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无人机集群分布式跟踪抗扰控制设计与实验验证

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 2093-2103页

作者：鲜斌王印鑫王岭天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津航海仪器研究所天津300451

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE... 详细信息

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE)的鲁棒控制算法,用于补偿未知外界扰动的影响,提高了无人机编队系统的鲁棒性;然后,基于Lyapunov分析的方法,证明了无人机编队系统协同误差全局渐近收敛,以及位置跟踪误差半全局渐近收敛;最后,在四旋翼无人机编队实验平台上进行了无风扰和有风扰条件下无人机集群轨迹跟踪实验,并与常规滑模控制算法进行了性能对比实验。实验结果表明,所设计的控制律可以实现多无人机的协同轨迹跟踪,且具有较强的抗外界干扰能力。

关键词：控制科学与工程无人机集群分布式跟踪控制协同控制抗扰控制实验验证

引入ESO的永磁超环面电机无模型预测电流控制

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北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1085-1096页

作者：刘欣王正阳王晓远天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

为改善无差拍预测电流控制(DPCC)对永磁超环面电机系统参数的依赖性,研究了引入扩张状态观测器(ESO)的永磁超环面电机无模型预测电流控制(MFPCC-ESO)策略。根据永磁超环面电机的复合转子结构,引入自转运动影响系数与磁势系数,在旋转坐... 详细信息

为改善无差拍预测电流控制(DPCC)对永磁超环面电机系统参数的依赖性,研究了引入扩张状态观测器(ESO)的永磁超环面电机无模型预测电流控制(MFPCC-ESO)策略。根据永磁超环面电机的复合转子结构,引入自转运动影响系数与磁势系数,在旋转坐标系下建立该电机的时变数学模型;利用永磁超环面电机系统的输入与输出,建立该电机具有时变比例因子的超局部模型,同时引入ESO对超局部模型的干扰部分进行实时估计,并利用朱利稳定判据证明了ESO的稳定性;结合延时补偿的DPCC预测得到参考电压矢量,从而实现永磁超环面电机的MFPCC-ESO策略。对参数匹配和失配下永磁超环面电机MFPCC-ESO策略与DPCC策略进行对比分析,仿真结果表明:MFPCC-ESO策略下的永磁超环面电机具有优越的动态和稳态性能及强鲁棒性,同时该控制策略还能有效降低永磁超环面电机的输出波动。

关键词：超环面电机超局部模型无模型预测电流控制扩张状态观测器

利用自适应融合和混合锚检测器的遥感图像小目标检测算法

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电子与信息学报 2024年第7期46卷 2942-2951页

作者：王坤丁麒龙中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对遥感图像背景噪声多,小目标多且密集排列,以及目标尺度分布广导致的遥感图像小目标难以检测的问题,该文提出一种根据不同尺度的特征信息自适应融合的混合锚检测器AEM-YOLO。首先,提出了一种结合目标宽高信息以及尺度宽高比信息的二... 详细信息

针对遥感图像背景噪声多,小目标多且密集排列,以及目标尺度分布广导致的遥感图像小目标难以检测的问题,该文提出一种根据不同尺度的特征信息自适应融合的混合锚检测器AEM-YOLO。首先,提出了一种结合目标宽高信息以及尺度宽高比信息的二坐标系k-means聚类算法,生成与遥感图像数据集匹配度较高的锚框。其次,设计了自适应增强模块,用于解决不同尺度特征之间的直接融合导致的信息冲突,并引入更低特征层沿自底向上的路径传播小目标细节信息。通过混合解耦检测头的多任务学习以及引入尺度引导因子,可以有效提高对宽高比大的目标召回率。最后,在DIOR数据集上进行实验表明,相较于原始模型,AEM-YOLO的AP提高了7.8%,在小中大目标的检测中分别提高了5.4%,7.2%,8.6%。

关键词：遥感图像深度学习目标检测检测头自适应融合锚框

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基于全向轮的排管电缆巡检机器人建模及仿真

系统仿真学报 2024年第9期36卷 2100-2112页

作者：苑朝张耀赵亚冬徐大伟苑晶翟永杰华北电力大学自动化系河北保定071003 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京100190 南开大学人工智能学院天津300071

针对地下排管电缆内部空间狭小密闭,人工无法巡检,现有管道机器人无法适应排管电缆这一特殊环境的问题,设计了一款小型化、紧凑型且能够在已敷设电缆的地下排管内实现运行的排管电缆巡检机器人,用以对排管内壁及电缆工况进行检测。根据... 详细信息

针对地下排管电缆内部空间狭小密闭,人工无法巡检,现有管道机器人无法适应排管电缆这一特殊环境的问题,设计了一款小型化、紧凑型且能够在已敷设电缆的地下排管内实现运行的排管电缆巡检机器人,用以对排管内壁及电缆工况进行检测。根据工况需求,建立机器人整体三维模型。分析全向轮速度与系统速度的映射关系,分析机器人在排管内部的变径支撑能力和牵引力大小,建立数学模型。仿真结果表明:该机器人能够在敷设电缆型号为YJLV22-3×300的地下排管内直行通过,且能进行姿态调整,避过障碍物继续直行,完成巡检任务。仿真结果与理论计算基本一致,验证了动力学模型的正确性。

关键词：管道机器人排管电缆全向轮动力学 ADAMS仿真

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基于YOLO轻量化的多模态行人检测算法

图学学报 2024年第1期45卷 35-46页

作者：苑朝赵亚冬张耀王嘉璇徐大伟翟永杰朱松松华北电力大学自动化系河北保定071003 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京100190 天津新松智能科技有限公司天津301800

针对低光照环境下行人检测精度低和模型参数量大的问题,基于YOLO框架,提出一种轻量化的多模态行人检测算法EF-DEM-YOLO。采用轻量的ES-MobileNet作为主干特征提取网络,并在该网络中引入ECA和SE-ECA注意力机制模块,增强重要的通道特征,... 详细信息

针对低光照环境下行人检测精度低和模型参数量大的问题,基于YOLO框架,提出一种轻量化的多模态行人检测算法EF-DEM-YOLO。采用轻量的ES-MobileNet作为主干特征提取网络,并在该网络中引入ECA和SE-ECA注意力机制模块,增强重要的通道特征,提高小目标行人的检测精度。在颈部网络中设计了基于深度可分离卷积的DBL模块,进一步缩减模型的参数量。另外,为了提高低光照条件下行人的检测精度,利用可见光模态和红外模态在不同光照条件下特征互补的特点,提出了基于图像熵的可见光与红外模态加权融合方法,并设计了融合模块EWF。相比与基准方法,该算法对于不同光照条件下的行人目标,模型的mAP提高55.5%,MR降低85.9%,模型的推理速度达到33.4帧/秒,并且均优于其他经典的目标检测算法,为边缘计算和低光照场景下的行人目标的实时检测提供了可能。

关键词：行人检测 YOLO 轻量化多模态深度可分离图像熵

基于双自由度转台的全向空间单目视觉室内定位测量方法

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中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 605-616页

作者：吴军王豪爽单腾飞郭润夏张晓瑜陈玖圣中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对传统单目视觉测量系统测量视场有限的问题,本文提出一种基于双自由度旋转平台的全向空间单目视觉测量方法。首先,对双自由度旋转平台的转轴参数进行标定,用副相机拍摄固定在双自由度转台上的棋盘格标定板,提取棋盘格角点的位置坐标... 详细信息

针对传统单目视觉测量系统测量视场有限的问题,本文提出一种基于双自由度旋转平台的全向空间单目视觉测量方法。首先,对双自由度旋转平台的转轴参数进行标定,用副相机拍摄固定在双自由度转台上的棋盘格标定板,提取棋盘格角点的位置坐标,并将其转化到同一相机坐标系下。利用PCA(主成分分析)平面拟合得到初始位置转轴参数中的方向向量,使用空间最小二乘圆拟合方法得到初始位置下转轴参数中的位置参数。然后,通过转台转动的角度以及罗德里格斯公式将不同位置下相机获取的数据进行坐标系统一,实现水平和竖直方向全向空间下的目标测量。最后,通过高精度激光测距仪验证了本方法的测量精度,并通过与双目视觉测量系统、wMPS测量系统进行比对实验,验证了本方法的全向空间测量能力。实验结果表明,本方法测量精度基本达到双目视觉测量系统水平,但测量范围远大于双目视觉测量,可以满足全向空间测量要求。

关键词：双自由度转台单目视觉全向空间测量室内定位

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基于最大图像熵Gamma校正估计的图像特征点检测和匹配方法

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计量学报 2024年第5期45卷 646-653页

作者：苑朝赵亚冬张耀徐大伟苑晶翟永杰华北电力大学自动化系河北保定071003 中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室北京100190 南开大学人工智能学院天津300071

提出一种基于最大图像熵Gamma校正估计的图像特征点检测和匹配方法。通过预处理算法来增强图像的对比度,将其应用于图像特征点的检测和匹配。在预处理阶段,首先采用对数函数对图像进行归一化,根据设定的阈值将图像分为明亮和黑暗分量;... 详细信息

提出一种基于最大图像熵Gamma校正估计的图像特征点检测和匹配方法。通过预处理算法来增强图像的对比度,将其应用于图像特征点的检测和匹配。在预处理阶段,首先采用对数函数对图像进行归一化,根据设定的阈值将图像分为明亮和黑暗分量;然后分别对两个分量自适应地选择不同的参数进行Gamma校正,并且确定使其熵最大化的校正参数为每个分量的最佳参数;最后将上述参数应用于Gamma校正生成对应原始图像明亮和黑暗区域的矫正图,并进行融合生成增强的图像。对预处理完的图像进行特征点检测和匹配实验。研究结果表明:所提出的算法相较于未处理算法、HE和自适应Gamma算法,特征点检测后的匹配数量在欠曝光图像上分别提升85.7%、26.4%和15.2%,在过曝光图像上分别提升59.4%、12.2%和103.8%。匹配效果也有较明显提升。

关键词：机器视觉特征点图像熵自适应 Gamma校正匹配效果

基于参考电压修正的双级矩阵变换器Delta-Sigma调制

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电工技术学报 2024年第10期39卷 3070-3081页

作者：周湛清谢琦坤马朝磊薛凌月史婷娜天津工业大学高效能电机系统智能设计与制造国家地方联合工程研究中心天津300387 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 浙江大学电气工程学院杭州310027

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)... 详细信息

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)水平和运行效率,但TSMC的直流链电压波动问题导致TSMC-DSM策略难以直接实现。针对TSMC-DSM实现问题,该文提出一种基于参考电压修正的DSM策略。在所提方法中,通过解析TSMC整流级调制过程,将逆变级参考电压按照整流级矢量作用顺序进行修正,并依次获得各扇区参考电压修正系数。最后,在两相坐标系下分别构建两个DSM调制器,并将修正后的逆变级电压参考值引入DSM调制器以实现高性能TSMC-DSM策略。实验结果表明,所提策略能够对输出电压、电流频谱进行合理整形以减少系统对外部的电磁干扰,同时具备优良的电压传输比和动态调制性能。

关键词：双级矩阵变换器 Delta-Sigma调制器电压传输比双空间矢量调制

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熔融双组分超细纤维成纤技术研究进展

纺织学报 2024年第8期45卷 54-64页

作者：朵永超宋兵张如全许秋歌钱晓明天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 武汉纺织大学纺织科学与工程学院湖北武汉430200

为深入探究熔融双组分复合纤维原纤化的超细纤维成形技术,介绍了共混纺丝和共轭纺丝2种复合纺丝技术及其在生产超细纤维时的原料及工艺,具体阐述了海岛型复合纤维和裂离型复合纤维开纤工艺及特点,分析了聚合物及工艺对复合纤维生产超细... 详细信息

为深入探究熔融双组分复合纤维原纤化的超细纤维成形技术,介绍了共混纺丝和共轭纺丝2种复合纺丝技术及其在生产超细纤维时的原料及工艺,具体阐述了海岛型复合纤维和裂离型复合纤维开纤工艺及特点,分析了聚合物及工艺对复合纤维生产超细纤维的影响。综述了熔融复合纤维原纤化用到的化学溶剂开纤、水溶开纤、机械开纤等开纤技术。概述了用熔融复合纺丝技术生产的超细纤维材料在合成革、过滤与分离、医用防护、卫生健康等领域中的应用,提出了复合纺丝技术生产超细纤维的发展方向,并指出复合纤维有望通过成形技术实现原料多元化、纤维细旦化、材料功能化等方面的不断发展和创新,将推动相关产业朝着更加可持续和环保的方向发展。

关键词：双组分纤维超细纤维复合纺丝海岛型纤维裂离型纤维开纤技术