿

基于双向分层语义模型的多源新闻评论情绪预测

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计算机研究与发展 2018年第5期55卷 933-944页

作者：张莹王超郭文雅袁晓洁南开大学计算机与控制工程学院天津300350

随着在线新闻服务的迅猛发展,用户在阅读新闻后可以非常方便地表达自己的主观情绪,有效分析和预测用户的情绪有助于新闻服务提供商为新闻用户提供更好的服务.情绪标注研究已经取得了很多优秀的成果,但仍然存在着一些问题:1)传统的方法... 详细信息

随着在线新闻服务的迅猛发展,用户在阅读新闻后可以非常方便地表达自己的主观情绪,有效分析和预测用户的情绪有助于新闻服务提供商为新闻用户提供更好的服务.情绪标注研究已经取得了很多优秀的成果,但仍然存在着一些问题:1)传统的方法将整个文档看作单词流或词袋,不能对句子间的逻辑关系进行建模,在文档中的句子间包含逻辑关系时,这些方法无法适当地表达文档的语义;2)这些方法只用了文档本身的语义,忽略了与该文档相关的其他信息源中信息,而这些信息源对该文档的语义表达也有一定的影响.为了解决这些问题,提出了一种基于多信息源的在线新闻评论双向分层语义表示模型,称为双向分层语义神经网络(bi-directional hierarchical semantic neural network,Bi-HSNN),该模型既捕获句子中词语所表达的情感,又自底向上地学习文档中句子间的逻辑关系,并利用评论、新闻和用户投票等多种信息源对在线新闻评论的情绪进行标注.在真实数据集上的一系列实验,验证了该模型的有效性.

关键词：在线新闻评论情绪标注分层语义表示多信息源神经网络

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自抗扰技术在动力翼伞轨迹跟踪控制中的应用

浙江大学学报（工学版） 2017年第5期51卷 992-999页

作者：檀盼龙孙青林陈增强南开大学计算机与控制工程学院天津300350

为了降低动力翼伞系统的非线性特性和风场干扰对轨迹跟踪控制的影响,设计基于自抗扰控制技术的轨迹跟踪控制器.根据动力翼伞系统的特性,将动力翼伞系统的轨迹跟踪控制分为水平轨迹控制通道和垂直高度控制通道,分别设计线性扩张状态观测... 详细信息

为了降低动力翼伞系统的非线性特性和风场干扰对轨迹跟踪控制的影响,设计基于自抗扰控制技术的轨迹跟踪控制器.根据动力翼伞系统的特性,将动力翼伞系统的轨迹跟踪控制分为水平轨迹控制通道和垂直高度控制通道,分别设计线性扩张状态观测器(LESO)对系统非线性扰动和外部干扰进行估计和补偿.采用零阶保持器法对线性扩张状态观测器进行离散化,提高线性扩张状态观测器对系统状态的估计效果.仿真结果表明,动力翼伞系统的线性自抗扰轨迹跟踪控制器能够克服风场的影响,达到水平方向和竖直方向的轨迹跟踪控制要求,控制效果优于广义预测控制器.

关键词：自抗扰控制(ADRC) 线性扩张状态观测器(LESO) 动力翼伞系统风场轨迹跟踪控制

室内环境下基于图像序列拓扑关系的移动机器人全局定位

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机器人 2019年第1期41卷 83-94,103页

作者：董星亮苑晶张雪波黄亚楼南开大学计算机与控制工程学院天津300071 南开大学软件学院天津300071

针对室内环境结构相似的特点,提出一种基于图像序列拓扑关系的移动机器人全局定位算法.首先,提取图像的Gist描述子,并提出一种局部极值算法,将环境划分成若干组不同的图像序列.然后,使用ESN(echo state network)对每一组图像序列在时间... 详细信息

针对室内环境结构相似的特点,提出一种基于图像序列拓扑关系的移动机器人全局定位算法.首先,提取图像的Gist描述子,并提出一种局部极值算法,将环境划分成若干组不同的图像序列.然后,使用ESN(echo state network)对每一组图像序列在时间上进行双序训练,提取鲁棒的图像序列特征,再利用空间上的双向匹配策略实现图像序列特征的匹配.最后,采用HMM(hidden Markov model)对图像序列间的拓扑关系进行建模,将移动机器人全局定位问题转化成有向无环图中最长路径求解问题,并通过实验对该图像序列划分和序列建模方法进行验证.与基于单帧图像匹配的算法、SeqSLAM算法以及Fast-SeqSLAM算法相比,该算法在室内走廊环境和办公环境中均可实现100%的定位.特别是在室内办公环境中,机器人仅需要运动0.80 m便可以对自身进行准确定位.实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性、较高的定位准确性和定位效率.

关键词：移动机器人室内定位图像序列隐马尔可夫模型

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基于HMM的动作识别结果可信度计算方法

通信学报 2016年第5期37卷 143-151页

作者：王昌海张建忠徐敬东许昱玮南开大学计算机与控制工程学院天津300350

针对当前动作识别可信度计算方法中混淆率高、不适用于迁移学习等问题,提出一种基于样本上下文信息的可信度计算方法(S-HMM,sliding windows hidden Markov model)。该方法使用隐马尔可夫模型(HMM,hidden Markov model)理论对识别结果... 详细信息

针对当前动作识别可信度计算方法中混淆率高、不适用于迁移学习等问题,提出一种基于样本上下文信息的可信度计算方法(S-HMM,sliding windows hidden Markov model)。该方法使用隐马尔可夫模型(HMM,hidden Markov model)理论对识别结果序列建模,将样本所在序列识别正确的概率作为识别结果的可信度,避免了当前可信度计算方法依赖于样本在特征空间中分布的问题。实验使用真实场景中的数据进行仿真,结果表明,与现有方法相比,该方法可将可信度混淆率降低37%左右。

关键词：动作识别隐马尔可夫模型混淆率可信度

IncPR:一种基于增量计算的并行PageRank算法

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计算机研究与发展 2016年第8期53卷 1806-1818页

作者：姜双双廖群杨愚鲁李涛南开大学计算机与控制工程学院天津300350

广泛的互联网的商业应用使PageRank算法有重要地位.网络规模不断地增大,同时网络变化带来的时效性要求,也使PageRank计算对计算资源的要求不断地提高.为降低该问题对计算资源的消耗水平,降低计算成本,一种基于增量计算思想的PageRank算... 详细信息

广泛的互联网的商业应用使PageRank算法有重要地位.网络规模不断地增大,同时网络变化带来的时效性要求,也使PageRank计算对计算资源的要求不断地提高.为降低该问题对计算资源的消耗水平,降低计算成本,一种基于增量计算思想的PageRank算法:IncPR被提出.IncPR通过重用已有的结果,增量地获得数据变化后的结果.该算法在并行计算环境中,能够有效地降低计算量,缩短计算时间.理论分析表明,该算法计算结果的误差范围与蒙特卡罗PageRank算法相当,其时间复杂度优于其他已有的相关算法,且不引入额外的存储开销.在分布式集群Hama上进行的实验验证了理论分析的结果,IncPR在得到与蒙特卡罗PageRank算法同等(甚至更高)结果精度的情况下,显著地降低了计算量.

关键词： PageRank Web数据挖掘增量计算蒙特卡罗算法并行与分布式处理

室内环境下基于平面与线段特征的RGB-D视觉里程计

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机器人 2018年第6期40卷 921-932页

作者：董星亮苑晶黄枢子杨少坤张雪波孙凤池黄亚楼南开大学计算机与控制工程学院天津300071 南开大学软件学院天津300071

针对室内环境的结构特点,提出一种使用平面与线段特征的RGB-D视觉里程计算法.首先根据RGB-D扫描点的法向量对3D点云进行聚类,并使用随机抽样一致(RANSAC)算法对每簇3D点集进行平面拟合,抽取出环境中的平面特征;随后利用边缘点检测算法... 详细信息

针对室内环境的结构特点,提出一种使用平面与线段特征的RGB-D视觉里程计算法.首先根据RGB-D扫描点的法向量对3D点云进行聚类,并使用随机抽样一致(RANSAC)算法对每簇3D点集进行平面拟合,抽取出环境中的平面特征;随后利用边缘点检测算法分割出环境中的边缘点集,并提取出环境中的线段特征;然后提出一种基于平面与线段几何约束的特征匹配算法,完成特征之间的匹配.在平面与线段特征匹配结果能提供充足的位姿约束的条件下,利用特征之间的匹配关系直接求解RGB-D相机的位姿;若不能,则利用匹配线段的端点以及线段点集来实现RGB-D相机位姿的估计.在TUM公开数据集中的实验证明了选择平面与线段作为环境特征可以提升视觉里程计估计和环境建图的精度.特别是在fr3/cabinet数据集中,本文算法的旋转、平移的均方根误差分别为2.046?/s、0.034 m/s,要显著优于其他经典的视觉里程计算法.最终将本文系统应用到实际的移动机器人室内建图中,系统可以建立准确的环境地图,且系统运行速度可以达到3帧/s,满足实时处理的要求.

关键词：视觉里程计同时定位与建图移动机器人平面分割

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基于实时多任务操作系统的动力翼伞系统设计

计算机工程与应用 2019年第16期55卷 227-234页

作者：郭林孙青林陈赛陈增强贾洪琛南开大学计算机与控制工程学院

为了确保动力翼伞控制器的多功能实现及其系统稳定运行,设计了一种基于实时操作系统μC/OS-III的动力翼伞控制系统。系统基于Cortex-M4内核的微控制器STM32F407IGT6和Cortex-M3内核的微控制器STM32F103VCT6硬件平台,采用μC/OS-III系统... 详细信息

为了确保动力翼伞控制器的多功能实现及其系统稳定运行,设计了一种基于实时操作系统μC/OS-III的动力翼伞控制系统。系统基于Cortex-M4内核的微控制器STM32F407IGT6和Cortex-M3内核的微控制器STM32F103VCT6硬件平台,采用μC/OS-III系统实现了飞行模式选择、GPS采集、控制量计算、地面站交互、舵机位置采集、横向控制、纵向控制和系统信息读写等任务。详细介绍了系统总体构成以及软硬件实现方法。实验表明,采用μC/OS-III对动力翼伞系统进行实时多任务管理,可以最大化利用CPU资源,提高系统的运行效率,增强系统的稳定性和实时性。

关键词：动力翼伞系统轨迹跟踪控制实时多任务 μC/OS-III 嵌入式系统

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基于背景建模的桥式吊车负载摆角测量算法

控制工程 2019年第9期26卷 1613-1619页

作者：许鹏方勇纯陈鹤计算机与控制工程学院南开大学

传统的桥式吊车摆角测量装置安装于吊车系统内部,多为采用电位器或光电编码器等方法进行检测的接触式测量装置,具有机械结构复杂、独立性差等缺点。算法将视觉引入桥式吊车摆角测量中,利用计算机视觉的方法实现负载摆角的非接触测量。同... 详细信息

传统的桥式吊车摆角测量装置安装于吊车系统内部,多为采用电位器或光电编码器等方法进行检测的接触式测量装置,具有机械结构复杂、独立性差等缺点。算法将视觉引入桥式吊车摆角测量中,利用计算机视觉的方法实现负载摆角的非接触测量。同时,为了提高负载识别的准确性以及算法运行的实时性,利用背景建模结合背景减除的方法进行运动负载的快速识别。经过实验,算法能够准确、快速地识别运动负载,并对负载摆角进行准确计算,实验效果良好。特别的,算法无需考虑负载的几何形状和质量分布,对于各类负载均能实现准确的摆角测量,非常适用于实际工业吊车系统。

关键词：桥式吊车背景建模运动目标检测背景减除摆角辨识