基于模型预测静态规划的高速多体船减纵摇控制 被引量：2

1

作者 张军 仲铭杰 +1 位作者 杨一帆 温昊 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第10期152-156,共5页

为解决在海浪扰动下高速多体船的垂向稳定性变差问题,提出一种基于模型预测静态规划的减纵摇控制方法。考虑高速多体船模型不确定性、海浪噪声不符合高斯白噪声分布特点,根据噪声信息和误差信息设计平滑变结构滤波器,在线估计多体船的... 为解决在海浪扰动下高速多体船的垂向稳定性变差问题,提出一种基于模型预测静态规划的减纵摇控制方法。考虑高速多体船模型不确定性、海浪噪声不符合高斯白噪声分布特点,根据噪声信息和误差信息设计平滑变结构滤波器,在线估计多体船的升沉速度、纵摇角速度,并将其引入到减摇控制中。在此基础上,基于模型预测静态规划提出多体船的减摇控制,采用终端偏差修正的求解方式,迭代更新控制输入,降低计算复杂度。最后,仿真实验表明了所提方法能有效抑制过大的升沉和纵摇运动幅度,以及减摇控制计算负荷小的优越性。 展开更多

关键词 高速多体船 减纵摇控制 平滑变结构滤波器 模型预测静态规划

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基于变结构ESKF的航姿参考系统噪声处理方法 被引量：3

2

作者 赵广营 黄卫华 +1 位作者 章政 梅宇恒 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期112-121,共10页

针对航姿参考系统(AHRS)易受到环境与传感器自身噪声干扰,导致姿态估计精度下降的问题,提出了一种基于变结构误差状态卡尔曼滤波(VS-ESKF)的噪声数据处理方法。首先,通过分析AHRS传感器观测数据与新息序列统计特征,设计了基于加速度范... 针对航姿参考系统(AHRS)易受到环境与传感器自身噪声干扰,导致姿态估计精度下降的问题,提出了一种基于变结构误差状态卡尔曼滤波(VS-ESKF)的噪声数据处理方法。首先,通过分析AHRS传感器观测数据与新息序列统计特征,设计了基于加速度范数与遗忘序贯概率比检验(F-SPRT)的方法,分别检测加速度计与陀螺仪的噪声数据。其次,基于噪声检测结果,将平滑变结构滤波(SVSF)策略引入到误差状态卡尔曼滤波(ESKF),以提高ESKF对噪声模型不确定性的处理能力。然后,结合磁场强度与磁倾角参数特征,利用马氏距离法评估磁干扰并实时调整磁力计补偿权重,获取准确的AHRS修正数据。最后,基于自主搭建独轮机器人平台进行实验验证,结果表明所设计的VS-ESKF算法可以及时、准确地检测AHRS噪声数据,并有效地抑制噪声干扰,相比于ESKF算法,对横滚角、俯仰角和偏航角的估计精度分别提升了31.05%、32.32%和40.07%,提高了姿态估计的准确性和稳定性。 展开更多

关键词 航姿参考系统 噪声检测 误差状态卡尔曼滤波 平滑变结构滤波

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不耦合偏心装药结构爆破损伤破坏的分形研究 被引量：21

3

作者 杨仁树 肖成龙 +4 位作者 李永亮 许鹏 丁晨曦 郑昌达 康一强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期129-134,共6页

为研究不耦合偏心装药结构的爆后损伤范围与损伤程度,以有机玻璃(PMMA)为实验材料,设计爆破二维模型实验,通过数字图像处理方法,计算炮孔周围不同区域的损伤变量,并基于计盒维数理论,编写MATLAB程序计算不同区域爆生裂纹的分形维数。研... 为研究不耦合偏心装药结构的爆后损伤范围与损伤程度,以有机玻璃(PMMA)为实验材料,设计爆破二维模型实验,通过数字图像处理方法,计算炮孔周围不同区域的损伤变量,并基于计盒维数理论,编写MATLAB程序计算不同区域爆生裂纹的分形维数。研究表明:①不耦合偏心装药结构的爆后损伤分布呈现显著的非对称性,损伤变量的数值关系:偏心装药耦合侧>中心不耦合装药结构>偏心装药不耦合侧。②爆生裂纹分布符合分形规律,分形维数的相对大小与损伤变量具有一致性,分形维数可准确表征爆后介质的损伤破坏。③通过回归分析与线性拟合,得到损伤变量与分形维数之间的幂函数关系,建立了相应的损伤预测模型。 展开更多

关键词 光面爆破 不耦合偏心装药结构 非对称效应 损伤变量 分形维数

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空间站大型伸展机构的运动稳定性分析 被引量：5

4

作者 吴德隆 李海阳 彭伟斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期98-102,共5页

从空间站大型伸展机构的运动特点和系统动力学方程出发 ,着重分析了该系统的稳定性判据。这一问题又可分为五个方面 :姿态 -伸展 -振动耦合系统的分析方法 ,复杂大系统的分解集结方法 ,时滞系统和滞后系统的稳定性问题 ,Stick- slip运... 从空间站大型伸展机构的运动特点和系统动力学方程出发 ,着重分析了该系统的稳定性判据。这一问题又可分为五个方面 :姿态 -伸展 -振动耦合系统的分析方法 ,复杂大系统的分解集结方法 ,时滞系统和滞后系统的稳定性问题 ,Stick- slip运动对系统稳定性的影响 ,非线性非定常系统稳定性的一般解。其中还对接触、摩擦、碰撞问题 ,变拓扑系统 ,非光滑动力学系统等进行了专门的研究 ,分析了 L yapunov指数方法在这些特殊系统中的适用性。本文对空间站大型伸展机构的稳定性问题进行了较全面的分析 ,指出了目前在处理这类复杂大系统时存在的一些难点问题 。 展开更多

关键词 空间站 伸展机构 运动稳定性 变拓扑 非光滑动力学系统

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平面膜结构拓扑优化的有无复合体方法 被引量：28

5

作者 隋允康 于新 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期357-364,共8页

将作者对桁架在应力约束下结构拓扑优化的有无复合体模型发展到平面膜结构在应力、位移约束下结构拓扑优化的建模与求解．同时提出了该模型的有效解法，获得了令人满意的数值结果．本文工作表明独立连续拓扑变量的提出对于结构拓扑优化... 将作者对桁架在应力约束下结构拓扑优化的有无复合体模型发展到平面膜结构在应力、位移约束下结构拓扑优化的建模与求解．同时提出了该模型的有效解法，获得了令人满意的数值结果．本文工作表明独立连续拓扑变量的提出对于结构拓扑优化的研究是有意义的． 展开更多

关键词 结构拓扑优化 平面膜结构 独立连续拓扑变量 光滑模型 有无复合体 应力约束 二次规划 对偶规划

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变结构交互式多模型滤波和平滑算法 被引量：5

6

作者 陈维义 何凡 +1 位作者 刘国强 毛伟伟 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4005-4012,共8页

针对机动目标跟踪问题,提出了一种变结构交互式多模型滤波和平滑算法。首先,对多模型滤波和平滑问题进行了简单描述,并给出了前向交互式多模型滤波和后向交互式多模型平滑的数学模型;然后,建立了变结构交互式多模型算法的精确模型,模型... 针对机动目标跟踪问题,提出了一种变结构交互式多模型滤波和平滑算法。首先,对多模型滤波和平滑问题进行了简单描述,并给出了前向交互式多模型滤波和后向交互式多模型平滑的数学模型;然后,建立了变结构交互式多模型算法的精确模型,模型子集之间并行独立运行,通过选取概率最高的模型子集的状态估计作为最终的估计结果;最后,对变结构交互式多模型算法的滤波数据进行平滑处理,得到了变结构交互式多模型滤波和平滑算法。所提算法将前向滤波和后向平滑相结合,提高了目标跟踪精度。仿真结果表明,变结构交互式多模型滤波和平滑算法的跟踪效果优于其他方法。 展开更多

关键词 变结构交互式多模型 机动目标跟踪 滤波 平滑

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基于自适应变结构的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制 被引量：4

7

作者 王晶鑫 姜建国 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1276-1281,共6页

提出了一种矩阵变换器驱动感应电机变结构直接转矩控制的新方法,利用感应电机状态方程和自适应趋近律来设计变结构控制器,采用光滑函数替代传统的开关函数以减小高频抖动.结果表明,相对于传统矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制,所提... 提出了一种矩阵变换器驱动感应电机变结构直接转矩控制的新方法,利用感应电机状态方程和自适应趋近律来设计变结构控制器,采用光滑函数替代传统的开关函数以减小高频抖动.结果表明,相对于传统矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制,所提出的矩阵变换器双空间矢量调制方法的控制策略具有转矩脉动低和开关频率恒定的优点,保持了传统直接转矩控制的快速转矩响应,并具有良好的动、静态性能. 展开更多

关键词 矩阵变换器 直接转矩 变结构 自适应趋近律 光滑函数

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基于变分贝叶斯的容积平滑变结构滤波 被引量：2

8

作者 张磊 郭健 +1 位作者 钱晨 陈庆伟 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期255-260,共6页

为了减小建模误差和未知量测噪声特性对非线性状态估计的影响,该文提出了1种新的容积平滑变结构滤波算法。融合了非线性容积变换规则,可避免线性化误差。利用滑模变结构思想计算最优平滑边界层,约束建模误差的影响。利用变分贝叶斯实时... 为了减小建模误差和未知量测噪声特性对非线性状态估计的影响,该文提出了1种新的容积平滑变结构滤波算法。融合了非线性容积变换规则,可避免线性化误差。利用滑模变结构思想计算最优平滑边界层,约束建模误差的影响。利用变分贝叶斯实时估计动态系统的量测噪声特性,有助于优化平滑边界层的阈值。仿真结果表明,相比传统非线性滤波算法,该文算法精度可提高28.5%,具有更好的滤波性能。 展开更多

关键词 变分贝叶斯 平滑变结构滤波 非线性状态估计 容积变换

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基于容积变换的平滑变结构滤波及应用 被引量：7

9

作者 林孝工 焦玉召 +2 位作者 李恒 梁坤 聂君 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期159-164,共6页

针对非线性系统状态估计中,平滑变结构滤波(smoothing variable structure filter,SVSF)算法要求系统是连续可微的且需要计算系统Jacoby矩阵的问题,提出了基于球面径向基容积规则的平滑变结构滤波(cubature-smoothing variable structur... 针对非线性系统状态估计中,平滑变结构滤波(smoothing variable structure filter,SVSF)算法要求系统是连续可微的且需要计算系统Jacoby矩阵的问题,提出了基于球面径向基容积规则的平滑变结构滤波(cubature-smoothing variable structure filter,C-SVSF)算法,该算法避免了对非线性系统Jacoby矩阵的计算;同时受计算机计算字长的限制,算法会有一定的舍入误差,误差的积累有时会导致协方差矩阵失去非负定性和对称性,从而使得滤波计算发散。因而进一步提出了C-SVSF的平方根形式,即平方根容积平滑变结构滤波算法。最后在动力定位船状态估计仿真实验中,说明了算法的有效性。 展开更多

关键词 动力定位船舶 状态估计 容积卡尔曼滤波 平滑变结构滤波

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基于GPS/偏振/地磁信息的SINS AUKF-ASVSF空中对准方法 被引量：4

10

作者 曹松银 季辰一 高红莲 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期1181-1188,共8页

针对SINS/GPS/偏振/地磁组合导航系统对准期间滤波精度与鲁棒性不足的问题,提出了一种基于自适应无迹卡尔曼滤波-平滑变结构滤波器(AUKF-ASVSF)的空中对准方法。首先,建立SINS/GPS/偏振/地磁组合导航系统的误差模型,利用GPS、偏振光、... 针对SINS/GPS/偏振/地磁组合导航系统对准期间滤波精度与鲁棒性不足的问题,提出了一种基于自适应无迹卡尔曼滤波-平滑变结构滤波器(AUKF-ASVSF)的空中对准方法。首先,建立SINS/GPS/偏振/地磁组合导航系统的误差模型,利用GPS、偏振光、地磁场信息提高SINS对准精度。其次,基于新息序列自适应地调整SVSF算法中平滑边界层的宽度和UKF算法中的量测噪声协方差矩阵。最后,根据平滑边界层的宽度大小计算自适应AUKF-ASVSF滤波器的增益。仿真结果表明,当系统受到外界干扰时,AUKF-ASVSF比UKF和自适应UKF的抗干扰能力和鲁棒性更强;在系统量测噪声未知的情况下,AUKF-ASVSF比UKF-SVSF的滤波性能更好,其失准角的对准时间减少了25.9%,对准精度提高了11.2%。 展开更多

关键词 组合导航 空中对准 无迹卡尔曼滤波 平滑变结构滤波 惯性导航系统

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基于平滑切换策略的焦炉集气管压力变结构控制

11

作者 周国雄 雷琪 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期315-319,共5页

针对基于专家切换策略的焦炉集气管压力变结构控制方法具有动态切换特性差的缺点和集气管压力在不同工况切换时容易导致压力出现振荡和超调的现象，提出了一种基于平滑切换策略的集气管压力变结构控制方法。该方法根据集气管分管压力在... 针对基于专家切换策略的焦炉集气管压力变结构控制方法具有动态切换特性差的缺点和集气管压力在不同工况切换时容易导致压力出现振荡和超调的现象，提出了一种基于平滑切换策略的集气管压力变结构控制方法。该方法根据集气管分管压力在不同工况下具有的动态特性，选用基于满意聚类的T—S模糊模型建立相应的动态子模型，并采用相应的模糊子控制器进行控制。为保证子模型切换过程状态轨迹的平滑性，采用监督级控制器动态切换子模型及相应的子控制器。仿真和实际效果说明了该算法的有效性。 展开更多

关键词 平滑切换 T—S模糊模型 变结构控制 集气管压力

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平滑变结构滤波在航天器组合导航中的应用 被引量：6

12

作者 施常勇 张丽敏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期478-482,共5页

针对系统模型不准确或噪声无法建模等导致的组合导航精度下降问题,在闭环间接滤波方案中引入一种基于变结构和滑模控制概念的平滑变结构滤波器(SVSF),该滤波器对于建模的不确定性和给定上限但无法建模的扰动噪声具有较好的稳定性和鲁棒... 针对系统模型不准确或噪声无法建模等导致的组合导航精度下降问题,在闭环间接滤波方案中引入一种基于变结构和滑模控制概念的平滑变结构滤波器(SVSF),该滤波器对于建模的不确定性和给定上限但无法建模的扰动噪声具有较好的稳定性和鲁棒性。将提出的方案应用于航天器SINS/GNSS组合导航系统中,进行仿真验证,并与EKF滤波器进行比较。仿真结果表明:SVSF尽管不是"最优"滤波器,但其精度与EKF相当,可实现位置精度优于10 m,速度精度优于0.01 m/s;在模型误差与测量误差增大和系统突变等情况下,其较EKF更加具有抗干扰能力,可提高导航系统的鲁棒性和稳定性。 展开更多

关键词 平滑变结构滤波器 组合导航 鲁棒性 航天器

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基于MRAS的飞轮储能系统控制与应用 被引量：6

13

作者 万德超 孙树敏 尹文泉 《智慧电力》 北大核心 2019年第6期101-106,共6页

飞轮储能系统具有能量转化速度快、效率高以及使用寿命长等优势,可平抑风力发电系统输出功率波动。为了减小飞轮储能系统模式切换时对电网的冲击,提出了一种基于无速度传感器(MRAS)的飞轮储能系统控制方法,该控制方法采用滑模变结构解... 飞轮储能系统具有能量转化速度快、效率高以及使用寿命长等优势,可平抑风力发电系统输出功率波动。为了减小飞轮储能系统模式切换时对电网的冲击,提出了一种基于无速度传感器(MRAS)的飞轮储能系统控制方法,该控制方法采用滑模变结构解决了传统的MRAS存在的积分饱和初值偏移误差问题,飞轮驱动电机采用双环控制策略。仿真结果表明,飞轮储能系统充放电波形稳定,风电场输出功率平滑效果较理想。该研究可为飞轮储能系统控制方法的优化和风电场功率平滑策略的选择提供参考。 展开更多

关键词 风力发电系统 飞轮储能系统 MRAS 滑模变结构 双环控制 功率平滑

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基于平滑变结构-卡尔曼滤波的目标定位方法 被引量：2

14

作者 许剑锟 金国栋 +2 位作者 谭力宁 许剑锋 薛远亮 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第3期6-10,52,共6页

针对测向交叉目标定位中量测方程非线性、实际噪声难以精确建模问题,构建了测向交叉目标定位滤波方程,提出了基于切换增益策略的平滑变结构-卡尔曼的组合滤波算法。在此基础上,利用残差自适应算法进一步改进了组合滤波的精度,有效提高... 针对测向交叉目标定位中量测方程非线性、实际噪声难以精确建模问题,构建了测向交叉目标定位滤波方程,提出了基于切换增益策略的平滑变结构-卡尔曼的组合滤波算法。在此基础上,利用残差自适应算法进一步改进了组合滤波的精度,有效提高了大扰动、噪声不确定等情况下目标定位的精度和算法鲁棒性。仿真实验中,组合滤波算法在大扰动情况下,定位精度高于无迹卡尔曼和自适应迭代无迹卡尔曼滤波算法;在噪声非高斯分布的情况下,无迹卡尔曼和自适应迭代无迹卡尔曼滤波算法呈现发散趋势,而组合滤波算法依然能稳定收敛。 展开更多

关键词 无人机 目标定位 卡尔曼滤波 残差自适应算法 平滑变结构滤波

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基于平滑变结构-卡尔曼滤波的MIMU/BDS组合导航技术 被引量：3

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作者 李灿 沈强 +2 位作者 秦伟伟 段志强 汪立新 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2021年第3期51-58,共8页

为了提高模型不准确、大扰动等情况下MIMU/BDS组合导航精度,提出了平滑变结构-卡尔曼组合滤波的信息融合方法。介绍了坐标转换方法,建立了组合导航系统的状态空间方程和观测方程。为了防止老旧观测数据引起算法发散,在卡尔曼滤波算法中... 为了提高模型不准确、大扰动等情况下MIMU/BDS组合导航精度,提出了平滑变结构-卡尔曼组合滤波的信息融合方法。介绍了坐标转换方法,建立了组合导航系统的状态空间方程和观测方程。为了防止老旧观测数据引起算法发散,在卡尔曼滤波算法中融入随残差自适应变化的渐消因子,从而构造了自适应卡尔曼滤波算法。将卡尔曼滤波的精度优势与平滑变结构滤波的鲁棒性优势融合,提出了平滑变结构-卡尔曼组合滤波算法。经仿真验证,在模型不准确、大扰动等情况下,组合算法的位置融合误差和速度融合误差均小于卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波算法;经跑车试验验证,在卫星遮挡情况下,组合导航系统的位置融合精度和速度融合精度仍然较高,实现了卫星可观数量不足情况下的精确导航。 展开更多

关键词 MIMU/BDS组合导航 模型不准确 自适应渐消因子 平滑变结构滤波 组合滤波算法

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