检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2024年第9期34卷 960-971页

作者：王苏杭刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004

针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故... 详细信息

针对存在执行器故障的柔性空间机械臂轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于奇异摄动的输出约束自适应比例积分微分(PID)容错控制策略。利用奇异摄动的方法和原理,将柔性空间机械臂控制系统解耦为快、慢子系统。慢子系统控制策略将执行器故障处理为符号固定但大小不固定的未知控制方向问题,并采用努斯鲍姆函数处理此问题,同时利用障碍李雅普诺夫函数(BLF)约束输出;快子系统中加入阻尼项抑制震荡。利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数和相关定理证明了控制策略的稳定性。仿真结果表明,当系统受到执行器故障和变化的重力加速度影响时,控制策略可以使柔性空间机械臂精确地跟踪目标轨迹。

关键词：空间机械臂奇异摄动自适应努斯鲍姆函数障碍李雅普诺夫函数(BLF) 容错控制

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考虑摩擦与间隙的空间机械臂轨迹跟踪控制

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高技术通讯 2024年第8期34卷 864-874页

作者：高娟娟曹志琼刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004

以空间机械臂在轨服务的高精度要求为背景,研究不同重力环境下考虑摩擦与间隙的空间机械臂轨迹跟踪控制。以二连杆空间机械臂为研究对象,建立基于轻杆模型的含间隙等效模型,使用Kane方程、力矩平衡原理建立摩擦模型,并运用拉格朗日方程... 详细信息

以空间机械臂在轨服务的高精度要求为背景,研究不同重力环境下考虑摩擦与间隙的空间机械臂轨迹跟踪控制。以二连杆空间机械臂为研究对象,建立基于轻杆模型的含间隙等效模型,使用Kane方程、力矩平衡原理建立摩擦模型,并运用拉格朗日方程建立机械臂动力学方程,设计无模型控制器。在此基础上分析不同重力环境下摩擦与间隙对机械臂关节驱动力、机械臂末端轨迹跟踪精度的影响,并与比例微分(PD)算法控制的机械臂末端轨迹跟踪效果相比较,验证在不改变控制器参数与结构的条件下,在不同重力环境下无模型控制算法的优越性。

关键词：空间机械臂重力关节摩擦关节间隙无模型控制

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基于自抗扰控制的机械臂末端力/位置控制

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高技术通讯 2024年第6期34卷 642-650页

作者：郑宏伟刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

针对机械臂末端力/位置控制问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的间接力/位置混合阻抗控制方案,将间接力/位置混合控制与阻抗控制相结合,在机械臂未与环境接触时采用位置控制,在与环境接触后切换为间接力控制,并体现出阻抗特性。该方案... 详细信息

针对机械臂末端力/位置控制问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的间接力/位置混合阻抗控制方案,将间接力/位置混合控制与阻抗控制相结合,在机械臂未与环境接触时采用位置控制,在与环境接触后切换为间接力控制,并体现出阻抗特性。该方案将混合阻抗控制与ADRC相结合,根据机械臂与环境接触时的阻抗模型建立ADRC控制器,并将阻抗参数视为系统总扰动的一部分,利用扩张状态观测器进行估计补偿,实现在无需计算阻抗参数的情况下使间接力/位置混合阻抗控制器在面对扰动时有较好的稳定性和鲁棒性。完成二自由度机械臂模型的仿真,并与传统阻抗控制器进行了比较,结果验证了所提出的基于ADRC的间接力/位置混合阻抗控制方案的有效性。

关键词：机械臂间接力/位置混合控制自抗扰控制(ADRC) 阻抗控制

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考虑共因失效的新型连续时间动态贝叶斯网络可靠性分析方法

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仪器仪表学报 2022年第6期43卷 174-184页

作者：姚成玉韩丁丁陈东宁刘一鸣燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004

现代系统失效行为复杂,动态性与相关性并存。首先为直观准确地刻画分析系统中的动态失效行为,提出新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,利用节点时序条件概率表刻画事件关系,进而提出基于节点时序条件概率表规则执行度与冲激函数抽样性... 详细信息

现代系统失效行为复杂,动态性与相关性并存。首先为直观准确地刻画分析系统中的动态失效行为,提出新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,利用节点时序条件概率表刻画事件关系,进而提出基于节点时序条件概率表规则执行度与冲激函数抽样性质的子节点故障概率、根节点后验概率及重要度的计算方法;进一步,针对共因失效引起的系统相关性失效行为,提出考虑共因失效的新型连续时间动态贝叶斯网络分析方法,解决系统失效逻辑动态性和相关性的重叠问题。通过与贝叶斯网络、离散时间动态贝叶斯网络分析方法、Markov链、Monte Carlo法对比,验证所提方法的可行性与优越性。最后,对动态失效相关系统进行可靠性分析,结果表明,本文方法能够直观有效地刻画动态性与相关性失效行为,得到准确的系统可靠性指标,考虑共因失效相比于忽略共因失效,在任务时间为5×10~6 h时能够提高系统29%的可靠性分析精度,更加符合实际。

关键词：共因失效连续时间动态贝叶斯网络重要度后验概率

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基于注意力与密集重参数化的目标检测算法

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高技术通讯 2024年第3期34卷 233-247页

作者：陈志旺雷春明吕昌昊王婷彭勇燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省电力电子节能与传动控制重点实验室秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院秦皇岛066004

针对目标检测任务中背景复杂、目标尺寸差异大等因素导致目标检测结果较差的问题,本文提出基于注意力和密集重参数化的目标检测算法。首先,基于CSP-DarkNet提出高效的特征提取网络,主要包括密集重参数化模块和CASA模块2个设计。前者利... 详细信息

针对目标检测任务中背景复杂、目标尺寸差异大等因素导致目标检测结果较差的问题,本文提出基于注意力和密集重参数化的目标检测算法。首先,基于CSP-DarkNet提出高效的特征提取网络,主要包括密集重参数化模块和CASA模块2个设计。前者利用密集连接保留浅层特征,又通过重参数化结构降低网络复杂度;后者CASA模块用于获取需要的目标信息。其次,特征融合在特征金字塔(FPN)和路径聚合网络(PAN)的基础上,引入内容感知特征重组(CARAFE)进行上采样,有效解决了邻近插值法等未能捕捉丰富语义信息的问题;提出更高效的C3-G模块,获取丰富的梯度信息,增强模型表达能力和感知能力;同时,引入深度可分离卷积提升运算效率。最后,检测输出采用在更大范围上跨领域正负样本匹配策略扩充正样本数量,提升检测效果。该算法在MS COCO和PASCAL VOC数据集上的mAP@0.5分别达到了57.5%和83.0%,充分说明了本文算法的先进性。

关键词：目标检测重参数化注意力机制特征融合上采样正负样本匹配

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基于RFF及GWO-PF的锂电池SOC估计

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计量学报 2022年第9期43卷 1200-1207页

作者：吴忠强胡晓宇马博岩侯林成曹碧莲燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004

为了提高锂电池剩余电量估计的准确性,提出一种在线参数辨识与改进粒子滤波算法相结合的锂电池SOC估计方法。针对粒子滤波中的粒子退化问题,引入灰狼算法,利用灰狼算法较强的全局寻优能力优化粒子分布,保证粒子多样性,有效抑制粒子退化... 详细信息

为了提高锂电池剩余电量估计的准确性,提出一种在线参数辨识与改进粒子滤波算法相结合的锂电池SOC估计方法。针对粒子滤波中的粒子退化问题,引入灰狼算法,利用灰狼算法较强的全局寻优能力优化粒子分布,保证粒子多样性,有效抑制粒子退化现象,提高滤波精度。采用带遗忘因子的递推最小二乘法实时更新模型参数,并与改进粒子滤波算法交替运行,进一步提高SOC的估计精度。实验结果表明,改进算法的平均估计误差始终保持在±0.15%以内,相比扩展卡尔曼滤波与无迹卡尔曼滤波算法,在电池SOC估计上有更高的估计精度与稳定性。

关键词：计量学 SOC估计锂电池粒子滤波灰狼算法参数辨识

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气动变载荷加载系统的分数阶PID改进型自抗扰控制

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振动与冲击 2022年第15期41卷 116-121,129页

作者：刘福才郭根旺燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004

为了研究机构在复杂压力作用下的材料性能,设计了一套气动变载荷压力加载系统用来模拟复杂压力加载作用。但由于在实际气动压力加载系统应用中存在易受干扰、时滞性大和非线性等问题,难以实现给定波形的精确跟踪。为了提高气动变载荷压... 详细信息

为了研究机构在复杂压力作用下的材料性能,设计了一套气动变载荷压力加载系统用来模拟复杂压力加载作用。但由于在实际气动压力加载系统应用中存在易受干扰、时滞性大和非线性等问题,难以实现给定波形的精确跟踪。为了提高气动变载荷压力加载系统的跟踪精度,设计了一种分数阶PID(proportion integration differentiation)改进型自抗扰控制器应用于气动变载荷压力加载控制之中,该控制器利用分数阶PID取代常规自抗扰控制器中的非线性状态误差反馈器,因此结合了分数阶PID控制器良好的动态性能和自抗扰控制器良好的抗干扰能力。和常规自抗扰控制进行了仿真和试验比较,结果表明,该控制算法响应速度快,跟踪精度高,抗干扰能力强。

关键词：压力加载气动加载系统分数阶PID改进型自抗扰控制波形跟踪

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基于ROS的移动机器人自主建图与路径规划

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沈阳工业大学学报 2022年第1期44卷 90-94页

作者：温淑慧问泽藤刘鑫温淑焕燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室河北秦皇岛066004

为了提高机器人的自主导航性能,设计了基于ROS的移动机器人自主建图与路径规划系统.通过2D激光雷达获取周围环境信息,利用姿态传感器(IMU)获取机器人的姿态和加速度信息,利用Gmapping算法实现机器人的自主定位与建图,利用基于头尾双向... 详细信息

为了提高机器人的自主导航性能,设计了基于ROS的移动机器人自主建图与路径规划系统.通过2D激光雷达获取周围环境信息,利用姿态传感器(IMU)获取机器人的姿态和加速度信息,利用Gmapping算法实现机器人的自主定位与建图,利用基于头尾双向搜索的A*算法进行全局路径规划,采用DWA算法完成局部避障工作.结果表明,所提算法可使机器人完成构建地图以及自主导航任务,提高导航系统的自主性能以及工作效率.

关键词：移动机器人路径规划 A*算法 Gmapping算法概率定位系统局部避障 DWA算法

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基于参考模型的电液伺服位置跟踪控制

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高技术通讯 2024年第5期34卷 515-524页

作者：刘梅桢王立新刘福才燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心秦皇岛066004 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

针对电液伺服系统中存在的参数不确定性与未知外部扰动等问题,提出一种基于参考模型的电液伺服位置跟踪控制方法。首先根据电液伺服系统的非线性方程建立了系统的状态空间模型,据此构建由理想参考模型和总扰动组成的控制系统结构;然后... 详细信息

针对电液伺服系统中存在的参数不确定性与未知外部扰动等问题,提出一种基于参考模型的电液伺服位置跟踪控制方法。首先根据电液伺服系统的非线性方程建立了系统的状态空间模型,据此构建由理想参考模型和总扰动组成的控制系统结构;然后结合电液伺服系统状态空间模型分别设计理想参考模型和扰动观测器,实现参考模型输出可以精确跟踪给定输入信号和对系统总扰动的观测;最后设计控制律实现对总扰动的有效补偿和实际系统的输出对参考模型输出的精确跟踪。仿真与实验结果表明,基于参考模型的扰动观测器在电液伺服位置跟踪控制方面相比比例积分微分(PID)控制,可以有效地提高系统控制精度并减小系统动态控制误差,实现对给定输入信号准确的跟踪。

关键词：电液伺服系统跟踪控制扰动观测器参考模型

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基于有限时间未知输入观测器的一类受扰非线性系统故障检测与估计

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控制与决策 2022年第11期37卷 2941-2948页

作者：刘仁和刘乐方一鸣王馨燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学智能控制系统与智能装备教育部工程研究中心河北秦皇岛066004

针对一类非线性系统同时存在执行器故障、传感器故障和扰动的问题,提出一种基于有限时间未知输入观测器的故障检测与估计方法.首先,通过线性非奇异变换将原系统解耦为两个降阶的子系统,其中一个子系统只包含扰动,另一个子系统同时包含... 详细信息

针对一类非线性系统同时存在执行器故障、传感器故障和扰动的问题,提出一种基于有限时间未知输入观测器的故障检测与估计方法.首先,通过线性非奇异变换将原系统解耦为两个降阶的子系统,其中一个子系统只包含扰动,另一个子系统同时包含扰动和故障;然后,通过一阶低通滤波器获得新的状态并与子系统构成增广系统,实现将原系统的传感器故障转化为增广系统的执行器故障;接着,设计未知输入观测器对增广系统故障进行检测,实现在有限时间内估计出系统的扰动和故障,并通过理论分析验证所设计观测器的有限时间收敛性;最后,基于永磁同步电机(PMSM)转速系统进行仿真研究,仿真结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：故障检测故障估计有限时间未知输入观测器永磁同步电机

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