基于微分同胚变换的双钢轮振动压路机编队协同控制

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作者 郭留红 邹啟东 +2 位作者 李志勇 张会锋 焦生杰 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第3期415-420,共6页

针对无人驾驶双钢轮振动压路机机群编队协同控制问题,基于微分同胚变换提出一种创新的双钢轮压路机机群编队协同控制方法。为满足路面压实作业工况的需求,采用人工势场函数,建立了一种具备吸引远距离、排斥近距离特性的编队模型。为了... 针对无人驾驶双钢轮振动压路机机群编队协同控制问题,基于微分同胚变换提出一种创新的双钢轮压路机机群编队协同控制方法。为满足路面压实作业工况的需求,采用人工势场函数,建立了一种具备吸引远距离、排斥近距离特性的编队模型。为了应对编队压实过程中的外部环境限制,在该模型基础上,提出了基于微分同胚变换理论的编队跟踪控制方法。通过微分同胚变换,成功实现了对双钢轮压路机位置的约束,使其在规定的工作范围内进行压实运动。通过Matlab仿真平台,对所提控制方法进行了仿真验证,实现了起步工况和压实工况机群的编队协同控制。该研究为压路机机群无人化施工领域提供了新的研究思路。 展开更多

关键词 双钢轮振动压路机 微分同胚变换 人工势场函数 编队协同控制

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结合Broyden族算法和微分同胚变换的图像自动配准方法

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作者 倪冬冬 贾振红 +2 位作者 覃锡忠 杨杰 Nikola Kasabov 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期42-44,49,共4页

本文采用微分同胚变换预处理图像,得到初始化形变场,提高对形变图像的配准精度;采用Broyden族算法优化能量函数,自动确定迭代次数,提高优化效率;基于Demons算法思想引入图像梯度灰度场相似量构造能量函数,提高灰度信息少的图像配准精度... 本文采用微分同胚变换预处理图像,得到初始化形变场,提高对形变图像的配准精度;采用Broyden族算法优化能量函数,自动确定迭代次数,提高优化效率;基于Demons算法思想引入图像梯度灰度场相似量构造能量函数,提高灰度信息少的图像配准精度。实验证明,本文算法配准精度优于改进的Demons算法,尤其在配准大形变图像时,本文算法配准精度高的优势更加明显。 展开更多

关键词 Broyden族算法 微分同胚变换 图像自动配准

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基于微分同胚变换的智慧交通锥反步编队控制

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作者 张佳乐 焦生杰 +1 位作者 王玥琳 易小刚 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期723-733,共11页

为解决智慧交通锥的摆放和回收,对于一类装有标准交通锥模型的移动机器人,提出了一种基于微分同胚变换的反步编队控制方法。根据编队摆放和回收条件,将反步技术应用于智慧交通锥的动态误差方程中;用构造Lyapunov函数,设计了系统的控制... 为解决智慧交通锥的摆放和回收,对于一类装有标准交通锥模型的移动机器人,提出了一种基于微分同胚变换的反步编队控制方法。根据编队摆放和回收条件,将反步技术应用于智慧交通锥的动态误差方程中;用构造Lyapunov函数,设计了系统的控制量。将微分同胚变换与传统的反步方法相结合,解决控制输入限制的问题。用Matlab仿真和机器人操作系统(ROS)实验平台进行了仿真与实验验证。结果表明:本控制方法智慧交通锥的线速度为-0.5~0.5 m/s,角速度为-0.5~0.5rad/s;编队距离误差均收敛到小于10 cm。相较于传统的反步编队控制方法,该文的反步编队控制方法可以更有效地控制智慧锥的线速度和角速度,使其稳定在规定范围内且变化平缓,能够保证智慧锥线速度和角速度的有界性,实现了斜线摆放以及回收工况下的编队控制。 展开更多

关键词 公路交通 道路养护 智慧交通锥 微分同胚变换 反步编队控制方法 MATLAB仿真 机器人操作系统(ROS)平台

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基于恒定动量矢量的快速大形变微分同胚非刚体标记点集匹配算法 被引量：2

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作者 赵键 鲁敏 张军 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1714-1722,共9页

目前经典的基于微分同胚非刚体变换的标记点匹配算法虽然克服了以往非微分同胚变换方法不能处理大形变非刚体变换的问题,但是普遍存在时空复杂度较高,算法收敛速度较慢以及匹配精确性和变换光滑性不能兼顾等问题.针对这些问题,本文提出... 目前经典的基于微分同胚非刚体变换的标记点匹配算法虽然克服了以往非微分同胚变换方法不能处理大形变非刚体变换的问题,但是普遍存在时空复杂度较高,算法收敛速度较慢以及匹配精确性和变换光滑性不能兼顾等问题.针对这些问题,本文提出了一种新的基于恒定动量矢量的快速大形变微分同胚非刚体标记点集匹配算法,该方法利用拉格朗日坐标系下的恒定动量矢量以及时间依赖的多尺度再生核来构造速度矢量场,然后采用基于规则化控制参数的确定性退火机制来搜索最优动量矢量,从而得到最终的微分同胚变换形变场.最后实验验证了本文所提新算法能使匹配的精确性和变换的光滑性达到较好的平衡兼顾,而且也较大程度地降低了算法的时间复杂度以及空间复杂度. 展开更多

关键词 大形变微分同胚非刚体变换 标记点集匹配 拉格朗日坐标 恒定动量矢量 多尺度再生核 确定性退火

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融合多传感器数据的系统相对密度高维核估计剩余寿命预测 被引量：3

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作者 卫少萌 张江民 +1 位作者 石慧 吴斌 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4493-4507,共15页

在工业大数据的时代背景下,利用复杂系统中部署的多种传感器获取状态监测数据进行剩余寿命预测,对于保证系统的可靠性与安全性有着重要意义。为了更有效地融合多传感器监测数据,提出一种基于传感器数据融合的相对密度高维核估计剩余寿... 在工业大数据的时代背景下,利用复杂系统中部署的多种传感器获取状态监测数据进行剩余寿命预测,对于保证系统的可靠性与安全性有着重要意义。为了更有效地融合多传感器监测数据,提出一种基于传感器数据融合的相对密度高维核估计剩余寿命预测方法。首先,建立基于多传感器数据融合的非参数高维核估计特征融合模型,并将K近邻相对密度的思想引入高维核估计窗宽的选择中,可以根据数据的稀疏性自适应地选择更合理的窗宽;其次,在剩余寿命预测模型上利用空间映射的方法建立自适应相对密度高维核微分同胚变换方法以解决高维核估计在预测中的边界偏移问题,从而提高剩余寿命预测结果的准确性。最后,分别对航空发动机数据集和齿轮箱数据集进行了实验分析,验证了所提方法的准确性和有效性。 展开更多

关键词 剩余寿命预测 高维核估计 特征融合 相对密度 核微分同胚变换

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弓网接触力反馈线性化控制 被引量：9

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作者 时光 陈忠华 +2 位作者 郭凤仪 刘健辰 王智勇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期85-91,共7页

通过扩展状态变量得到受电弓的非线性模型,利用非线性系统的微分几何理论,构造微分同胚变换和状态反馈表达式,得到了受电弓线性化模型,设计反馈控制律解决弓网接触力的跟踪问题,并证明了内状态的一致最终有界性,考虑弓头易受干扰问题,... 通过扩展状态变量得到受电弓的非线性模型,利用非线性系统的微分几何理论,构造微分同胚变换和状态反馈表达式,得到了受电弓线性化模型,设计反馈控制律解决弓网接触力的跟踪问题,并证明了内状态的一致最终有界性,考虑弓头易受干扰问题,采用非线性干扰观测器补偿反馈控制律.研究对比表明,所提出的基于干扰观测器的反馈线性化控制策略能有效解决弓网接触力的跟踪问题,同时克服了反馈线性化控制依赖于精确模型的缺点,为一定工况下弓网最优接触力的跟踪控制提供可行方案. 展开更多

关键词 受电弓 微分同胚变换 非线性干扰观测器 反馈线性化

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非完全对称欠驱动高速无人艇轨迹跟踪控制 被引量：14

7

作者 万磊 董早鹏 +1 位作者 李岳明 何斌 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期95-103,共9页

研究一类非完全对称欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制问题,考虑系统阻尼系数矩阵和惯性系数矩阵非对角线元素存在非零项,且阻尼系数随着航速变化的情况,首先通过两次全局微分同胚变换将系统矩阵变换为级联系统的形式,使控制模型得以简化;然... 研究一类非完全对称欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制问题,考虑系统阻尼系数矩阵和惯性系数矩阵非对角线元素存在非零项,且阻尼系数随着航速变化的情况,首先通过两次全局微分同胚变换将系统矩阵变换为级联系统的形式,使控制模型得以简化;然后基于简化后的模型构建轨迹跟踪误差模型,将轨迹跟踪问题转化为误差的镇定问题,同时基于级联系统理论和Lyapunov直接法设计了误差镇定控制器,该控制器能够实现非完全对称欠驱动高速无人艇的任意参考轨迹的跟踪控制,包括原点的镇定控制。最后通过仿真实验验证了所设计控制器的有效性。 展开更多

关键词 非完全对称 高速无人艇 轨迹跟踪 欠驱动控制 全局微分同胚变换 级联系统

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一类非线性直升机模型的滑模降阶控制器设计 被引量：9

8

作者 蒋沅 曾令武 代冀阳 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期330-338,共9页

针对带有交叉耦合的多输入CE150直升机模型,研究了一类多输入仿射非线性系统的控制设计问题,基于滑模变结构控制理论,采用了一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法,即反复运用变结构控制理论,对一类高阶的仿射非线性系统,构造了合适的微... 针对带有交叉耦合的多输入CE150直升机模型,研究了一类多输入仿射非线性系统的控制设计问题,基于滑模变结构控制理论,采用了一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法,即反复运用变结构控制理论,对一类高阶的仿射非线性系统,构造了合适的微分同胚变换函数,把初始高阶系统降至低阶系统,并构造了变结构控制律,再利用当前级和上一级控制输入的映射关系反推出初始系统的控制输入.通过CE150直升机模型仿真结果表明,该方法有效可行. 展开更多

关键词 CE150直升机模型 仿射非线性系统 滑模控制 滑模降阶 微分同胚变换

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多项式逼近建模的非线性系统预测控制 被引量：5

9

作者 罗秋滨 岳中哲 +1 位作者 关立雁 冯汝鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期84-88,共5页

针对可以获得有界输入输出数据的非线性系统,提出了一种多项式逼近建模的预测控制算法。将有界输入输出数据的取值域通过拓扑同胚变换到[0,1]范围内,用多项式逼近方法建立非线性系统的多个不同预测步长的预测模型,最小化目标函数求得预... 针对可以获得有界输入输出数据的非线性系统,提出了一种多项式逼近建模的预测控制算法。将有界输入输出数据的取值域通过拓扑同胚变换到[0,1]范围内,用多项式逼近方法建立非线性系统的多个不同预测步长的预测模型,最小化目标函数求得预测控制律,并通过误差修正去除有可能存在的模型失配对系统的影响,得到了一种非线性系统的预测控制算法。算法中的预测模型直接由多项式逼近建模得到,不必求解D iophantine方程,从而减少了预测控制律的计算量。仿真结果说明算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 非线性系统 拓扑同胚变换 多项式逼近建模 预测控制

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欠驱动船舶的光滑时变指数镇定 被引量：13

10

作者 赵国良 韩冰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期787-790,共4页

船舶水平面运动的欠驱动特性使船舶运动控制的研究具有了新的内涵．本文在船舶水平面运动的运动学及动力学模型基础上,将其演化为二阶系统方程组．针对其欠驱动的特性,借助微分同胚变换及控制输入变换将其转化为两个子系统,分别设计状... 船舶水平面运动的欠驱动特性使船舶运动控制的研究具有了新的内涵．本文在船舶水平面运动的运动学及动力学模型基础上,将其演化为二阶系统方程组．针对其欠驱动的特性,借助微分同胚变换及控制输入变换将其转化为两个子系统,分别设计状态反馈控制律,从而得到了原系统的具有指数收敛速率的时变光滑反馈镇定律,实现闭环系统所有状态全局指数收敛至平衡点．该方法可用于欠驱动船舶动力定位或自动泊位控制．最后的仿真试验验证表明本方法是有效的． 展开更多

关键词 欠驱动 船舶 微分同胚变换 指数镇定

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一种非线性系统多项式逼近的建模方法 被引量：4

11

作者 罗秋滨 李秀英 +1 位作者 韩志刚 冯汝鹏 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期829-832,共4页

提出一种简便的非线性多项式逼近建模方法。对非线性系统,首先,利用拓扑同胚变换,将系统的有界输入输出数据变换为[0,1]范围之间的数据,然后选定初始多项式,对初始多项式模型反复利用递推最小二乘法进行参数辨识,通过比较项与参数乘积... 提出一种简便的非线性多项式逼近建模方法。对非线性系统,首先,利用拓扑同胚变换,将系统的有界输入输出数据变换为[0,1]范围之间的数据,然后选定初始多项式,对初始多项式模型反复利用递推最小二乘法进行参数辨识,通过比较项与参数乘积绝对值的大小,剔除多项式中对模型贡献较小的项,直到得到确定的多项式模型,大量的仿真结果表明了算法的有效性。 展开更多

关键词 非线性建模 拓扑同胚变换 辨识 多项式

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仿射非线性奇异系统的参数自适应控制 被引量：1

12

作者 杨冬梅 王小芳 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期1-3,12,共4页

研究了一类含有未知参数的仿射非线性奇异系统的自适应控制问题.首先利用Lie导数及Lie括号,对仿射非线性奇异系统进行微分同胚变换,将非线性系统转化为一般线性奇异系统形式;然后基于参数自适应控制方法并结合线性矩阵不等式方法和Lyapu... 研究了一类含有未知参数的仿射非线性奇异系统的自适应控制问题.首先利用Lie导数及Lie括号,对仿射非线性奇异系统进行微分同胚变换,将非线性系统转化为一般线性奇异系统形式;然后基于参数自适应控制方法并结合线性矩阵不等式方法和Lyapunov稳定性理论,设计了自适应调节器方案,并给出系统在自适应调节器方案的作用下,系统在平衡点渐近稳定,参数渐近收敛的充分条件;最后给出数值算例,利用Matlab进行仿真,仿真结果证实了理论结果的有效性和可行性. 展开更多

关键词 仿射非线性奇异系统 参数自适应控制 微分同胚变换 线性矩阵不等式(LMI)方法 LYAPUNOV稳定性理论

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基于非线性干扰观测器的无人平台有限时间镇定控制

13

作者 华玉龙 任华林 +2 位作者 孙伟 郭晓林 迟宝山 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期824-829,共6页

研究了存在模型不确定性和外界干扰工况下的非完全对称无人平台有限时间镇定控制问题.考虑模型参数矩阵的非对角线元素存在非零项,仅通过一次微分同胚变换即将原模型化为级联系统形式,简化了计算步骤;基于此级联系统借助终端滑模和反步... 研究了存在模型不确定性和外界干扰工况下的非完全对称无人平台有限时间镇定控制问题.考虑模型参数矩阵的非对角线元素存在非零项,仅通过一次微分同胚变换即将原模型化为级联系统形式,简化了计算步骤;基于此级联系统借助终端滑模和反步控制方法设计了有限时间收敛控制器,解决了传统反步滑模控制器收敛速度缓慢的问题;通过引入1阶低通滤波器,对镇定控制器结构进行了优化,避免了执行器陷入"饱和";基于非线性干扰观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,无需明确知道估计误差的上界即有效提高了控制器的鲁棒性.最后基于Lyapunov理论证明了闭环系统具有均方意义稳定性并进行了数值仿真,仿真结果验证了控制器的有效性和鲁棒性. 展开更多

关键词 非完全对称无人平台 有限时间镇定控制 全局微分同胚变换 终端滑模控制 非线性干扰观测器

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非线性随机系统解耦问题:微分几何方法

14

作者 伏玉笋 田作华 施颂椒 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第3期272-274,共3页

研究了非线性随机系统的解耦问题 .结果表明 :非线性随机系统的解耦问题可解 ,当且仅当与其对应的确定性系统解耦问题可解 .由此给出了非线性随机系统解耦问题可解的充要条件 .

关键词 非线性随机系统 解耦 微分几何方法 充要条件 非线性控制系统 微分同胚变换

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一类退化奇点的极限环分支

15

作者 张齐 邹序焱 《华中师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2008年第2期159-162,共4页

研究了一类有一个小参数和六个普通参数的五次系统的退化奇点的极限环分支.用一同胚变换将退化奇点转变成初等奇点进而计算了原点的Lyapunov常数(奇点量),并由此得到了原点的中心条件.通过参数的微小扰动,给出了一个在原点有7个极限环... 研究了一类有一个小参数和六个普通参数的五次系统的退化奇点的极限环分支.用一同胚变换将退化奇点转变成初等奇点进而计算了原点的Lyapunov常数(奇点量),并由此得到了原点的中心条件.通过参数的微小扰动,给出了一个在原点有7个极限环的五次多项式系统的实例. 展开更多

关键词 退化奇点 五次多项式系统 同胚变换 中心条件 极限环分支

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一类五次多项式系统无穷远点的中心条件与赤道极限环分支

16

作者 张齐 李建平 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期117-121,共5页

研究一类五次多项式系统无穷远点的中心条件与赤道极限环分支.用一同胚变换将无穷远点转变成原点(初等奇点).用计算机代数系统Mathematica计算了这个多项式系统无穷远点的前55个奇点量,并由此得到了无穷远点的中心条件.通过参数的微小扰... 研究一类五次多项式系统无穷远点的中心条件与赤道极限环分支.用一同胚变换将无穷远点转变成原点(初等奇点).用计算机代数系统Mathematica计算了这个多项式系统无穷远点的前55个奇点量,并由此得到了无穷远点的中心条件.通过参数的微小扰动,首次给出了一个在无穷远点有9个极限环的五次多项式系统的实例. 展开更多

关键词 五次多项式系统 无穷远点 中心条件 极限环分支 同胚变换 原点

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非完全对称欠驱动无人艇的自适应滑模轨迹跟踪控制 被引量：2

17

作者 钟雨轩 翁磊 梁旭 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第17期92-98,共7页

本文研究了一类非完全对称欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制问题,考虑无人艇系统惯性矩阵与阻尼矩阵的非对称项,首先通过采用全局微分同胚变换简化模型;其次在简化后的模型上将轨迹跟踪问题转变为跟踪误差镇定问题;接着利用自适应滑模方法和... 本文研究了一类非完全对称欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制问题,考虑无人艇系统惯性矩阵与阻尼矩阵的非对称项,首先通过采用全局微分同胚变换简化模型;其次在简化后的模型上将轨迹跟踪问题转变为跟踪误差镇定问题;接着利用自适应滑模方法和李雅普诺夫直接法设计出误差镇定控制器,该控制器能够实现非完全对称欠驱动无人艇对直线轨迹和曲线轨迹的跟踪;最后通过仿真实验验证了控制器的有效性。 展开更多

关键词 非完全对称 欠驱动控制 轨迹跟踪 自适应滑模 全局微分同胚变换

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欠驱动吊车系统全局稳定控制策略 被引量：3

18

作者 包晗秋 马向华 叶银忠 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期2640-2647,共8页

为了抑制负载摆动并保证整个行车过程的稳定性,针对二自由度固定绳长久驱动吊车系统,研究了其全局稳定控制策略。通过同胚坐标变换方法,将系统的非线性特性等效变换为系统的等价输入干扰,吊车系统因此等效为线性系统,从而降低了系统设... 为了抑制负载摆动并保证整个行车过程的稳定性,针对二自由度固定绳长久驱动吊车系统,研究了其全局稳定控制策略。通过同胚坐标变换方法,将系统的非线性特性等效变换为系统的等价输入干扰,吊车系统因此等效为线性系统,从而降低了系统设计的难度;综合考虑实际系统存在的不可测恒值干扰、建模误差和外部环境对系统性能的影响,设计了无静差模型预测控制策略,实现了吊车运行的全局稳定控制。仿真和实验结果表明,设计的全局稳定控制策略能够有效实现吊车的高精度定位和负载防摆,提高了吊车运动的稳定性和安全性。 展开更多

关键词 欠驱动吊车 等价输入干扰 同胚坐标变换 全局稳定控制

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