Variable Time Impulse System Optimization with Continuous Control and Impulse Control

Optimal control of a variable time impulse system is considered in this study. Besides impulse control, the system is assumed to operate with continuous control also. Necessary conditions for the optimization of such system are derived using the calculus of variations. A reinforcement based solution technique called a single network adaptive critic (SNAC) method is developed in this paper to obtain an optimal solution. Details of the SNAC‐based algorithm are presented. Simulation examples are also presented for illustrative purposes.     

水下无人航行器水平面路径跟踪控制方法研究

针对水下无人航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)运动控制具有非线性和强耦合特点,设计了基于SDRE (State -Dependent- Riccati Equation)方法的UUV水平面路径跟踪控制器,通过将非线性动力学方程伪线性化,解代数黎卡提方程得到控制律;针对以往SDRE权系数矩阵选择使用手工调试,过程复杂且很难得到最优解的问题,引入粒子群寻优算法,将改进后的粒子群算法用于SDRE权系数矩阵的寻优,从而得到优化后的控制器参数;对所设计的控制系统进行了仿真验证,结果显示UUV可以很好地跟踪上期望轨迹.     

基于弹簧-质点模型曲面展开的改进算法

为了提高现有弹簧-质点模型曲面展开算法的速度和稳定性,提出了自适应时间步长方法.通过计算模型中各质点的惩罚力,实现了三角片翻转区域的整体调整;同时结合了考虑初速度和忽略初速度2种方法的优点;最后对一些参数的计算方法做了改进.实验结果表明,该算法能够有效地消除初始展开及优化过程中出现的翻转三角片,提高了复杂曲面的展开质量.     

ZMP-Based Biped Running Control

In this article, a running humanoid robot, HRP-2LR, was presented along with its running pattern generation, its controller, and the experimental result. Applying the proposed controller, HRP-2LR could successfully run with average speed of 0.16 m/s, repeating flight phases of 0.06 s and support phases of 0.3 s. Future work consists of the realization of faster running and online running pattern generation.     

应用改进的弹簧质点模型进行图像滤波的算法

为了克服单一使用中值滤波方法去除脉冲噪声会造成图像细节信息丢失的缺陷,提出一种基于弹簧质点模型检测的迭代中值滤波算法.首先将被检测点作为中心点,其周围8个方向的像素点对该中心点的拉力组成一个平面内的弹簧质点模型,根据弹簧质点模型的稳定条件,即平面汇交力系的平衡原理来检测像素点是否为噪声点;然后通过迭代方法,只用信号点来修改噪声点的像素值.实验结果表明,与传统的滤波算法相比,文中算法可以更有效地去除图像中的脉冲噪声并且保留原图像的细节.     

带有脉冲模的广义控制系统设计

本文对带有脉冲模的广义控制系统给出了一种输入输出可逆变换标准结构分解。利用这种标准结构分解,使得广义控制系统设计变得非常直观和简单,易于工程实现。     

基于运动受限弹簧质子模型的图像上采样

图像上采样是可视媒体技术的重要组成部分.作者提出一种新的方法,将图像上采样问题转换成基于运动受限弹簧质子模型的力学平衡和基于变形网格的上采样问题.首先,根据图像放大的特点,作者调整传统弹簧质子模型中拉伸/排斥力的传统方法定义方式,避免质子对邻域外其它质子的运动产生拉伸干扰;设计向心力,限制质子活动区域;基于源图像梯度场模的梯度场定义模型外力,使所有边缘质子所受外力垂直指向图像边缘方向,非边缘质子所受外力几乎为零;基于Helmholtz- Hodge定理引进光滑正则项,保证变形的光滑性.然后,通过弹簧质子模型确定图元控制区域网格,并基于该网格实现上采样.作者提供了若干实验数据说明方法是有意义的.     

基于CMAC的飞机液压脉冲台自学习控制

飞机液压脉冲台是产生压力脉冲,考核飞机液压元件寿命的重要设备。该设备在产生液压脉冲的过程中,管内流体处于非恒定流动状态,其流态非常复杂,且受试验件特性的影响,难于有效的控制。采用常规的控制方法不易处理控制精度与收敛速度的矛盾。论文应用了一种CMAC自学习控制方案,通过CMAC的在线学习适时的自适应调整控制量,以达到对波形快速、准确控制的目的。该方法在飞机液压脉冲台中得到应用,仿真研究和实际控制效果均表明,该方案对不同试验件的水锤波控制具有良好的效果。     

基于性能协调的平面二级倒立摆控制

针对平面二级倒立摆系统具有的多变量、非线性、强耦合、稳定控制实时性和快速性要求高的特点,设计了利用协调因子优化控制效果的改进型LQR控制器.运用分析动力学方法对倒立摆建立数学模型,以LQR理论设计了平面倒立摆的最优控制器,在此基础上加入性能协调因子,它能根据状态变量的变化实时调整控制作用的大小,进而对LQR输出的预控制...     

形成三星星座的最优脉冲变轨的控制与仿真

由于火箭发射入轨精度的限制,无法直接发射形成星座,星座的形成需要变轨。该文针对三星星座,进行星座发射中的最优脉冲式变轨研究,文中基于卫星相对运动状态转移方程,推出了星座双脉冲式变轨控制的理论解;利用遗传算法,对双脉冲式变轨的脉冲控制量进行了优化仿真;探讨了星座脉冲式变轨的工程实现途径,为工程应用和研究提供参考。     

基于改进的弹簧质子模型的医学图像配准

提出基于改进的弹簧质子模型的图像配准算法.通过将基于模板图像、源图像的SDD测度关于质子偏离场的Gateaux导定义为模型外力,将图像配准问题转换成力学平衡问题.针对模型演化过程中出现的网格重叠问题(即不拓扑保形),提出通过实时修改质子运动速度,而不是添加力的方法,保证模型演变具备拓扑保形性;为提高模型收敛速度,进一步将分层策略应用于模型演化过程中.若干的实验结果说明作者的工作是有意义的.     

具有暂态性能约束的平面系统的切换跟踪控制

本文研究了一类具有由超调量及调整时间构成的指定暂态性能的平面系统的输出跟踪问题。首次提出并解决了带有输出约束的切换静态输出反跟踪制问题。通过设计静态输出反馈控制器和所谓的锥形切换规则使得闭环切换系统的输出能够在渐近跟踪阶跃信号的同时不破坏指定的暂态性能约束。此外,本文通过求解非线性规划问题获得了一个最优加权暂态性能指标。最后,通过一个数值例子以及一个应用在航空涡扇发动机上的实际例子,说明本文所提方法的有效性及应用性。     

Shape Control of a Hyper-Redundant Arm for Planar Object Manipulation

This paper discusses a method for controlling a hyper-redundant arm to manipulate an object on a plane. The hyper-redundant arm can perform simple whole-arm manipulation by coiling or wrapping around the object and then pulling the object toward the goal position. The process of object manipulation can be separated into two steps: encircling the object and transporting the object. In the process of encircling the object, the arm is controlled by a set of virtual constraints that guide the arm to reach around the object and encircle it, keeping the arm within a specified bound to ensure the circular shape around the object. In the process of transporting the object, a simplified desired shape is generated from a Bézier curve according to a given goal position and the arm geometry. Then, the gradient descent method is used to update the joint angles of the arm at each step to move the arm toward the desired shape until the object reaches its target position. The proposed method has been tested in both simulation and real experiments.     

基于跑台的个性化运动强度自适应控制方法

针对目前跑台运动强度控制方法存在个性化健身缺失、运动的安全性和有效性难 以兼顾等问题,提出一种基于跑台的个性化运动强度自适应控制方法。首先依据跑者的体质和 健身目标,获得个性化健身的运动强度,然后实时测量和反馈跑者的心率,全自动调整跑台的 坡度和速度,让跑者处在有效健身的运动强度区间。40 名测试对象实验获得的运动心率比平均 值在(0.678,0.834)范围内,心率标准差在(3.156,6.312)范围内,测试对象的运动心率稳定控制 在最佳健身心率区间内,而且其心率波动较小,不仅保证了运动的有效性,而且降低了跑步健 身危险发生的可能性。     

某型航空发动机试车测控系统

采用PXI总线数据采集系统和PLC,基于虚拟仪器技术,设计了某型航空发动机试车台测控系统。采用触摸屏取代了传统的实物控制面板,并且多个控制界面可以随发动机状态自动切换;采用TCP/IP以太网通信协议,实现了PLC、串口设备以及工业控制计算机之间的通信,将测试和控制信息融合在一起;详细分析了试车需求,实现了测量参数校准/标定,数据采集、监控、存储、分析处理,试车报表整理输出,试车工艺提示等多种功能。调试和运行表明,系统配置灵活、工作稳定可靠、操作简单、维护方便,完全满足某型航空发动机试车需要。     

Impulse Control: Boolean Programming and Numerical Algorithms

A numerical algorithmic approach to the impulse control problem is considered. Impulse controls are modelled by Boolean binary variables. The impulse Gateaux derivatives for impulse times, impulse volumes and Boolean variables are derived, and these are applied to the numerical algorithms. These algorithms require significantly less computation time and memory storage than the quasi-variational inequalities by Bensoussan-Lions. By using our algorithms, complicated models of hybrid or constrained systems can be more easily treated numerically than by using Pontryagin's Minimum Principle. Numerical experiments are performed for models on capacity expansion in a manufacturing plant, and on impulse control of Verhulst systems and Lotka-Volterra systems; the results confirm the effectiveness of the proposed method.     

Closed-loop Planar Fuzzy Control System for a Curvature-controllable Steerable Bevel-tip Needle

International Journal of Control, Automation and Systems - Steerable needles are widely used in minimally invasive percutaneous medical procedures due to their potential advantage of enhancing...     

基于LQR的平面二级倒立摆控制策略研究

本文对平面二级倒立摆运用分析动力学方法建立其数学模型,以LQR理论设计了平面倒立摆的最优控制器,在此基础上运用变量融合技术设计了参数自调整双模糊控制器,从而降低模糊控制器的输入变量维数,大大减少模糊控制的规则数,并研究了量化因子对控制效果的影响.应用所设计两种控制器进行系统仿真与实时控制实验,其结果证明两种控制器都能保证良好的控制精度,响应速度快,有良好的稳定性和鲁棒性。     

平面一级倒立摆的稳定控制

平面倒立摆系统是进行控制理论研究的理想实验平台.在对平面一级倒立摆进行运动学和动力学分析的基础上,采用拉格朗日方程建立了它的动力学模型.分别设计了LQR控制器和模糊控制器,应用所设计的控制器对倒立摆系统进行了实时控制实验.验证了两种控制方法的优缺点.     

非完整性约束的平面多智能体位置时变一致性控制

多智能体的通用一致性协议被广泛用于智能体的编队控制问题中.在实际工程中,多智能体系统为了完成期望的协作控制,智能体之间的位置关系通常是时变的.目前,在多智能体编队控制问题中,尽管已有研究成果能够解决多智能体某些特殊类型的时变编队控制,但对一般性的时变编队还没有成熟的研究成果.本文以受非完整性约束的平面多智能体为研究对象,提出了平面非完整性多智能体的位置时变一致性协议.实验结果表明：本文提出的位置时变一致性协议能够有效解决平面非完整性多智能体系统一般性的时变编队问题.