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一种基于深度强化学习的多对多在轨服务优化调度方法
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作者 夏红伟 张桀睿 +1 位作者 马广程 王常虹 《宇航学报》 北大核心 2025年第1期204-214,共11页
针对航天器多对多在轨服务的优化调度问题,提出一种基于深度强化学习的智能方法。首先,将航天器多对多在轨服务的优化调度问题建模为与轨道相关的车辆路径问题。随后,提出一种基于注意力机制的编码器-解码器神经网络,构建了随机策略,该... 针对航天器多对多在轨服务的优化调度问题,提出一种基于深度强化学习的智能方法。首先,将航天器多对多在轨服务的优化调度问题建模为与轨道相关的车辆路径问题。随后,提出一种基于注意力机制的编码器-解码器神经网络,构建了随机策略,该策略能够在给出问题实例的情况下生成解决方案。神经网络中,编码器生成图嵌入与节点嵌入,解码器基于嵌入逐步生成解决方案。其次,使用带有贪婪滚动基线的REINFORCE算法对神经网络进行训练。最后,大量试验结果说明了所提出方法的有效性与优越性。所提智能方法的优越性在于:能够近乎实时地给出调度问题的解;在大规模调度问题上的求解质量优于元启发式算法;在特定目标数目实例上训练的模型对不同目标数目的实例具有较好的泛化能力。 展开更多
关键词 在轨服务 优化调度 深度强化学习 注意力机制
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一种应用于精密隔振平台的双曲线磁通磁轴承设计
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作者 孟祥瑞 王常虹 +1 位作者 钟佳朋 夏红伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1025-1034,1042,共11页
针对精密隔振系统磁轴承存在悬浮力密度小、波动大以及耦合力大问题,设计了一种双曲线磁通结构的磁轴承(MBHFM)。首先利用等效电流法和永磁体镜像法推导了带有磁轭的双曲线磁通的磁轴承的气隙磁场和悬浮力的表达式,并分析了磁轴承悬浮... 针对精密隔振系统磁轴承存在悬浮力密度小、波动大以及耦合力大问题,设计了一种双曲线磁通结构的磁轴承(MBHFM)。首先利用等效电流法和永磁体镜像法推导了带有磁轭的双曲线磁通的磁轴承的气隙磁场和悬浮力的表达式,并分析了磁轴承悬浮力波动对隔振性能的影响。其次根据双曲线磁通的磁轴承悬浮力线性分布特点,采用电流前馈补偿方法使磁轴承获取更低悬浮力波动的恒定悬浮力。最后,对双曲线磁通的磁轴承与常见的双边Halbach结构磁轴承(MBBH)进行了仿真分析与测试。仿真结果表明所设计双曲线磁通的磁轴承样机静态悬浮力平均值为153.75 N,静态耦合力系数为0.42%,电流前馈补偿后合成悬浮力波动系数为0.15%,较双边Halbach结构磁轴承静态悬浮力密度提高了20%,静态耦合力系数减小了72.2%,合成悬浮力波动系数减小了89.3%。测试结果进一步验证了所设计样机的高性能。 展开更多
关键词 双曲线磁通的磁轴承 隔振平台 气隙磁场 力特性 悬浮力前馈补偿
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一种新型四象限洛伦兹力电机的设计及优化方法
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作者 孟祥瑞 王常虹 +1 位作者 钟佳朋 夏红伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期938-947,954,共11页
为满足六自由度隔振平台(VIP)高定位精度、高动态响应和短运动行程的使用需求,设计了一种应用在六自由度隔振平台的新型四象限洛伦兹力电机,这种电机具有低推力波动和小耦合力的优点。首先介绍了提出的新型四象限洛伦兹力电机的结构和... 为满足六自由度隔振平台(VIP)高定位精度、高动态响应和短运动行程的使用需求,设计了一种应用在六自由度隔振平台的新型四象限洛伦兹力电机,这种电机具有低推力波动和小耦合力的优点。首先介绍了提出的新型四象限洛伦兹力电机的结构和工作原理。然后基于等效电流法和永磁体镜像法推导这种电机磁场分布以及电磁力情况。并且分析不同结构参数对气隙磁场以及电磁力的影响,再基于遗传算法在兼顾推力波动、耦合力的情况下对推力密度进行参数优化。最后,根据提出的电机电磁力模型进行3D有限元仿真和实验验证,实验结果表明,所设计电机在线圈电流为5 A,y、z向位移台运动位移在-1 mm~1 mm时,推力波动小于0.23%,耦合力在19.3 mN以内。 展开更多
关键词 六自由度隔振平台 新型四象限洛伦兹力电机 磁场分布 力特性 参数优化。
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车用锂离子电池剩余使用寿命预测方法 被引量:18
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作者 王常虹 董汉成 +2 位作者 凌明祥 李清华 屈桢深 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期476-479,共4页
剩余使用寿命(RUL)是锂离子电池健康监测与维护的关键参数,反映了电池到寿命终点的剩余工作时间。本文中提出了反映电池健康状态的电池容量衰退参数,利用这些参数建立RUL预测模型。将支持向量回归机粒子滤波应用于参数估计与RUL预测,给... 剩余使用寿命(RUL)是锂离子电池健康监测与维护的关键参数,反映了电池到寿命终点的剩余工作时间。本文中提出了反映电池健康状态的电池容量衰退参数,利用这些参数建立RUL预测模型。将支持向量回归机粒子滤波应用于参数估计与RUL预测,给出了RUL的预测值与概率密度。结果表明提出的方法准确地预测了电池的RUL。 展开更多
关键词 锂离子电池 剩余使用寿命 预测模型 容量衰退参数 支持向量回归机粒子滤波
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使用中值-各向异性扩散的超声图像去噪算法 被引量:14
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作者 王常虹 陈韬亦 屈桢深 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期314-321,共8页
针对超声图像的散斑噪声,提出一种基于多方向中值滤波和改进各向异性扩散的去噪算法.该算法利用多方向中值滤波的良好边缘保持能力,在滤除噪声的同时注重边缘细节的保持.使用归一化局部方差和图像梯度组成的扩散系数,避免了传统各向异... 针对超声图像的散斑噪声,提出一种基于多方向中值滤波和改进各向异性扩散的去噪算法.该算法利用多方向中值滤波的良好边缘保持能力,在滤除噪声的同时注重边缘细节的保持.使用归一化局部方差和图像梯度组成的扩散系数,避免了传统各向异性扩散算法中梯度阈值为常数带来的鲁棒性差等问题.通过多组仿真实验,综合滤除散斑噪声能力、保持边缘能力以及迭代速度等指标,表明该算法比传统PM和SRAD模型有更好的滤除超声图像噪声和边缘保持能力. 展开更多
关键词 超声图像 散斑噪声 去噪 多方向中值滤波 各向异性扩散
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航天器有限推力轨道转移的轨迹优化方法 被引量:5
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作者 王常虹 曲耀斌 +3 位作者 陆智俊 安昊 夏红伟 马广程 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期390-394,共5页
为使小推力发动机航天器在航行中实现轨道快速机动并有效节省燃料,提出了基于拟谱法的航天器轨道转移轨迹优化方法.采用改进的赤道轨道根数,基于高斯动力学方程建立了航天器轨道转移过程的数学模型,克服了经典轨道根数当偏心率为0,或者... 为使小推力发动机航天器在航行中实现轨道快速机动并有效节省燃料,提出了基于拟谱法的航天器轨道转移轨迹优化方法.采用改进的赤道轨道根数,基于高斯动力学方程建立了航天器轨道转移过程的数学模型,克服了经典轨道根数当偏心率为0,或者轨道倾角为0°或90°时的奇异问题,给出了航天器轨道转移燃料最优性能指标函数以及终端约束和路径约束条件;采用拟谱法,将原始的连续最优控制问题转化为非线性规划问题;利用SNOPT(sparse nonlinear optimizer)算法求解最优轨迹,并提出了具体设计步骤和方法.仿真结果表明:与fmincon优化方法相比,发动机最大推力为20 N时,本文的优化方法寻优时间减少61%,节省燃料18%. 展开更多
关键词 轨道转移 拟谱法 轨迹优化 有限推力
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GEO混合推力机动目标跟踪IMM算法 被引量:5
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作者 王常虹 张大力 +1 位作者 夏红伟 马广程 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期443-453,共11页
针对交互多模型(IMM)算法求解地球静止轨道(GEO)卫星混合推力机动目标跟踪问题时模型匹配难、模型转移概率近似平均和响应速度慢的问题,从交互模型集构建和模型转移概率自适应设计两个方面出发提出一种改进IMM算法。该方法通过考虑无机... 针对交互多模型(IMM)算法求解地球静止轨道(GEO)卫星混合推力机动目标跟踪问题时模型匹配难、模型转移概率近似平均和响应速度慢的问题,从交互模型集构建和模型转移概率自适应设计两个方面出发提出一种改进IMM算法。该方法通过考虑无机动、脉冲机动和有限推力机动三种模式,构建了覆盖目标机动状态的交互模型集,提高了模型与机动目标实际运行状态的匹配度;采用一种基于加速度估计自适应修正的模型交互概率修正方法,提升了算法对目标机动状态的响应速度和跟踪精度。仿真结果表明,所提算法是解决混合推力模式下的GEO机动目标跟踪问题的有效手段,在收敛速度和收敛精度等方面与传统方法相比有较大提高。 展开更多
关键词 地球静止轨道卫星 机动目标跟踪 混合推力 交互多模型(IMM) 轨道机动
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一种局部递归神经网络模型及其在动态系统辨识中的应用 被引量:8
8
作者 王常虹 徐立新 +1 位作者 庄显义 高晓智 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期21-24,共4页
提出一种局部递归神经网络模型,利用误差回馈原理推导了其学习算法。针对动态系统辨识问题,建立了一个基于该网络的并联辨识方案。仿真结果表明,该网络及其辨识结构具有学习效率高、逼近速度快和不需要被辨识对象的先验知识等特点。
关键词 递归神经网络 系统辨识 学习算法 控制系统
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非合作编队卫星姿轨一体化滤波新方法 被引量:4
9
作者 王常虹 曲耀斌 +3 位作者 任家栋 邓雅 夏红伟 马广程 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期663-669,共7页
为提升空间非合作编队任务中卫星态势感知能力和工程冗余度,结合姿态和两星相对位置的耦合信息,提出了一种无角度测量信息的姿态与相对轨道一体化滤波算法。滤波器系统方程取惯性系下的误差四元数姿态和卫星轨道系下相对运动表述,通过... 为提升空间非合作编队任务中卫星态势感知能力和工程冗余度,结合姿态和两星相对位置的耦合信息,提出了一种无角度测量信息的姿态与相对轨道一体化滤波算法。滤波器系统方程取惯性系下的误差四元数姿态和卫星轨道系下相对运动表述,通过扩展卡尔曼滤波实现对卫星姿态指向、陀螺零偏、相对位置速度的联合有效估计。针对跟飞和绕飞两种典型卫星编队模式和不同相对运动构型尺度下该滤波器的局部可观测性进行了比较与分析。地面仿真实验表明,相对导航位置误差0.3 m,相对速度估计误差10-4m/s,卫星姿态估计误差0.05°,陀螺零偏估计误差10-4(°)/s,满足编队卫星任务需求。 展开更多
关键词 非合作编队 无角度测量 一体化滤波 可观测性
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一种重复控制律的设计与实现 被引量:5
10
作者 王常虹 谢升 +2 位作者 陈兴林 马广成 李宏宇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1997年第4期53-56,共4页
本文提出了一种重复控制律的设计方法,该方法将反馈控制律设计与重复控制律设计相结合,在反馈控制的基础上引入重复控制回路,以此提高系统对周期输入信号的跟踪能力和对周期扰动的抑制能力。文中给出了系统稳定的充分条件和该方法的... 本文提出了一种重复控制律的设计方法,该方法将反馈控制律设计与重复控制律设计相结合,在反馈控制的基础上引入重复控制回路,以此提高系统对周期输入信号的跟踪能力和对周期扰动的抑制能力。文中给出了系统稳定的充分条件和该方法的实现方式,通过对三轴仿真转台的实验验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 伺服系统 重复控制 稳定性
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一种改进的Elman神经网络模型 被引量:10
11
作者 王常虹 高晓智 +1 位作者 徐立新 庄显义 《电子科学学刊》 CSCD 1997年第6期739-744,共6页
本文首先详细地阐述了Elman神经网络的结构、原理和学习算法.为了进一步提高Elman神经网络的逼近能力和动态特性,我们提出了一种改进的Elman神经网络模型.这种新的Elman神经网络在关联节点与输出节点之间又增加了一组可调权值,利用误差... 本文首先详细地阐述了Elman神经网络的结构、原理和学习算法.为了进一步提高Elman神经网络的逼近能力和动态特性,我们提出了一种改进的Elman神经网络模型.这种新的Elman神经网络在关联节点与输出节点之间又增加了一组可调权值,利用误差回馈原理推导出了其相应的学习算法.仿真实验结果表明,改进的Elman神经网络比原来的网络具有更好的动态性能,对于贯序输入输出数据的逼近收敛速度更快. 展开更多
关键词 ELMAN 神经网络 学习算法
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一种大角加速度下的星跟踪算法 被引量:4
12
作者 王常虹 吴志华 李葆华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期706-710,共5页
在飞行器大角加速度机动情况下,星敏感器星跟踪算法预测坐标的偏差变大导致星点扫描范围变大,星点识别时间变长,数据更新率降低,为此提出了一种采用联合星敏感器和陀螺信息预测星像坐标的星跟踪算法。该方法首先由组合导航输出的上一时... 在飞行器大角加速度机动情况下,星敏感器星跟踪算法预测坐标的偏差变大导致星点扫描范围变大,星点识别时间变长,数据更新率降低,为此提出了一种采用联合星敏感器和陀螺信息预测星像坐标的星跟踪算法。该方法首先由组合导航输出的上一时刻的姿态数据和一个周期内修正后的陀螺数据积分推算下一时刻的飞行器姿态,然后通过坐标转换计算出已知恒星下一时刻在星敏感器坐标系上的星图坐标。理论分析和仿真结果表明,该方法飞行器最大角加速度30(°)/s2,最大角速度30(°)/s的情况下,预测星敏感器视场内恒星的星像坐标的偏差在10个像素以内,可使星图扫描和星点匹配快速完成,提高星敏感器的工作效率。 展开更多
关键词 星跟踪算法 大角加速度 组合导航 预测偏差
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地磁/天文自主导航算法 被引量:3
13
作者 王常虹 刘睿 李葆华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期429-433,共5页
针对基于轨道动力学方程的天文导航方法的局限性问题,提出了一种利用天文/地磁信息进行飞行器自主导航的方法,建立了适用于一般飞行器的动力学方程,并推导了系统的观测方程。算法采用地磁/星光矢量间的夹角作为观测值,采用扩展卡尔曼滤... 针对基于轨道动力学方程的天文导航方法的局限性问题,提出了一种利用天文/地磁信息进行飞行器自主导航的方法,建立了适用于一般飞行器的动力学方程,并推导了系统的观测方程。算法采用地磁/星光矢量间的夹角作为观测值,采用扩展卡尔曼滤波方法估计飞行器的位置和速度。应用奇异值分解的方法对系统的可观测性与可观测度进行了分析。仿真结果表明该算法的导航精度较高,滤波收敛性、稳定性较好,误差不随时间累积。可用于惯性导航的辅助导航或对导航精度要求一般的场合。 展开更多
关键词 自主导航 可观测度 扩展卡尔曼 导航精度
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基于Unscented Kalman滤波的飞行器天文/地磁自主导航算法研究(英文) 被引量:2
14
作者 王常虹 刘睿 李葆华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期543-549,共7页
针对地磁场模型精度低而引起的导航精度不高及基于轨道动力学方程的天文导航算法的局限性问题,提出了一种利用天文/地磁信息为观测量的飞行器自主导航方法,并建立了动力学方程,同时推导了观测方程。算法采用星光矢量与地磁矢量的夹角为... 针对地磁场模型精度低而引起的导航精度不高及基于轨道动力学方程的天文导航算法的局限性问题,提出了一种利用天文/地磁信息为观测量的飞行器自主导航方法,并建立了动力学方程,同时推导了观测方程。算法采用星光矢量与地磁矢量的夹角为观测量,采用UKF滤波器估计飞行器的速度和位置,并进行了仿真研究。仿真结果表明,该算法的精度要远高于单纯的地磁导航,滤波的收敛性和稳定性较好,导航误差不随时间累积,有工程应用价值。 展开更多
关键词 地磁场 导航精度 天文/地磁 UKF 动力学方程
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网络化控制系统的建模与控制 被引量:1
15
作者 王常虹 袁智 +1 位作者 李清华 闻帆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1204-1208,共5页
针对具有不确定时变延时以及数据包丢失的网络化控制系统,提出了一种建模方式来研究该系统的稳定性以及镇定控制器设计的问题.用自由权矩阵结合Lyapunov-Krasovskii方法给出了使得网络化控制系统渐进稳定的充分条件,自由权矩阵的引入降... 针对具有不确定时变延时以及数据包丢失的网络化控制系统,提出了一种建模方式来研究该系统的稳定性以及镇定控制器设计的问题.用自由权矩阵结合Lyapunov-Krasovskii方法给出了使得网络化控制系统渐进稳定的充分条件,自由权矩阵的引入降低了采用固定权矩阵方法所得结果的保守性.给出了镇定控制器以及保证系统渐进稳定的最大延时的求解算法,数值算例验证了所提方法的可行性. 展开更多
关键词 网络化控制 自由权矩阵 时变延时 数据包丢失 锥补线性化
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基于同伦法的跟踪系统鲁棒控制器设计 被引量:1
16
作者 王常虹 刘斌 +2 位作者 陈国成 姜春雷 刘均 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2012年第1期68-72,82,共6页
针对传统控制系统鲁棒控制器阶数较高的缺陷,提出一种具有阶次限制的鲁棒控制器设计方法.利用Ne-vanlinna-Pick插值方法,将鲁棒控制器设计问题转化为求解非线性方程的根,避免选择H∞控制中加权函数.基于同伦法设计低阶鲁棒控制器,通过... 针对传统控制系统鲁棒控制器阶数较高的缺陷,提出一种具有阶次限制的鲁棒控制器设计方法.利用Ne-vanlinna-Pick插值方法,将鲁棒控制器设计问题转化为求解非线性方程的根,避免选择H∞控制中加权函数.基于同伦法设计低阶鲁棒控制器,通过仿真实验研究该鲁棒控制器下的阶跃响应,以及存在外部干扰时系统的控制性能及干扰抑制能力,并与传统滞后超前校正方法进行比较.结果表明:该控制器不仅能够在保证跟踪精度前提下具有较强干扰抑制能力,而且当系统存在不确定性时,闭环控制系统具有很好的鲁棒性. 展开更多
关键词 同伦法 鲁棒控制 Nevanlinna-Pick插值 跟踪系统 阶次约束 干扰抑制
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未知故障下的飞机自适应控制 被引量:1
17
作者 王常虹 钟佳朋 +2 位作者 伊国兴 李清华 奚伯齐 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1-6,共6页
飞机动力学模型因受损或者其他未知故障时,预先设计的飞机控制律可能会无法满足飞机的稳定飞行,从而需要设计自适应控制律以保证飞行安全.本文以非线性的NASA-GTM通用飞机模型为对象,运用基于回顾成本的自适应控制方法(RCAC)进行飞机未... 飞机动力学模型因受损或者其他未知故障时,预先设计的飞机控制律可能会无法满足飞机的稳定飞行,从而需要设计自适应控制律以保证飞行安全.本文以非线性的NASA-GTM通用飞机模型为对象,运用基于回顾成本的自适应控制方法(RCAC)进行飞机未知故障情况下的平稳飞行控制,包括机体结冰与控制舵面卡死两种故障情况.根据飞机局部线性化模型得到系统马尔科夫参数来设计基于输出反馈的RCAC控制器.通过最优化回顾代价函数来更新RCAC控制器增益,从而调节飞机引擎与控制舵面的输出来补偿由未知故障带来的影响.仿真结果表明在未知故障情况下,RCAC能够很好地通过自适应调整控制器的增益来保证飞机的平稳飞行和控制指令跟踪. 展开更多
关键词 回顾成本自适应控制 机体结冰 控制舵面故障 平稳飞行控制
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基于DS数据融合与SVR-PF的锂离子电池RUL预测方法 被引量:1
18
作者 王常虹 董汉成 +1 位作者 凌明祥 李清华 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2015年第4期109-118,12,共10页
为防止锂离子电池失效导致的系统失效,提出一种基于DS数据融合与支持向量回归机粒子滤波(Support Vector Regression-Particle Filter,SVR-PF)的锂离子电池剩余有效工作时间(Remaining Useful Life,RUL)预测方法.结果表明:该预测方法能... 为防止锂离子电池失效导致的系统失效,提出一种基于DS数据融合与支持向量回归机粒子滤波(Support Vector Regression-Particle Filter,SVR-PF)的锂离子电池剩余有效工作时间(Remaining Useful Life,RUL)预测方法.结果表明:该预测方法能够融合不同数据源对锂离子电池RUL的预测结果,改进可用数据较少时RUL的预测准确度. 展开更多
关键词 锂离子电池 RUL DS数据融合 SVR-PF
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平台式惯性/星光组合系统斜置对准方法 被引量:2
19
作者 王常虹 夏刚 孟倩 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2011年第1期14-17,共4页
采用星敏感器内置于惯性平台方案的惯性/星光组合系统需要在发射时将星敏感器对准目标恒星。提出一种通过控制平台转位实现恒星射前对准的平台斜置对准方案,并开展相应的误差分析,最后通过试验验证了方案的有效性。
关键词 惯性/星光组合系统 星敏感器 加速度计 斜置调平
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一种机器人学习控制方法的实现 被引量:1
20
作者 王常虹 戴绍安 +1 位作者 付佩琛 王长军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第2期35-41,共7页
针对具有可重复工作方式的机器人,提出了一种PD 迭代学习控制方法。该方法采用机器人关节角位置信号和关节角速度信号实现控制。文中给出了这种方法在三自由度机器人上的应用实例.
关键词 迭代学习控制 反馈控制 机器人
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