工业机器人非线性PID偏差耦合同步控制策略

为了提升工业机器人系统的多轴同步控制精度,课题组将一种近似势能函数引入到设计的新型控制律中,提出一种新型的 非线性PID偏差耦合同步控制策略,并基于Lyapunov稳定性理论和LaSalle不变性原理证明了所提出的控制算法可以保证闭环系统的全局渐近稳定。实验结果表明： 新型的非线性PID偏差耦合同步控制策略与传统的线性PID控制策略和非线性PID控制策略相比较,系统的位置误差和同步误差收敛速度均明显加快,并且同步误 差减小了70%,达到同步要求的时间缩短了80%,超调量降低,同步控制性能得到显著提高,有效的改善了工业机器人同步控制系统的协调性及动态品质。     

分布式驱动电动汽车多电机系统改进型环形耦合控制

采用轮毂电机驱动的电动汽车,多电机协同控制是车辆安全行驶的重要因素。基于目前多电机控制系统跟踪误差和同步误差较高的问题,为提高控制精度及四轮独立驱动电动汽车的行驶稳定性,结合傅里叶级数循环学习法提出了一种改进型的环形耦合控制方法。该方法通过循环学习有效地提高了控制方法的控制精度,明显降低了多电机运行时的跟踪误差和同步误差。通过Matlab/Simulink搭建了四轮毂电机同步控制模型,验证了所提控制方法的可行性。基于CARSIM与Matlab/Simulink联合仿真平台模拟实车运行,进一步验证了所提多电机协同控制方法能够有效降低四轮电机运行的同步误差和跟踪误差,有助于提高车辆的运行稳定性。     

具有不确定参数的耦合神经网络固定与预设时间二分同步

针对具有外部干扰和不确定参数的耦合神经网络,在结构平衡的符号图下,研究了固定时间与预设时间二分同步问题。基于非光滑分析与李雅普诺夫稳定性理论,设计了全新的固定时间二分同步控制协议,获得了耦合神经网络在固定时间内实现二分同步的判别准则。通过设计一类特殊形式的预设时间二分同步控制协议,讨论了耦合神经网络的预设时间二分同步,所得同步时间可由设计者根据任务需求预先设定。2个仿真例子验证了理论结果的正确性与有效性。     

一种改进的高斯粒子滤波室内节点跟踪算法研究

粒子滤波器(PF)是非线性估计领域一个重要方向。为了避免粒子失去多样性的问题,基于启发式优化算法的思想,提出了一种新的引力高斯粒子滤波算法(GSA-GPF)并将该算法用于室内节点轨迹跟踪问题。在使用高斯粒子滤波器(GPF)估计出粒子分布及权重后,采用引力搜索算法使粒子向高似然区域移动,增加了有效粒子数,同时,GSA-GPF避免了PF中重采样过程的缺陷,减小了粒子多样性的损失。仿真结果表明:GSA-GPF有效地抑制了常规PF的发散现象,在少量粒子数的情况下,将其跟踪误差减小了约64.1%,并且与粒子群优化的GPF相比,保持了更好的滤波精度。     

具有时变时滞的复杂动力学网络的同步控制

研究了具有时变耦合时滞的复杂动力学网络的同步控制问题.设计了一个线性反馈控制器,通过构造Lyapunov函数,证明了该控制器能够使具有时变耦合时滞的复杂动力学网络实现渐近同步.数值仿真结果也证实了该控制器的有效性.     

TMS320F28379D在双电机同步控制中的应用

在双电机同步控制中，需要传递电机的关键控制参数来保持其同步运行，利用普通的通信总线进行信息传递会有延时，影响同步精度。为了实现双电机高精度同步控制，课题组提出基于双内核的TMS320F28379D芯片来实现双电机同步控制的方法。首先，设计了双内核CPU的IPC通信，避免信息交换的延时；然后，利用芯片的SDFM模块完成电流检测，简化了电流检测电路；最后，针对电机运行的不同场景，提出了不同的控制策略。通过实验证明该方法可以实现2台伺服电机的同步控制，并可预见的是利用该芯片可实现多至4台电机的同步运行。     

离散映射混沌系统的关联耦合同步

研究了驱动和响应系统为相同混沌系统、初值或参数不同时的同步问题。提出了关联耦合同步方法,通过对驱动与响应系统进行耦合,实现两个混沌系统的同步。并且,可以实施间歇性控制,减少控制代价。以logistic映射为例进行了计算机仿真研究,仿真结果证实了该方法对实现离散映射混沌系统同步的有效性。     

永磁同步电动机的有限时间跟踪控制

针对永磁同步电动机绕组相电流和转速强耦合特性,本文研究了永磁同步电动机的有限时间跟踪问题,基于技术和稳定判据,结合永磁同步电动机d-q轴下的数学模型,分析设计电机电压控制器,在MATLAB/SIMULINK中建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,使系统在有限时间内准确的跟踪给定的转速和转矩等参考信号。     

基于YOLOv5深度学习模型的动态靶标识别跟踪方法

针对火炮身管动态靶标识别跟踪精度和实时性不高的问题,提出了一种基于YOLOv5深度学习模型的靶标识别跟踪方法。分析了靶标识别跟踪过程和基本思想,通过网格化模型对靶标样本图像进行多尺度处理,并利用金字塔模型进行融合预测;搭建了YOLOv5网络模型,对组件设置优化;对比了损失函数对锚框识别效果的影响,并选取优化后的CIOU作为模型损失函数;最后对模型进行训练,并利用训练好的模型对动态靶标进行识别跟踪。实验结果可视化分析显示,靶标动态识别跟踪率可达到99.3%,动态实时跟踪效果较好。     

一种Galileo E5信号双环路捕获跟踪方法

Galileo导航系统是实现多系统联合定位的优良选择,故对Galileo信号接收的研究具有重要的理论和实际意义。当前Galileo E5信号主要采用二进制偏移载波调制,其信号接收存在精度和效率等多方面的不足。针对Galileo E5信号的特点,提出结合捕获和跟踪的双环路组合跟踪方法。研究使用并行码相位搜索的方法,实现对Galileo E5信号准确捕获,粗略估计出伪随机噪声码相位和载波频率。通过紧密耦合的码跟踪环路和载波跟踪环路,对这2个参数进行精确锁定跟踪。仿真结果显示:跟踪信号在0～1 000 ms内功率谱密度集中在频带之内,包络恒定,相位连续变化,实现了Galileo E5信号的连续稳定跟踪。     

基于EtherCAT实时工业以太网的多轴系统同步控制

为实现多轴系统的同步运动控制，课题组提出了基于EtherCAT实时工业以太网的伺服系统设计方案。首先，基于EtherCAT的技术原理进行了系统的整体结构与软硬件的设计；然后，采用LAN9252芯片与TMS320F28379D双核芯片实现从站搭建并基于该双核芯片设计了从站程序，实现了通信功能与伺服驱动控制功能；最后，提出了一种同步方案，利用EtherCAT在分布时钟模式下产生的高精度同步信号精准同步各从站的控制环周期，从而实现运动控制的同步，并在一个2轴系统中进行了实验验证。实验结果表明：该基于EtherCAT的伺服系统可以实现各从站控制环周期的精准同步，使通信数据同步更新。系统能够满足高精度的多轴同步控制要求。     

广义合作目标跟踪的误差空间估计方法

提出了广义合作目标的概念及误差空间估计方法,提高了光电跟踪系统的跟踪精度与平稳性。该方法采用引导数据与引导误差描述目标的运动,通过将目标的机动分散到引导数据和引导误差,在目标状态空间中根据目标的运动模型进行滤波,在误差空间中根据引导误差模型进行滤波与预测,再进行合成得到目标位置预测数据。实验结果表明在相同的机动水平下,该方法的跟踪性能优于Kalman滤波与强跟踪滤波。     

基于附加质量法的吊杆索力测试研究

为了提高拱桥吊杆索力测试的精度,对振动频率法进行优化。基于Euler-Bernoulli梁理论建立附加质量后吊杆的振动微分方程,并利用振型分析法求解。通过引入简支梁的振型函数,求得吊杆的有效索长。在两端铰支边界条件下,导出使用前两阶频率且无抗弯刚度项的索力计算式,将有效索长代入得到吊杆索力值。运用数值模拟验证,并与规范公式进行对比分析,同时给出了该方法的适用条件。结果表明,本文公式考虑了边界条件和刚度参数对索力测试值的影响,可用于不同的索长、索力、边界及不同截面时的索力测试,且误差在3%以内,对于实际边界下的短吊杆索力测试误差小于2%,具有较高精度和工程意义。     

非光滑复杂网络的混沌同步

通过广义哈密顿系统和观测器方法研究了一类非光滑复杂网络混沌系统的同步控制问题,消除了非光滑项,得到了光滑的误差系统,利用Lyapunov稳定性理论得到了误差系统渐近稳定的充分条件.     

全并联AT牵引网行波故障测距研究

全并联AT牵引网是我国高速电气化铁路供电系统中重要的供电架构,其快速精确的故障定位对保障电气化铁路安全畅通运行具有重要意义。在全并联AT牵引网发生故障短路的情况下,通过测取短路故障行波的波头到达时间以及行波测距原理,找出线路的故障位置。根据全并联AT牵引网的架构特点,采用D型双端行波测距法,通过误差较小的北斗卫星导航系统同步时钟实现数据的同步采样,并根据小波变换的信号奇异性检测原理和模极大值理论对两端测得的行波信号进行数据处理,有效解决了行波波头的识别和提取问题。通过仿真实验验证,得出的结果与实际故障位置相差不大,能够实现线路的快速精准定位。     

基于自适应模糊PID控制的农用作业机械轨迹跟踪系统研究

为实现具备大转向间隙特征的智能农业作业机械的轨迹跟踪的稳定性和精确性,提出了一种新型的自适应模糊PID控制器。首先,基于预瞄跟踪理论,建立二自由度(2-DOF)车辆横向误差模型,并推算出其航向角误差。然后,提出了基于转角前馈补偿的自适应模糊控制器,根据驾驶员特性,建立模糊控制规则。最后,利用Carsim与Simulink进行联合仿真验证。结果表明:相比传统PID控制器,自适应模糊PID控制器可以有效地解决大转向间隙造成的转向控制稳定性问题,减少智能农机轨迹跟踪时的调整时间,提高跟踪精度,对较差的车况和工作环境具有较强的适应性和鲁棒性。     

电力SCADA中高精度同步时钟技术研究及应用

基于分布式网络环境的SCADA系统广泛应用于发电厂和变电站,其同步测量和SOE(sequence of event)等技术均需要统一、精确的时间基准,其主时钟及授时精度严重影响测控与故障诊断效果。为了在发电厂SCADA系统中构建结构简单、精度可达亚微秒级同步时钟系统,论述并仿真验证了IEEE1588协议(PTP)原理和优势,设计了对时网络拓扑结构和分散设备的对时方式,分析了系统对时精度和误差因素,阐明了系统主要装置内部对时模块的软硬件实现。     

基于扰动观测器的四旋翼飞行器跟踪控制

针对存在不确定干扰的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制问题,提出了非线性干扰观测器和扩张状态观测器对系统中的扰动进行估计,并将估计值与最优控制器、滑模控制器的设计相结合,克服了模型不确定及外部不确定干扰问题,并实现了飞行器系统跟踪误差的一致有界。通过李雅普诺夫稳定性理论验证了用上述方法设计的控制器系统的稳定性。通过仿真验证了该控制器能够实现对飞行器的轨迹跟踪控制。     

基于线性矩阵不等式的牵制控制策略分析

研究复杂动力学网络的同步牵制控制问题.通过引入牵制控制,对具有大规模节点网络中的小部分节点实施线性反馈控制策略,使得整个网络的所有节点均达到同步.针对一类一致连结的耦合复杂网络模型,采用线性矩阵不等式的方法给出了实施牵制控制达到同步的充分条件.该条件表明,选择牵制异质网络中度较大的节点可能更容易使得网络实现同步.特别地,对于特定的内部耦合矩阵和足够大的耦合强度,只要对网络中任一节点实施牵制控制就可以保证整个网络同步的实现.数值仿真验证了上述结论的有效性.     

一种新的单站被动跟踪方案

在被动跟踪系统中,只利用测向技术不能快速、高精度地跟踪目标,此外使用传统的EKF算法进行跟踪滤波,得到的误差较大,容易产生发散现象。该文提出利用相位变化率和SR-UKF算法相结合的方案,有效克服了上述问题,大大提高了跟踪的速度和精度,滤波器的稳定性也得到增强,跟踪性能得到提高,其有效性通过仿真得到了证明。