检索结果-内蒙古大学图书馆

控制与决策 2025年第5期40卷 1561-1570页

作者：靳思远彭程王薇任磊吕金虎赖李媛君北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

随着定制化制造需求的增加,分布式柔性作业调度问题涉及的调度任务复杂多变,多产线制造设备动态重构,人机料法环协同约束倍增.面对多场景任务调度需求,单一进化算法难以适应不同场景,且由于算法对这类复杂约束问题评估时间成本较高,逐... 详细信息

随着定制化制造需求的增加,分布式柔性作业调度问题涉及的调度任务复杂多变,多产线制造设备动态重构,人机料法环协同约束倍增.面对多场景任务调度需求,单一进化算法难以适应不同场景,且由于算法对这类复杂约束问题评估时间成本较高,逐场景调用算法生成调度方案十分耗时.为解决这一问题,建立分布式柔性作业车间调度问题数学模型,并提出基于向量映射代理模型(VMSM)的调度算法.VMSM通过高维特征向量映射进行特征提取,以增强对历史相似问题的识别能力,并在进化算法中辅助生成初始解和评估解集,提高搜索效率.实验结果表明,所提出的方法能够将相似调度方案的分类准确率提升25%～35%,有效减少进化算法初始解筛选和解集评估次数.在不同场景复杂度下,VMSM均能在保障调度方案质量的前提下,显著提高分布式柔性作业车间调度方案生成速度,方案生成时间最多缩短51.26%.

关键词：调度优化代理模型进化算法柔性作业车间调度问题分布式调度遗传算法

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单离子通道神经元电路的动力学分析方法

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北京航空航天大学学报 2025年第3期51卷 985-991页

作者：杨梓悦吴静李乐桐北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

神经网络是由大量神经元通过突触联结而成的复杂网络系统,神经元的合理建模与分析是理解神经网络的功能及动力学特征的关键,对于推动脑科学与类脑科学研究具有重要价值。利用细胞膜电容和钾离子忆阻器分别表征神经元对电荷的存储和记忆... 详细信息

神经网络是由大量神经元通过突触联结而成的复杂网络系统,神经元的合理建模与分析是理解神经网络的功能及动力学特征的关键,对于推动脑科学与类脑科学研究具有重要价值。利用细胞膜电容和钾离子忆阻器分别表征神经元对电荷的存储和记忆特性,在Hodgkin-Huxley单离子通道神经元经典电路模型的基础上建立介观电路模型。使用经典电路理论和介观量子电路理论,在给予正弦激励下推导神经元细胞膜电压的响应表达式。计算结果表明:神经元细胞膜电压峰-峰值和迟滞回线的面积随激励频率的增大先增大后减小。在经典电路模型中,神经元细胞膜电压峰-峰值和迟滞回线面积达到最大值的频率与外部激励源的幅值有关,而在介观电路模型中,其仅与神经元电路参数有关,不依赖外部激励,更能表征神经元自身的特性。神经元的介观电路模型有益于揭示神经网络的动力学机理,推动脑科学理论体系的发展。

关键词： Hodgkin-Huxley神经元介观电路忆阻器量子理论动力学响应

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面向在轨捕获的空间机器人路径规划与控制综述

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工程科学学报 2025年第4期47卷 753-767页

作者：孙倩郑琳铄贾英民北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

随着航天技术的快速发展,空间机器人逐渐被广泛应用于空间碎片清除、故障航天器维修、失控卫星捕获等在轨服务中.在这类任务中,空间机器人的末端执行器需要跟踪预设轨迹到达捕获点,完成空间目标的捕获以及后续操作.然而,复杂的太空环境... 详细信息

随着航天技术的快速发展,空间机器人逐渐被广泛应用于空间碎片清除、故障航天器维修、失控卫星捕获等在轨服务中.在这类任务中,空间机器人的末端执行器需要跟踪预设轨迹到达捕获点,完成空间目标的捕获以及后续操作.然而,复杂的太空环境和空间机器人固有的动力学特性使路径规划和控制面临诸多挑战.本文首先回顾了世界主要航天国家在空间机器人领域的研究现状,介绍了空间机器人基于广义雅可比矩阵(Generalized Jacobian matrix,GJM)的运动学模型和基于拉格朗日法的动力学模型,以说明空间机器人的动力学特性.在此基础上,结合在轨捕获任务需求、复杂太空环境及动力学特性,归纳了空间机器人路径规划和控制领域的最新研究进展,展示了地面试验技术及其在路径规划与控制验证中的研究成果.最后,总结了当前空间机器人技术中存在的问题,并展望了未来可能的研究方向.

关键词：空间机器人在轨捕获路径规划跟踪控制重力补偿

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具有非凸输入约束的不确定严格反馈系统有限时间自适应跟踪控制

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控制与决策 2025年第2期40卷 608-616页

作者：张腾飞李明星北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对一类具有非凸输入约束和外界干扰的不确定多输入多输出严格反馈非线性系统,提出一种有限时间自适应神经网络动态面跟踪控制方案.首先,通过引入非凸约束算子,将所设计反馈控制输入转化为与其同方向具有最大幅值的实际输入向量,进而... 详细信息

针对一类具有非凸输入约束和外界干扰的不确定多输入多输出严格反馈非线性系统,提出一种有限时间自适应神经网络动态面跟踪控制方案.首先,通过引入非凸约束算子,将所设计反馈控制输入转化为与其同方向具有最大幅值的实际输入向量,进而保证实际控制输入始终保持在非凸约束集合内;然后,采用径向基神经网络逼近不确定连续函数向量,以解决控制增益矩阵上下界未知情形下的控制问题,并利用不等式放缩处理未知有界干扰;接着,利用反步法设计有限时间自适应动态面跟踪控制器,保证闭环系统所有信号均为一致最终有界的,实现期望轨迹的有限时间跟踪控制;最后,给出数值仿真算例以表明所提出控制方案的有效性.

关键词：非凸输入约束有限时间稳定动态面控制自适应神经网络反步设计不确定严格反馈系统

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基于深度学习的异状零件抓取检测方法

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计算机集成制造系统 2025年第2期31卷 490-498页

作者：孙先涛杨茵鸣王辰陈文杰胡祥涛陈伟海安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对加工零件存在残缺导致视觉系统无法准确定位而严重影响中小型企业生产自动化推广的问题,提出一种异状零件抓取检测方法。先基于深度学习设计一个关键点检测模型(KPDM)以检测不同异状零件的抓取关键点,再根据关键点位置信息和手眼标... 详细信息

针对加工零件存在残缺导致视觉系统无法准确定位而严重影响中小型企业生产自动化推广的问题,提出一种异状零件抓取检测方法。先基于深度学习设计一个关键点检测模型(KPDM)以检测不同异状零件的抓取关键点,再根据关键点位置信息和手眼标定参数设计一个位姿求解模块以解算出零件的抓取位姿。KPDM结合了图像分割模型Deeplab V3+的架构和热力图监督方式,可以通过输入的零件图像获取抓取关键点热力图。实验结果表明,该抓取方法可以在不同光照环境下准确预测完整零件和残缺零件的抓取位姿,其中两种零件的检测成功率分别为97.2%和92.7%。

关键词：机器人抓取深度神经网络位姿检测关键点检测热力图

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基于分层自主决策和DQN的自适应牧羊控制方法

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控制与决策 2025年第5期40卷 1523-1532页

作者：赵江杨智池沛王英勋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学无人系统研究院

牧羊控制方法逐渐被应用于机场鸟群驱离、无人机放牧、空地协同监视和引导等大规模集群运动协调问题.以牧羊无人机为例,提出基于分层自主决策和深度Q网络(DQN)的自适应牧羊控制方法.首先,考虑离群个体活跃度衰减等因素,建立牧羊控制问... 详细信息

牧羊控制方法逐渐被应用于机场鸟群驱离、无人机放牧、空地协同监视和引导等大规模集群运动协调问题.以牧羊无人机为例,提出基于分层自主决策和深度Q网络(DQN)的自适应牧羊控制方法.首先,考虑离群个体活跃度衰减等因素,建立牧羊控制问题的感知和运动模型;然后,针对个体滞留和离群问题,提出基于全局质心的弧形轨迹(GCM-Arc)控制方法和避障策略,提升羊群受控个体占比;最后,建立分层自主决策模型,结合GCM-Arc控制方法与深度Q网络,提出分层GCM-Arc控制方法,以实现控制模式自适应切换和参数自适应调整.数字仿真实验表明,所提出方法在牧羊任务时间、无人机总路程、羊群平均半径、单体离群率和牧羊任务成功率方面,明显优于经典的两种牧羊控制方法.

关键词：牧羊控制无人机分层自主决策深度Q网络自适应路径规划

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集群系统智能协同IOODA技术体系架构与关键技术

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航空学报 2025年第4期46卷 1-38页

作者：董希旺于江龙化永朝吕金虎任章北京航空航天大学无人系统研究院北京 100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京 100191 北京航空航天大学人工智能学院北京 100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京 100191 北京航空航天大学人工智能学院北京 100191

协同技术是集群系统执行任务和智能涌现的保障与途径.集群协同的核心是集群中智能体之间通过局部有限邻居之间的信息交互完成复杂的协同行为,进而实现 1+1>2的整体任务效能的大幅度提升.通过梳理集群系统协同执行任务所需的功能及相... 详细信息

协同技术是集群系统执行任务和智能涌现的保障与途径.集群协同的核心是集群中智能体之间通过局部有限邻居之间的信息交互完成复杂的协同行为,进而实现 1+1>2的整体任务效能的大幅度提升.通过梳理集群系统协同执行任务所需的功能及相互间的支撑关系,凝练出包括自组织交互、协同感知、协同认知、协同决策规划、协同制导控制在内的 5项核心关键支撑技术,提出了面向集群系统智能协同的交互-感知-认知-决策-执行(IOODA)技术体系架构.给出了集群系统智能协同IOODA技术体系架构的概念与内涵,概述了IOODA技术体系涉及的各项关键技术及其进展;分析了IOODA技术体系在集群系统实用化过程中面临的挑战,对各项关键技术未来发展进行了展望.

关键词：集群智能智能协同 IOODA 自组织交互协同感知协同认知协同决策规划协同制导控制

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特种车辆起竖系统的干扰观测反步终端滑模控制

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北京理工大学学报 2025年第4期45卷 409-417页

作者：王莉娜邱常卿王昊杭杰北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京机械设备研究所

针对多级缸液压起竖系统运行过程中存在的未建模动态、参数摄动等造成的复合干扰问题，提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反步终端滑模控制策略.将系统模型的未知部分和外部干扰视为集总扰动，设计非线性干扰观测器对系统的集总扰动... 详细信息

针对多级缸液压起竖系统运行过程中存在的未建模动态、参数摄动等造成的复合干扰问题，提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反步终端滑模控制策略.将系统模型的未知部分和外部干扰视为集总扰动，设计非线性干扰观测器对系统的集总扰动进行观测，并基于观测值设计反步终端滑模控制器.对所提出控制方法的稳定性进行了证明.通过Matlab/Simulink仿真，与传统滑模控制器、基于干扰观测器的传统滑模控制器的控制效果进行了对比和分析.仿真结果表明：所提出方法能有效提升液压起竖系统运行过程中多级液压缸的位移跟踪性能，受到扰动时，位移跟踪误差能快速趋近于0，表现出良好的跟踪鲁棒性.

关键词：阀控缸复合扰动非线性干扰观测器终端滑模控制位移跟踪控制

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飞行器集群协同制导新进展

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自动化学报 2025年第4期51卷 727-743页

作者：吕金虎于江龙董希旺北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191 北京航空航天大学人工智能学院北京100191

协同制导是飞行器集群遂行协同任务中最关键的环节之一,也是飞行器制导控制领域近年来最重要的研究方向之一.协同制导经历了从简单约束到复杂约束、单一任务到复杂任务的发展过程.首先,从协同制导的发展历程和任务级别角度进行分类,将... 详细信息

协同制导是飞行器集群遂行协同任务中最关键的环节之一,也是飞行器制导控制领域近年来最重要的研究方向之一.协同制导经历了从简单约束到复杂约束、单一任务到复杂任务的发展过程.首先,从协同制导的发展历程和任务级别角度进行分类,将现有协同制导方法概括为打击时间/角度约束下的协同制导、编队构型约束下的协同制导、角色和任务互补下的协同制导、博弈对抗条件下的协同制导等四类协同制导方法;其次,总结国内外学者对相关领域理论成果的最新进展,从研究方法层面综述相关成果的优缺点和适用范围;最后,对协同制导领域的技术挑战与难点进行深入分析,并对协同制导技术的未来发展进行前瞻性展望.

关键词：飞行器集群协同制导新进展发展展望

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跨水空介质集群机器人研究现状与展望

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中国科学:技术科学 2025年第5期55卷 807-826页

作者：吕金虎文力李磊孙贵宾北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学机械工程及自动化学院

跨水空介质机器人的设计受生物启发,能有效适应空中、水中等多样化环境,具备在不同介质中运动的能力,可以有效克服传统机器人单一环境作业的局限性.而集群机器人可通过分布式控制和智能算法实现群体协同,提高任务执行的效率和鲁棒性.跨... 详细信息

跨水空介质机器人的设计受生物启发,能有效适应空中、水中等多样化环境,具备在不同介质中运动的能力,可以有效克服传统机器人单一环境作业的局限性.而集群机器人可通过分布式控制和智能算法实现群体协同,提高任务执行的效率和鲁棒性.跨水空介质集群机器人结合了跨介质和集群两大特点,涉及跨越多个环境的运动、操作以及多机协同.截至2023年,跨水空介质集群机器人的研究鲜见报道.本文系统归纳了多旋翼、固定翼、旋翼和固定翼混合、仿生等多种类型跨水空介质机器人的设计、系统及控制,并阐述了空中、水面和水下集群机器人协同控制理论及应用方面的研究进展.展望未来,跨水空介质集群机器人亟需解决机器人结构及控制算法的跨环境自适应能力,不同介质中机器人群体间的通信,跨介质集群队形的协同控制等关键难点.相关研究成果有望在环境监测、灾害救援、海洋探测等多个领域发挥重要作用.

关键词：跨水空介质机器人集群机器人智能机器人

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