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自由漂浮空间机器人捕获翻滚目标的力-位-型融合控制方法

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宇航学报 2024年第6期45卷 958-969页

作者：梁斌徐文福王学谦闫磊清华大学自动化系北京100084 启元实验室北京100095 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院深圳518055 深圳清华大学国际研究生院深圳518055

翻滚目标捕获过程中,空间机器人的运动会对基座产生扰动、接触过程的冲击碰撞容易产生安全风险。因此,为了在捕获翻滚目标的同时抑制空间机械臂对基座的扰动和对目标的碰撞冲击,提出一种自由漂浮空间机器人力-位-型融合控制方法。首先... 详细信息

翻滚目标捕获过程中,空间机器人的运动会对基座产生扰动、接触过程的冲击碰撞容易产生安全风险。因此,为了在捕获翻滚目标的同时抑制空间机械臂对基座的扰动和对目标的碰撞冲击,提出一种自由漂浮空间机器人力-位-型融合控制方法。首先将自由漂浮空间机器人的非完整冗余性、运动冗余性表征为型空间,构建由末端位姿、型状态组合的广义状态空间并建立系统的运动学和动力学模型;通过优化基座与机械臂的位-型及零空间运动,减小机械臂抓捕运动在基座产生的扰动;通过优化基座、机械臂与翻滚目标的相对位-型,减小碰撞冲击力在基座产生的姿态扰动。给定最优位-型及末端操作力,基于阻抗控制原理及零空间投影策略,实现多优先级力-位-型融合控制。最后,开展了空间机器人捕获翻滚目标的典型任务仿真,结果表明通过力-位-型融合优化与控制方法可以有效减小空间机器人捕获过程产生的基座扰动。

关键词：在轨捕获翻滚目标空间机器人多目标优化力-位-型融合控制

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基于多传感器的智能调频监测系统设计

基于多传感器的智能调频监测系统设计

基于MEMS的量热式传感器气体流量测量的模型研究

2023中国自动化大会

作者：侯建勤上海工业自动化仪表研究院有限公司

针对高端装备和机械设备在工作过程中状态有效监测的难点,本文提出了一套基于多传感器的智能调频监测系统。通过智能调频的方式采集装备不同程度的物理量变化特性,并现场预警,既支撑关键机械装备的健康评估、预测维护和故障诊断等功能分... 详细信息

针对高端装备和机械设备在工作过程中状态有效监测的难点,本文提出了一套基于多传感器的智能调频监测系统。通过智能调频的方式采集装备不同程度的物理量变化特性,并现场预警,既支撑关键机械装备的健康评估、预测维护和故障诊断等功能分析,又提高设备运行可靠性、延长设备使用寿命、提高安全生产水平、降低运维成本,并助力工业企业实现智慧化运维。掘进装备现场使用表明,整个系统设计合理,性能稳定,不但满足掘进装备的自身状态感知和掘进环境的实时状态感知分析要求,也为平台对装备的健康评估、预测维护和故障诊断等功能提供有效的数据支撑,具有较高的推广价值。

关键词：智能调频采集终端预处理数据分析有效特征值傅里叶变换数据校准固件更新

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 111-119页

作者：孙宏军徐浩文丁红兵刘雨航天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感... 详细信息

气体流量测量广泛应用于呼吸监测、管道运输等领域。本研究细致分析了MEMS量热式传感器温度一维分布模型中的热边界层参数,进行了相应的经验修正。并且在温度一维分布模型的基础上,针对具有两对上下游测温电阻芯片结构的MEMS量热式传感器,提出了一种新的传感器输出电压关于气体流量的半修正理论模型。该理论模型能够适用于不同类型的单介质气体。同时,开展了N_(2)、CO_(2)流量测量实验,与理论模型进行对比,证明所提出的理论模型可以正确预测不同气体介质的流量,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.15%。此外,结合理论分析,提出了一种高精度,拟合形式简单、针对确定气体适用性更好的测量模型,其中针对CO_(2)测量介质的均方根误差为0.05%。

关键词： MEMS 量热式流量传感器温度1D分布模型热边界层气体流量测量

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深度多模态不确定度的短视频事件检测方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 36-45页

作者：苏育挺王富铕井佩光天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

随着短视频的快速发展,短视频事件检测任务受到越来越多的关注。现有短视频事件检测研究普遍采用深度神经网络来获得确定的检测结果,但是网络忽略了不确定度的影响从而导致错误的预测结果也会产生过度置信的决策。为了解决上述问题,本... 详细信息

随着短视频的快速发展,短视频事件检测任务受到越来越多的关注。现有短视频事件检测研究普遍采用深度神经网络来获得确定的检测结果,但是网络忽略了不确定度的影响从而导致错误的预测结果也会产生过度置信的决策。为了解决上述问题,本文提出了一个深度多模态不确定度网络的短视频事件检测方法。首先,该方法在传统域分离网络中嵌入变分层,用来获得预测分布;然后,将视觉模态信息和音频模态信息输入到网络中,利用该方法所构建的独立性和相关性损失可以获得包含不确定度的音频模态共、私有域预测分布以及视觉模态共、私有域预测分布;最后,提出了一个不确定度判别法则用来筛选4个域的预测分布,从而得到最终的预测结果。在公开数据集(UCF-101与HMDB51)和新构建的短视频事件检测数据集上进行了实验。实验结果表明,面对不同的深度分类方法以及不同的数据集,本文方法不仅有着更高的分类准确率,还可以对输出结果进行不确定度估计,针对音频的干扰也具有较强的鲁棒性。

关键词：深度神经网络短视频事件检测域分离网络变分层模态不确定度

基于双路射频指纹卷积神经网络与特征融合的雷达辐射源个体识别

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3238-3245页

作者：肖易寒王博煜于祥祯蒋伊琳哈尔滨工程大学先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨150000 上海无线电设备研究所上海201100

为实现雷达辐射源个体识别不受信号参数、调制方式的影响,该文提出基于双路射频指纹卷积神经网络(Dual RFF-CNN2)和特征融合的雷达辐射源个体识别方法。首先从接收的射频信号中提取原始I/Q(Raw-I/Q)信号;其次分别对Raw-I/Q两路信号进行... 详细信息

为实现雷达辐射源个体识别不受信号参数、调制方式的影响,该文提出基于双路射频指纹卷积神经网络(Dual RFF-CNN2)和特征融合的雷达辐射源个体识别方法。首先从接收的射频信号中提取原始I/Q(Raw-I/Q)信号;其次分别对Raw-I/Q两路信号进行轴向积分双谱(AIB)和围线积分双谱(SIB)降维以构建双谱积分矩阵;最后将Raw-I/Q信号及双谱积分矩阵共同送入Dual RFF-CNN2网络并进行特征融合以实现雷达辐射源个体识别。实验结果表明,该方法具有较高的识别准确率,提取的“指纹特征”具备稳定性、鲁棒性。

关键词：雷达辐射源个体识别双路射频指纹卷积神经网络特征融合指纹特征原始I/Q信号

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基于全驱系统理论的航天器姿轨预设性能控制

航空学报 2024年第1期45卷 13-28页

作者：刘明范睿超邱实曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度... 详细信息

针对航天器对空间目标近距离绕飞背景下的姿轨一体化控制任务,考虑惯量参数不确定性与轨道摄动的影响,提出一种基于全驱系统参数化方法与自适应神经网络的预设性能控制方法。基于Lie群SE(3)描述刚体航天器近距离绕飞空间目标的六自由度运动,建立精确且简洁的航天器姿轨一体化误差动力学模型;通过引入指数形式的预设性能函数,先验定量地约束航天器姿轨状态误差的动态和稳态过程;考虑到航天器相对运动模型的非线性特性,设计了基于全驱系统方法的反馈控制项,使闭环系统成为具有可配置特征结构的常线性系统,降低了后续控制器设计难度;进一步设计了包括自适应神经网络项的积分滑模控制器,以实现存在惯量不确定性和轨道摄动情况下的航天器高精度一体化控制;此外,利用改进粒子群算法进一步优化控制器参数,提高了控制器的工程应用性。数值模拟结果显示,在所提出的控制方法作用下,能够实现高精度姿轨一体绕飞,航天器状态轨迹始终处于预设性能包络内且控制输出无明显抖振,证明了所设计控制器的有效性和可应用性。

关键词：全驱系统方法 Lie群SE(3) 航天器姿轨一体化控制预设性能控制改进粒子群优化

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工业通信:现在和可预见的未来

自动化仪表 2024年第5期45卷 1-9,14页

作者：彭瑜上海工业自动化仪表研究院有限公司上海200233 PLCopen中国组织北京100011

在现代的生产环境中,工业通信的基本任务就是实现各系统之间数据和信息的无缝和无障碍流动。围绕这一目标,工业通信的发展和创新主要包括:如何实现以太网的一网到底,让以太网延伸至现场通信,并确保以太网实现实时通信和非实时通信在时... 详细信息

在现代的生产环境中,工业通信的基本任务就是实现各系统之间数据和信息的无缝和无障碍流动。围绕这一目标,工业通信的发展和创新主要包括:如何实现以太网的一网到底,让以太网延伸至现场通信,并确保以太网实现实时通信和非实时通信在时间尺度和数据量的协调和平衡,为不同传输要求的网络数据提供所需的确定性保证;使通信成为横向数据交换和纵向数据交换的手段和具有语义属性的信息交换的高效工具。环绕这一主题,着重展开对工业通信现在和可预见未来的概述。

关键词：工业通信现场总线工业以太网单对双绞线以太网先进物理层开放式产品通信统一架构资产管理壳工业数字化转型数据存取模型数据存取互操作性

基于模糊反馈线性化和自适应扩张状态观测器的USM六自由度镇定控制

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仪器仪表学报 2024年第5期45卷 311-318页

作者：孙非崔特曹宇赫任超天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

水下游动机械臂(USM)作为一种新型的水下机器人,其镇定控制对于水下观测和作业任务的顺利完成具有重要意义。针对USM六自由度镇定控制时,其模型难以准确建立、水流等外部扰动难以观测和6个维度的控制器参数整定困难等问题,提出了一种基... 详细信息

水下游动机械臂(USM)作为一种新型的水下机器人,其镇定控制对于水下观测和作业任务的顺利完成具有重要意义。针对USM六自由度镇定控制时,其模型难以准确建立、水流等外部扰动难以观测和6个维度的控制器参数整定困难等问题,提出了一种基于模糊反馈线性化和自适应扩张状态观测器的控制方法。首先建立了USM的动力学模型;其次,考虑到USM强非线性和强耦合性的特点,对动力学模型反馈线性化后设计了PD控制器,并引入了模糊控制逻辑调整控制器的参数;同时为减少建模误差和实际水下环境存在各种不确定干扰对控制效果的影响,设计了一种自适应扩张状态观测器来实时补偿模型的不准确性和外扰。最终,在湖中实验测得,所提方案6维均方根误差(RMSE)为0.425 2、0.166 8、0.168 5、0.267 4、0.117 4、1.003 3,较之传统方案有明显的提升,证明了所提方案的有效性。

关键词：水下游动机械臂(USM) 反馈线性化模糊控制自抗扰自适应扩张状态观测器

考虑几何非线性的正交各向异性层合板随机振动响应数值解

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机械工程学报 2024年第2期60卷 224-233页

作者：张玄刘源侯耀东张承双尹维龙邓清扬哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 西安航天复合材料研究所西安710025

为提高卫星用复合材料结构随机振动响应的分析精度,充分考虑结构几何非线性特征,提出正交各向异性中厚板的非线性随机振动响应数值求解方法。首先,基于一阶剪切变形理论建立矩形中厚板的运动方程。然后,采用伽辽金法和摄动法求得层合板... 详细信息

为提高卫星用复合材料结构随机振动响应的分析精度,充分考虑结构几何非线性特征,提出正交各向异性中厚板的非线性随机振动响应数值求解方法。首先,基于一阶剪切变形理论建立矩形中厚板的运动方程。然后,采用伽辽金法和摄动法求得层合板结构的非线性固有频率。在此基础上,结合等效线性化法和虚拟激励法推导得到三种边界条件下正交各向异性中厚板的非线性随机振动响应数值解。采用提出的非线性随机振动数值解法,结合具体实例分析卫星用复合材料中厚板的随机响应特性,结果表明,采用线性化方法和非线性化方法求解中厚板随机振动响应的结果存在很大差异,非线性方法可显著提高随机振动响应数值求解的精度;外加激励较小时,相同的弯曲边界条件下,不同平面边界条件对随机振动响应的功率谱密度和均方根影响较小,而外加激励较大时不同平面边界条件对随机振动响应的影响显著。提出非线性随机振动响应求解方法为卫星结构动力学分析提供了新的研究思路和研究方法,具有重要的理论研究和工程应用价值。

关键词：几何非线性正交各向异性层合板随机振动中厚板数值解