基于能量优化的海洋机器人航向与横摇自适应终端滑模综合控制

近水面运动是海洋机器人的一种重要运动姿态,由于近水面处波浪比较剧烈,机器人无法靠自身保持一定的姿态和航向,特别是在一阶波浪力这种高频周期力的作用下,海洋机器人将不可避免地产生横摇、纵摇、垂荡等摇荡运动,严重影响到海洋机器人的正常工作及安全性,因此必须加以有效的控制。基于此,利用解耦及线性化方法得到海洋机器人水平面非线性运动方程,并依据终端滑模控制理论和零航速减摇鳍工作原理设计针对航向保持和横摇减摇的控制器,使系统状态的跟踪误差在有限的时间内收敛为零,另外考虑到海浪干扰的随机性及海洋机器人自身可携带的能量是有限的,因此在控制器的设计中引入自适应机制,并利用遗传算法从能量优化的角度出发对控制器参数进行优化。仿真结果表明,机器人在减少了系统能量消耗的同时保持了航向并达到了有效地减摇控制,从而提高了近水面航行时海洋机器人操纵控制的性能。     

基于脆性因子的复杂系统脆性分析

复杂系统脆性研究是一个全新的研究领域.从脆性致因的内部机制和外部机制入手,建立包含脆性环境和系统结构的4层分析模型.主要分析其下层模型结构,将脆性环境通过脆性事件分解为若干基本脆性因子,用德菲尔法-最大熵原理建立以脆性因子为基础的脆性风险模型,分析预测复杂系统的脆性过程.最后以一个交通系统为例,对在随机的某一天里某个地区的交通路段的脆性过程进行了分析,找到交通系统崩溃的主脆性因子,与实际情况进行比较,说明了该方法的可行性.结果说明对于有效的防止复杂系统的崩溃,分析其脆性风险,应对其主要的脆性因子进行相应的控制.     

船体分段三维数字化测量数据配准

船体分段测量数据与CAD模型的配准,直接影响船体分段的制造几何误差分析和制造精度评价.针对船体分段装配工艺以及测量数据点集的分布特点,提出了一种基于单位四元数的Levenberg-Marquardt非线性迭代的最优配准算法.首先用一定的基准(肋骨对齐)对测量的角点数据进行初始变换,然后用单位四元数算法对初始变换后的数据和CAD模型进行粗配准,使变换后的船体分段测量数据与CAD模型数据处于小误差状态,最后采用基于L-M非线性迭代法求全局最优配准参数.实验结果表明,该算法能很好地反映船体分段建造中的实际情况,为船体分段的后续装配提供指导性的依据.     

关于“遗传算法的全局收敛性和计算效率分析”一文的商榷

文[1]指出,具有比例复制和自适应交叉、变异操作的遗传算法（简称AGA）满足最优保存GA（简称EGA）的条件,则由EGA全局收敛的结论得出AGA也是全局收敛的;同时认为,AGA构成的Markov链为非时齐的,本文给出了EGA的严格定义,拽出了EGA全局收敛的本质,说明了AGA实际并不属于EGA,因此也不能沿用EGA全局收敛的吉论,在此基础上证明了AGA不能全局收敛,最优仔细分析了AGA的遗传操作,说明AGA可由时齐Markov链来描述。     

小型便携式船舶姿态测量系统研究

针对小型船舶的运动姿态测量及自航模试验等不便安装姿态测量设备的问题,提出一种小型化便携式船舶姿态测量方法,并设计了相应的系统.通过分析船舶各点的运动状态,采用捷联方式,多组惯性器件直接敏感姿态参数,系统软件实现姿态解算.为保证系统的可靠性和克服惯性元件特性随环境的变化,研究了一种基于状态空间估计的软件算法.在不同海情下与传统Kalman滤波算法进行了仿真比较,验证了该算法的有效性.最后给出了该系统的实测结果,初步证明了系统的可行性.     

有向图在复杂系统脆性时间确定中的应用

复杂系统各子系统之间的脆性联系可以用有向图的形式表示,内、外界的干扰导致某子系统的崩溃,根据子系统之间存在着脆性联系,而最终将导致整个复杂系统的崩溃;本文则是找出复杂系统崩溃的路径,并以树的形式表示;根据脆性激发具有一定的延时,从中找到有可能使整个复杂系统崩溃的最短时间;因此,只要加紧控制发生在最短时间之内的各崩溃子系统,便能有效地防止整个复杂系统的崩溃。     

零航速仿生减摇鳍水动力模型改进

原有的零航速减摇鳍水动力建模采用单一的解析方法,忽略了减摇鳍的厚度、物理形状等对水动力模型的影响,同时,旋涡作用力的分析也较为粗糙,不但导致所建立的模型中含有较多的待定参数,而且造成模型与真实情况存在较大差距.针对这一问题,采用数值与解析相结合的分析方法,对零航速减摇鳍动态水动力模型及原有的建模方法进行改进与完善,力求使改进后的模型更加准确、细致,且不失工程实用性.将理论计算值与FLUENT仿真数据进行比较,展示了改进模型及建模方法的优越性.     

压阻式复合加速度传感器的研究

对压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构、特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性式弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路将此变形转换成为可测的电学量。并能通过合理组合的测量电桥,消除线加速度及角加速度之间交叉耦合影响。试验证明:该惯性系统设计合理,它可以作为线加速度及角加速度复合测量用。     

综合反向传播算法

提出一种用于多层前向神经网络的综合反向传播 算法。该算法使用了综合考虑了绝对误上对误差的广义指标函数,采用了在网络输出空间搜索的反传技术。     

可编程控制器在船舶减摇鳍随动系统中的应用

介绍了船舶减摇鳍的减摇原理和随动系统的组成,说明了可编程控制器在减摇鳍随动系统中的应用,同时讨论了程序设计方法。最后将设计完成后的系统应用于实际减摇鳍控制系统中,并对其进行了测试,结果表明应用PLC改造后的系统性能优良。