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基于纯追踪控制与广义预测控制的插秧机路径跟踪融合方法
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作者 刘文龙 徐伟东 李俊 《农业工程》 2025年第7期36-41,共6页
为提高插秧机在复杂田间环境下作业精度,将纯追踪控制算法与广义预测控制算法相融合设计路径跟踪控制器。采用纯追踪控制算法设计主控制器,获得插秧机前轮转角基础值,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识得到插秧机受控自回归积分滑动平均... 为提高插秧机在复杂田间环境下作业精度,将纯追踪控制算法与广义预测控制算法相融合设计路径跟踪控制器。采用纯追踪控制算法设计主控制器,获得插秧机前轮转角基础值,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识得到插秧机受控自回归积分滑动平均模型。利用广义预测控制算法设计辅助转向控制器,求得前轮转角补偿值,并将基础值与补偿值求和得到插秧机路径跟踪所需的最终前轮转角值。CarSim与Simulink联合仿真结果表明,提出的控制方法在S型和直线型路径跟踪的平均横向绝对误差分别为4.83和3.75cm,较补偿前分别降低34%和42%。 展开更多
关键词 插秧机 路径跟踪 纯追踪控制 系统辨识 广义预测控制
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基于预瞄模型的农机路径跟踪模糊PID控制方法 被引量:2
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作者 刘文龙 王晨旭 徐伟东 《农业工程》 2024年第7期31-36,共6页
为提高农机路径跟踪控制性能,提出一种基于预瞄模型的模糊PID控制方法。以农机预瞄模型中的预瞄航向角偏差为输入、前轮转角为输出构建农机路径跟踪PID控制律,再将预瞄航向角偏差作为航向角变化量的目标值引入农机运动学模型,得到能够... 为提高农机路径跟踪控制性能,提出一种基于预瞄模型的模糊PID控制方法。以农机预瞄模型中的预瞄航向角偏差为输入、前轮转角为输出构建农机路径跟踪PID控制律,再将预瞄航向角偏差作为航向角变化量的目标值引入农机运动学模型,得到能够适应速度变化的前轮转角基础值,并替换PID控制律中的比例部分,最后使用模糊控制实时动态调整控制参数。CarSim与Simulink联合仿真分析表明,当初始横向偏差3 m时,在作业速度1.5、2.0和3.0 m/s情况下,农机上线时间分别为10.85、8.35和5.15s。与传统预瞄控制相比,该方法在确保跟踪精度的同时能够显著提高系统的响应速度。 展开更多
关键词 自动导航 路径跟踪 预瞄模型 模糊PID 路径优化 农机导航
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基于反馈线性化的插秧机路径跟踪模糊预测函数控制 被引量:1
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作者 刘文龙 郭锐 赵静一 《农业工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第22期51-61,共11页
为了提高插秧机路径跟踪系统的控制精度和鲁棒性,该研究提出一种基于反馈线性化的模糊预测函数控制方法。在Frenet坐标系下建立插秧机运动学模型,并采用状态反馈方法对模型进行精确线性化处理,通过选取Morlet小波函数作为基函数,以及依... 为了提高插秧机路径跟踪系统的控制精度和鲁棒性,该研究提出一种基于反馈线性化的模糊预测函数控制方法。在Frenet坐标系下建立插秧机运动学模型,并采用状态反馈方法对模型进行精确线性化处理,通过选取Morlet小波函数作为基函数,以及依据横向误差、横向误差变化率和参考路径曲率设计模糊规则在线调整性能指标函数中的加权系数,进而运用预测函数控制算法求解路径跟踪控制律。Matlab/Simulink仿真试验结果表明,当插秧机作业速度为0.5、1.0、1.5 m/s时,对于直线路径跟踪情况,模糊预测函数控制的横向误差均渐近趋于0,行驶轨迹皆无超调,上线距离分别为1.2、2.3和3.3 m;对于曲线路径跟踪情况,模糊预测函数控制的横向最大绝对误差分别为0.7、2.4和5.1 cm,横向标准差分别为0.4、1.5和2.8 cm。与常规模型预测控制相比,模糊预测函数控制在确保路径跟踪系统实时性的前提下,提高了系统的控制精度,改善了系统的动态性能,并且对作业速度与参考路径曲率变化具有更强的鲁棒性。水田实车试验结果表明,模糊预测函数控制能够使插秧机在不同作业速度下平稳有效地跟踪参考路径,并具有较高的控制精度和鲁棒性;当插秧机作业速度为0.5、1.0与1.5 m/s时,模糊预测函数控制的横向最大绝对误差分别为5.9、7.5和9.8 cm,直线路径横向标准差分别为1.4、1.7和2.7 cm,曲线路径横向标准差分别为2.5、3.6和5.5 cm,跟踪效果满足插秧机实际作业要求。该研究可为插秧机路径跟踪预测控制方法研究提供参考。 展开更多
关键词 插秧机 自动驾驶 路径跟踪 预测函数控制 模糊控制 反馈线性化 基函数
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基于改进PSO的无线传感器网络数据自适应聚类算法 被引量:6
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作者 原大明 《现代电子技术》 2023年第11期99-102,共4页
为解决无线传感器网络数据类项过于繁杂的问题,将相似信息参量整合成独立的簇类对象集合,提出基于改进PSO的无线传感器网络数据自适应聚类算法。按照改进PSO算法的作用机制,确定欧氏距离指标的计算数值,实现对网络数据的处理。在无线传... 为解决无线传感器网络数据类项过于繁杂的问题,将相似信息参量整合成独立的簇类对象集合,提出基于改进PSO的无线传感器网络数据自适应聚类算法。按照改进PSO算法的作用机制,确定欧氏距离指标的计算数值,实现对网络数据的处理。在无线传感器网络体系中定义聚类排序原则,结合相关数据样本求解自适应期望熵,完成无线传感器网络数据自适应聚类算法研究。实验结果表明,在改进PSO算法作用下,无线传感器网络数据经过整合后的簇类对象集合数量由20个减少到6个,能够解决无线传感器网络数据类项过于繁杂的问题,满足按需整合相似信息参量的实际应用需求。 展开更多
关键词 改进PSO算法 无线传感器网络 自适应聚类 惯性权重 测试函数 欧氏距离 期望熵 簇类对象集合
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基于预瞄模型的农机路径跟踪预测控制方法 被引量:12
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作者 刘文龙 郭锐 赵静一 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期39-50,共12页
为了提高农机路径跟踪系统控制性能对作业速度变化的适应性,该研究提出一种基于预瞄运动学模型的快速预测控制方法。采用预瞄跟随理论建立预瞄航向误差模型,并将其作为输出方程与路径跟踪误差常规状态方程联立,构建预瞄运动学状态空间... 为了提高农机路径跟踪系统控制性能对作业速度变化的适应性,该研究提出一种基于预瞄运动学模型的快速预测控制方法。采用预瞄跟随理论建立预瞄航向误差模型,并将其作为输出方程与路径跟踪误差常规状态方程联立,构建预瞄运动学状态空间误差模型,进而运用模型预测控制算法与输入参数化衰减策略设计路径跟踪控制律。仿真试验结果表明,在不同作业速度下,预瞄模型预测控制器的直线路径跟踪横向误差均渐近趋于0,行驶曲线均无超调;当作业速度为1、3与5 m/s时,预瞄模型预测控制器的圆形路径跟踪横向最大绝对误差分别为8.52、10.42和10.82 cm,标准差分别为3.96、5.83和6.17 cm;当控制时域为10、30与60时,预瞄模型预测控制器的运算周期相对常规模型预测控制器分别减小7.5%、43.0%和48.5%;与常规模型预测控制相比,预瞄模型预测控制能够在确保路径跟踪系统控制精度的同时有效改善系统的动态性能和提高系统的实时性,使不同作业速度下的跟踪效果更加均衡。田间测试结果表明,在0.5~5 m/s作业速度范围内,预瞄模型预测控制器对作业速度变化具有较强的适应性,能够使农机快速平稳地跟踪参考路径并具有较高的控制精度,其直线路径跟踪的横向最大绝对误差均值小于5.5 cm、标准差均值小于2.5 cm,圆形路径跟踪的横向最大绝对误差均值小于15.5 cm、标准差均值小于8.5 cm,跟踪效果满足农机实际作业要求,适于复杂作业环境或高速作业场合。 展开更多
关键词 农业机械 自动驾驶 路径跟踪 模型预测控制 预瞄跟随理论 预瞄距离 衰减因子
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利用单光纤光镊实现不同折射率的微粒分选 被引量:1
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作者 钟慧 高丙坤 +2 位作者 党雨婷 赵忖 姜春雷 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1115-1123,共9页
为解决在进行不同折射率的微粒分类时遇到的问题,本文提出了一种采用熔融法拉伸的抛物线型光纤探针,所得到的出射光场对于浸没在水溶液中的不同折射率的微粒具有不同的操作能力,可以达到微粒分类的目的。我们将波长为980 nm的激光通入... 为解决在进行不同折射率的微粒分类时遇到的问题,本文提出了一种采用熔融法拉伸的抛物线型光纤探针,所得到的出射光场对于浸没在水溶液中的不同折射率的微粒具有不同的操作能力,可以达到微粒分类的目的。我们将波长为980 nm的激光通入光纤探针中,操控光纤在液体中实现对二氧化硅(SiO_(2))、聚苯乙烯(PS)和酵母菌细胞三种不同折射率的微粒及细胞的捕获和传输,进而实现不同微粒的分类。基本上实现了对三种微粒在1~10μm范围内的操控和分类。通过仿真验证了这种抛物线型光纤探针对三种微粒具有不同捕获能力,所得到的理论和实验结果保持一致。使用该方法对微粒进行分类,可以简化实验装置,并且在无标签混合光纤传感器的开发和传染病检测或细胞分类等方面有广泛应用。 展开更多
关键词 光纤光镊 折射率 细胞筛选 微粒分类
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