高速列车的自适应容错跟踪控制

针对执行器故障下高速列车的速度和位移跟踪控制问题,考虑模型参数的不确定性,引入自适应控制技术,设计了列车的自适应容错跟踪控制器.该控制器不依赖于列车模型参数的先验知识,不需要故障检测与诊断设备,可以有效克服列车模型参数未知以及执行器故障的影响,实现执行器故障下高速列车对目标速度和位移曲线的精确跟踪.基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果说明该控制器具有良好的容错跟踪控制能力.     

永磁同步电动机的随机位置控制

通过在相电压和外部负载中分别加入维纳过程和马尔科夫过程,建立考虑随机干扰量影响的永磁同步电动机动态模型。以转子位移、转子转速和三相相电流为状态,研究转子位移的随机跟踪问题。基于建立的动态模型,考虑马尔科夫跳变参数的随机反步控制技术,设计了实现转子位移跟踪的随机反馈控制器。对建立的动态模型和设计的随机反馈控制器组成的闭环系统进行稳定性分析。分析结果表明,闭环系统有唯一解,且位置跟踪误差的L4范数可依概率被调节到原点任意小的邻域。     

无地面控制点无人机影像空三定位精度分析

随着无人机技术的快速发展和影像匹配技术的进步,无人机技术被广泛应用于智慧城市、测绘生产、BIM系统等领域.网络RTK技术和PPK技术为无人机影像提供了高精度的位置信息,为无地面控制点无人机影像空三提供了可能.首先介绍了无地面控制点无人机影像空三的理论知识,接着利用模拟和实测数据对影响无人机影像空三定位精度的主要因素如重叠度与倾斜角、相机模型、外方位线元素精度与权值、外方位角元素精度与权值等进行了分析,最后对无地面控制点无人机影像空三的实施给出了工程实施建议.研究结果表明:无地面控制点无人机影像空三具有可行性,其实现取决于合适的飞行参数设置、高精度的外方位元素、最优的空三后处理解算和顾及高程异常改正.     

无人机水上遇险搜救关键技术研究

为提高水上交通安全应急处理能力，突破船艇在水上遇险搜救中存在的限制，针对基于无 人机的水上搜救关键技术进行了研究。首先，对无人机系统和性能需求进行了分析并设计了一个无人机实验平台；其次，针对目标识别与定位技术、机载甚高频无线通信技术以及基于北斗导航 系统的无人机信息传输技术进行了详细分析，以解决水上目标识别定位、水上应急通信及无人机远程巡航等关键问题，并在此基础上开发了配套的无人机水上交通安全应急处置系统，最终实现 了无人机水上遇险搜救应急处置装置的研发。最后，在东海海区的示范应用结果表明，该装置能够准确地对水上目标进行有效识别，可进一步为水上遇险搜救提供技术保障。     

存在扰动和时滞的高速列车自适应制动控制

为了保障高速列车的安全可靠运行,文章以存在未知扰动和输入时滞的高速列车制动系统为被控对象,设计了新的高速列车制动系统模型参考自适应控制策略,实现了对给定速度曲线的渐近跟踪。首先,通过分析高速列车制动系统的原理和动态特性,建立了存在扰动和时滞的高速列车制动系统状态空间模型;其次,充分利用模型参考自适应控制善于处理系统不确定性和外界扰动的能力,结合状态预测,设计了状态反馈控制器,使其在存在未知扰动和输入时滞时仍能实现对给定速度曲线的渐近跟踪;最后基于CRH380AL型高速列车在济南—青岛段的数据开展仿真验证,仿真结果表明文章设计的高速列车制动控制系统具有理想的稳定和渐近跟踪特性,能克服未知参数和有界扰动的影响,具有良好的鲁棒性。     

基于重复学习控制的高精度高速摆动扫描系统研究

采用重复控制,可以显著提高控制系统对周期性信号的跟踪精度,提高系统的鲁棒性.针对反射镜高速摆动扫描系统,设计了基于重复学习控制补偿的控制器,通过对扫描系统常规PD控制与重复学习补偿控制的仿真对比,对50Hz参考输入周期扫描信号,所设计的重复学习控制系统能够高精度地跟踪给定周期信号.     

基于异构模糊神经网络集成算法的自主车导向控制

设计了基于神经网络的自主车导向控制器,建立了异构模糊神经网络控制器的结构,并由实验数据产生训练样本和验证样本集.该控制器通过精确控制2个驱动轮的差动转速实现路径跟踪.实验结果表明,采用异构模糊神经网络集成算法的导向控制器能够稳定地实现跟踪导向路径的控制功能.     

基于串级控制的四轮转向车辆稳定车道线保持

针对四轮前后轮转向车辆的稳定车道线保持,提出集成直接横摆力矩和车道 线保持的串级控制策略.主控制器实现车道线保持控制;副控制器实现车辆稳定性控制. 主控制器的前轮转角作为副控制器的参考输入,计算期望滑移角和期望横摆率.后轮转角 和横摆力矩作为副控制器控制输入,基于LQ算法计算补偿后轮转角和横摆力矩,实际滑 移角和实际横摆率跟踪期望滑移角和期望横摆率.在副控制器车辆稳定性控制基础上,主 控制器实现准确地车道线保持控制,保证车辆在车道内安全行驶.实验结果表明,实现准 确车道线保持,并保证车辆的稳定性和操纵性.     

基于FPGA的实时空中目标跟踪系统设计与实现

针对民航机场及周边空域安全管理的需求和雷达监视存在盲区易受干扰的缺点,设计了一种基于FPGA的实时空中目标跟踪系统. 针对空中目标的特点,采用灰度图像的帧间差分法进行目标检测,自适应双阈值进行目标分割,形心跟踪法进行目标跟踪,达到25帧/s的实时处理速度;算法通过设置跟踪区域和目标锁定点,排除了干扰的影响,提高了系统跟踪能力;采用形心坐标的脱靶量作为云台调整参数,依据分割目标像素大小在跟踪过程中进行了自动变焦控制;采用IDE接口硬盘作为存储介质,FAT32文件系统作为图像存储形式来记录实时图像. 外场实验表明,系统工作稳定,跟踪算法简单实用,可辅助雷达系统对飞机起降及机场空域移动目标进行跟踪监视.     

基于波峰搜索算法的视频客流计数系统研究

视频分析在客流统计上的应用是当前研究的热点及难点,常见的视频计数实现过程主要是依靠对象分割、目标跟踪、目标识别等尚未成熟的算法,尤其要实现目标的准确跟踪仍非常困难。为避免目标跟踪算法对计数精度的影响,文章在对象分割算法的基础上统计目标像素,再采用提出基于加权步长的波峰识别搜索算法对像素统计曲线进行识别,从而实现对乘客目标计数;最后以长途大巴车视频客流计数问题为背景,结合提出的计数算法设计一套完整的视频客流计数系统。实验结果表明,文中设计的客流计数系统能够对长途大巴车乘客有秩序上(下)车的视频序列准确计数,计数精度达到90%以上,并具有超载报警和智能结算等功能。     

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针对民航机场及周边空域安全管理的需求和雷达监视存在盲区易受干扰的缺点,设计了一种基于FPGA的实时空中目标跟踪系统. 针对空中目标的特点,采用灰度图像的帧间差分法进行目标检测,自适应双阈值进行目标分割,形心跟踪法进行目标跟踪,达到25帧/s的实时处理速度;算法通过设置跟踪区域和目标锁定点,排除了干扰的影响,提高了系统跟踪能力;采用形心坐标的脱靶量作为云台调整参数,依据分割目标像素大小在跟踪过程中进行了自动变焦控制;采用IDE接口硬盘作为存储介质,FAT32文件系统作为图像存储形式来记录实时图像. 外场实验表明,系统工作稳定,跟踪算法简单实用,可辅助雷达系统对飞机起降及机场空域移动目标进行跟踪监视.     

基于ARM的车载定位系统设计与实现

为获取及时、准确的车辆位置信息,研究基于ARM Cortex-A7嵌入式处理器架构以及Android的车载定位系统。以车载定位为应用背景,提供了整个系统的软/硬件解决方案,实现了及时、准确的车载定位功能。首先对项目背景、系统框架作了简单介绍,提出了系统的软/硬件性能指标,确定了器件选型,随后介绍了系统的软/硬件设计方案,包括原理图设计、PCB设计及系统软件流程等,最后对整个系统进行了测试,结果表明:系统运行稳定,能够精确实现定位功能。     

电动助力转向系统滑模变控制技术研究

以电动助力转向系统中直流助力电机的控制器为研究对象，依据助力电机的数学模型，应用带观测器补偿的滑模变结构控制方法，设计了滑模变控制器，通过调节助力电机的电压，获得预期的输出电流。仿真结果表明，所设计的滑模变控制器使助力电机具有很好的动态性能，系统基本无抖动现象，实现了助力电机输出电流对目标电流的跟踪特性。     

GPS实时货物跟踪系统的设计与实现

根据我国第三方物流企业的特点,利用GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统和GSM短信服务系统．设计和实现了一个基于GPS的实时货物跟踪系统．介绍了系统拓朴结构、软件结构与功能,分析了各软件子系统实现的关键技术．利用该系统。客户可以通过Internet实时查询货物当前的位置、状态、估计到达时间等信息,企业则可以对其移动的车船进行实时监控、调度、导航、接警等处理．     

基于自适应动态面的航向跟踪控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单。所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整。以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。     

船舶航向非线性系统的动态面控制

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种航向控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单,所设计的控制器能够保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹。数字仿真结果表明,控制系统对给定航向的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性,具有较强的鲁棒性。     

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民航飞机按照飞行程序自动飞行,能够极大地减轻飞行员工作负荷.本文对航路点自动飞行的实现方案进行了研究,对飞机气动模型、六自由度动力学与运动学模型进行了设计,并利用SIMULINK实现了模型解算的实时性.对导航系统进行设计,实现了内-外环的导航和控制方案,即外环实现航路点导航,内环实现飞机姿态控制,并对航迹偏差控制器进行了设计与实现.在此基础上,实现了航路点自动飞行,能够稳定、准确地跟踪飞行程序,实现了对飞行程序的仿真验证.     

一种用于多摄像机无重叠视域环境下的车辆跟踪系统

针对当前交通监控系统中自动化程度较低、过多依赖人力进行监控的现状,文章设计了一种用于多摄像机无重叠视域环境下的车辆跟踪系统.该系统为中心-分布式结构,中心服务器与分布在前端的智能摄像机节点通过GPRS相连,与传统的功能单一的摄像头相比,基于DM642的智能节点可以在前端完成目标检测、跟踪以及分类等工作,并将抽象化后的目标特征信息通过GPRS传输给中心服务器,大大减轻了网络传输的压力.中心服务器根据节点传送来的目标信息,对不同摄像机视域下的目标进行匹配,实现了目标的连续跟踪,获得了更为全面的目标信息.试验表明,文章设计的车辆跟踪系统可以在较大监控范围内有效地跟踪目标车辆.     

高速列车牵引电机自适应故障诊断研究

为保证高速列车的安全高效运行,设计一种基于多模型方法的高速列车故障诊断与调节策略,实现了对未知牵引电机故障的准确诊断和给定速度曲线的渐近跟踪。首先,通过分析常见的牵引电机故障,建立故障模式集,得到每种故障模式下的高速列车参数化模型;再基于每种故障模式下的参数化模型设计自适应估计器,得到估计器集,并基于估计误差设计性能损失函数进行高速列车牵引电机自适应故障诊断;最后根据诊断出的故障模式和大小等信息设计高速列车自适应故障调节控制器,保证系统稳定和对给定速度曲线的渐近跟踪。仿真结果表明,设计的高速列车自适应故障诊断与调节策略能有效地实现对未知牵引故障的诊断和补偿。     

船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法

应用不对称信息理论和鲁棒控制算法简化非线性逆推算法,针对非线性船舶航向保持系统,设计了其Backstepping逆推控制器,由非线性函数项和常规线性控制器组成,将简化的Back-stepping法与闭环增益成形算法相结合,设计其非线性鲁棒控制器。通过非线性鲁棒控制器的控制能够使船舶无超调、无静差地跟踪设定航向,调节时间为600 s,符合船舶航行的实际情况,控制效果良好;当系统增加干扰后,系统的控制输出除了因干扰产生的抖动外,其跟踪性能仍然较好,航向输出无静差,说明控制器具有一定的鲁棒性;是否全部对消非线性项,对其控制效果相差不大,说明当模型发生参数摄动时,系统的控制性能仍能保证。