教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-10-0053)
- 作品数：29 被引量：108H指数：6
- 相关作者：严浙平赵玉飞迟冬南王宏健邓超更多>>
- 相关机构：哈尔滨工程大学东北林业大学中国船舶重工集团公司第七〇三研究所更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术交通运输工程兵器科学与技术电气工程更多>>
- 基于模型的有限预测逆跟踪控制
- 2015年
- 针对水下无人潜航器(unmanned underwater vehicle,UUV)非最小相位的特性,提出利用有限预测逆方法实现其精确的跟踪控制.利用系统逆方法计算当前时刻t_c的有界的逆输入,需要已知所有未来时刻的理想输出信息.为了有效利用未来时刻的理想输出数据,并提高计算效率,提出将时间窗内理想输出的预测信息用于逆算法中,来求取控制输入值,从而实现对UUV的路径跟踪控制.有限预测逆方法是利用从当前时刻到未来T_p时刻内的理想路径来获得逆输入,可以实现在线控制.通过给定的精确逆输入与利用有限预测逆方法所求得的输入之间的误差,对参数T_p和m进行优化.通过实验验证了该方法的有效性,并对比说明了跟踪误差与优化参数T_p之间的呈指数递减的关系.
- 迟冬南严浙平赵玉飞
- 关键词：非最小相位系统
- 基于NGPC的UUV路径跟随控制被引量：2
- 2012年
- 针对水下无人潜航器(UUV)路径跟随问题,提出了一种基于模型的非线性反馈跟随控制方法.考虑UUV两输入、三输出的非线性跟随模型,选择与输出误差和控制误差相关的性能指标函数,利用基于最小化指标函数的非线性广义预测控制算法设计路径跟随器.针对UUV跟随模型简化后不确定性对路径跟随效果的影响,在控制闭合回路中提出了基于积分形式的水动力参数辨识方案,以减小路径跟随过程中规划路径和实际跟随路径之间的位置误差.最后,通过湖试验证了所提出方法的有效性.
- 严浙平迟冬南周佳加赵智
- 关键词：非线性模型跟随控制参数辨识预测控制
- 基于SRCKF的移动机器人同步定位与地图构建被引量：8
- 2013年
- 针对移动机器人同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)存在的计算量大、数值不稳定等问题,结合容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)原理,设计了一种基于平方根CKF(squareroot cubature Kalman filter,SRCKF)的SLAM算法(SRCKF-SLAM).SRCKF-SLAM算法通过移动机器人运动模型和观测模型进行预测和观测,并以目标状态均值和协方差的平方根进行迭代更新,确保了协方差矩阵的对称性和半正定性,改进了数值精度和稳定性.仿真实验结果表明,相比CKF-SLAM算法,SRCKF-SLAM算法的均方根误差降低了14%,一致性区域内点数的百分比提高了36%,SRCKF-SLAM算法有效地满足了移动机器人SLAM导航需求.
- 王宏健傅桂霞边信黔李娟
- 关键词：移动机器人同步定位与地图构建
- 一种基于导航误差空间的无人水下航行器路径规划方法被引量：5
- 2014年
- 无人水下航行器(UUV)的传统路径规划方法常忽略对路径安全有重要影响的导航误差约束。针对此问题,将导航误差引入环境模型中,提出一种基于导航误差空间(NES)的全局路径规划方法。NES综合自身位置、导航误差和环境信息,将随机导航误差转化为有确定代价的约束条件。提出符合实际导航特点的导航误差传递模型,并采用圆概率偏差(CEP)评估导航精度。目标代价同时考虑了路径长度和航行安全性等因素。运用改进A*算法进行路径搜索,获得最优路径。数字海洋环境仿真实验表明,提出的规划算法简便、快速,可有效降低路径的安全风险。
- 严浙平赵玉飞陈涛周佳加
- 关键词：无人水下航行器
- 基于积分滑模的欠驱动UUV地形跟踪控制被引量：5
- 2016年
- 针对参数摄动以及外界环境扰动条件下欠驱动水下无人航行器(UUV)地形跟踪控制任务,提出了一种基于反步法(Backstepping)和积分滑模控制方法(ISMC)的地形跟踪控制策略。首先,利用航行器的运动学特性以及局部Serret-Frenet坐标系,建立UUV地形跟踪误差方程。然后,分别采用反步法和ISMC设计运动学控制(制导律)和动力学控制器。利用有限时间稳定性理论证明该地形跟踪控制策略作用下的闭环运动系统为全局有限时间收敛的。仿真结果表明,所提出的地形跟踪控制策略可以有效地实现地形跟踪任务,并且对于参数摄动以及外界干扰具有很强的鲁棒性。
- 严浙平于浩淼李本银周佳加
- 关键词：地形跟踪参数摄动有限时间稳定积分滑模控制反推法
- 基于双目视觉的UUV避障半实物仿真系统
- 2012年
- 由于无人水下航行器(UUV)避障研究的实物海洋试验成本高且风险较大,故针对在试验室进行UUV自主避障规划的需求,利用双目视觉展开了UUV避障半实物仿真试验系统的设计研究,包括多自由度运动台架模拟UUV的运动,双目摄像机代替前视声纳作为避障传感器。阐述了实物双目视觉子系统的关键技术和UUV模型子系统的软件实现方法,以及系统的体系结构、数据交换方法,并进行了基于规则的避障仿真联调试验,结果表明,该系统结构简单,试验实施便利,可作为演示、验证和评估避障路径规划正确性和有效性的实用手段。
- 严浙平姜玲王晓娟赵玉飞
- 关键词：避障半实物仿真双目视觉
- 小型USV定位与跟踪UUV的试验方法研究被引量：3
- 2013年
- 对UUV的精确定位跟踪,是UUV试验中不可或缺的安全保障条件;试验中通常采用通信定位声呐对UUV进行定位跟踪,但如何保证通信定位声呐能准确定位跟踪就需要具体的试验对其验证;无人水面船拖着声呐Transceiver按照预定的航线运动,水下声呐Transponder就会接受来自Transceiver的水声信号从而开始定位;这里通过对无人水面船在一个规划的路径上进行多次重复运动来进行声呐位置校准,控制方法上首先研究了非奇异Terminal滑模控制器的设计,并分析其有限到达时间,最后进行相轨迹仿真验证;通过仿真验证,将建立的控制器加入无人船的动力学模型中,在外界干扰的情况下,以固定航向角从起点到目标终点对无人船进行控制,实现了运动路径的优化,并给出其航向及速度曲线。
- 严浙平张龙海赵海彬
- 关键词：UUV
- 多UUV系统蚁群小波神经网络伪点迹估计器研究被引量：1
- 2013年
- 为提高弱通信条件下多UUV系统互定位精度,提出一种蚁群小波神经网络伪点迹估计器来事先重构UUV的运行轨迹;小波神经网络一方面具有很高的逼近精度,另一方面具有很快的收敛速度,同时它还拥有快速脱离局部极小点的特性,比较适用于多传感器数据融合领域;因此,文中采用小波神经网络构造位置估计器进行伪点迹重构;然而由于神经网络规模不断增加导致收敛速度大大降低,为解决这一矛盾,采用一种基于空间网格机理的蚁群算法来优化小波神经网络伪点迹估计器,从而形成蚁群小波神经网络伪点迹估计器;仿真实验中共有3台UUV参与定位,一共选取1 500组来自于传感器的数据,前1 000组用于估计器的优化训练,后500组用于测试训练后伪点迹估计器的性能。蚁群算法中蚂蚁规模为50,经验因子为α=0.5,启发因子为β=0.3,挥发系数初值为ρ(0)=1.0,信息素初值为τij(0)=constant,信息素总量取Q=1,解空间分区数n1=n2=n3=n4=n5=6,m={3,6,9,3};结果表明,蚁群小波神经网络伪点迹估计器UUV互定位误差小于遗传小波神经网络伪点迹估计器UUV和传统定位模式UUV,其构成的多UUV系统具有更高的互定位精度。
- 张彦超候恕萍邓超严浙平
- 关键词：蚁群算法小波神经网络
- 无人水下航行器无线能量传输系统补偿网络研究被引量：1
- 2015年
- 针对无线能量传输系统中耦合器一、二次侧分离所造成的系统传输效率低、损耗大等问题,提出一种基于双口网络分析的补偿网络研究方法。建立适用于不同补偿网络类型分析的统一数学模型,设计了一种基于模型参数计算系统输出功率与传输效率的方法,用以衡量各种补偿网络结构的电路工作性能;基于Simulink平台构建仿真实验电路,通过改变负载电阻值检验各种补偿网络的电路工作稳定性;基于ANSYS有限元仿真软件,对耦合器周围电磁场分布进行仿真分析;综合理论分析与仿真实验结果,得到一次侧串联-二次侧并联补偿网络结构的电路工作性能最优,进而搭建带有该补偿网络的实物电路。实物实验结果表明:应用补偿网络后电路的输出功率与传输效率有明显提高。
- 王宏健于乐陈江张晓涛
- 关键词：感应耦合补偿网络双口网络
- UTP/DR组合导航算法研究被引量：3
- 2014年
- 针对UUV水下作业时航位推算存在导航误差积累的问题,研究了水下应答器辅助航位推算组合导航算法。采用"当前"统计模型作为航位推算模型,更准确地描述了航行器的运动状态。利用水下应答器与航位推算算法相组合,对航位推算导航误差进行校正。为获得更好的滤波效果,采用平方根容积卡尔曼滤波算法作为组合导航系统的滤波算法,并将其与EKF滤波算法进行比较。仿真实验表明,平方根容积卡尔曼滤波算法较EKF算法具有更好的滤波精度;UTP/DR组合导航算法有效避免了因导航误差积累而导致的导航定位误差发散问题,获得了较好的导航定位效果。
- 严浙平邓超李本银赵玉飞
- 关键词：航位推算
