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基于WOA- LQR的无人水翼航行器横航向控制
1
作者 解嵎栋 段富海 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期107-114,共8页
针对一种新型的无人水翼航行器在航行过程中受到不规则海浪干扰时的横向姿态与航向控制问题,首先建立无人水翼航行器横向四自由度运动的非线性数学模型,并对数学模型进行线性化处理;然后针对普通线性二次型调节器(linear quadratic regu... 针对一种新型的无人水翼航行器在航行过程中受到不规则海浪干扰时的横向姿态与航向控制问题,首先建立无人水翼航行器横向四自由度运动的非线性数学模型,并对数学模型进行线性化处理;然后针对普通线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)控制算法手动调试参数效率较低且控制效果难以达到最优的问题,使用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)对LQR控制器的参数进行寻优以增强控制效果;最后在不同强度的随机海浪干扰下对航行器的横向姿态与航向控制进行仿真,验证了鲸鱼算法优化LQR的有效性。 展开更多
关键词 无人水翼航行器 横向运动建模 随机海浪 线性二次型调节器 鲸鱼优化算法
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Z形折叠翼厚度对其气动特性影响分析
2
作者 张昊哲 段富海 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期40-47,共8页
Z形折叠翼飞行器可在飞行过程中改变机翼面积,改善气动特性,执行多种任务.然而机翼折叠过程中有效气动面积、重心、气动焦点等参数的变化,会对飞行器气动特性产生较大影响.此外,机翼表面相互靠近,由机翼厚度引发的气动干扰也会导致升力... Z形折叠翼飞行器可在飞行过程中改变机翼面积,改善气动特性,执行多种任务.然而机翼折叠过程中有效气动面积、重心、气动焦点等参数的变化,会对飞行器气动特性产生较大影响.此外,机翼表面相互靠近,由机翼厚度引发的气动干扰也会导致升力、折叠铰链力矩等气动力发生变化.为此,首先利用薄翼理论和升力面法推导理想气体来流条件下折叠翼的定常气动力表达式.然后,采用CFD法分析折叠过程中折叠角、攻角和机翼厚度对飞行器升力、折叠铰链力矩等气动特性的影响,并将分析结果与升力面法结果对比.结果表明机翼折叠过程中,有效气动面积减小,升力、阻力系数总体呈下降趋势;随着折叠角增大,机翼表面相互靠近产生的低压区强度增加,机翼厚度对折叠翼气动特性影响显著增强.另外相比于CFD法,忽略机翼厚度项的升力面法对于折叠翼的气动力计算会产生较大误差. 展开更多
关键词 Z形折叠翼 CFD法 升力面法 气动力
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可变厚度机翼气动特性优化方法
3
作者 徐凯 段富海 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期368-375,共8页
为了使飞行器在不同飞行状态下均保持良好气动特性,提出了一种可变厚度机翼气动特性优化方法.首先,以NACA0012为设计翼型,采用CST方法将翼型参数化,利用Isight集成XFoil对目标翼型优化,得到优化后翼型参数并进行气动特性分析;其次,基于... 为了使飞行器在不同飞行状态下均保持良好气动特性,提出了一种可变厚度机翼气动特性优化方法.首先,以NACA0012为设计翼型,采用CST方法将翼型参数化,利用Isight集成XFoil对目标翼型优化,得到优化后翼型参数并进行气动特性分析;其次,基于优化结果,利用Fluent对翼型气动特性进行分析,得到翼型变截面厚度变化前后表面压力分布情况.结果表明,对于NACA0012翼型,在飞行马赫数为0.3、迎角为10°时,变形优化后可以使升阻比提高13.06%. 展开更多
关键词 变形机翼 CST参数化 翼型优化 气动分析
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一种基于GO法的多态反馈系统选择性维修模型 被引量：1
4
作者 温轶群 段富海 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期501-508,共8页
为了提高飞机的可用性,使飞机在现代战争中能够在最短时间实现再次出动,需要在有限维修资源的约束下,对飞机进行选择性维修,为此提出一种基于GO法的多态反馈系统选择性维修模型.首先,假设多态反馈系统各元件的失效概率均服从韦布尔分布... 为了提高飞机的可用性,使飞机在现代战争中能够在最短时间实现再次出动,需要在有限维修资源的约束下,对飞机进行选择性维修,为此提出一种基于GO法的多态反馈系统选择性维修模型.首先,假设多态反馈系统各元件的失效概率均服从韦布尔分布,推导出元件处于各性能状态的可靠度,运用GO法计算系统成功运行的概率;其次,以不修、更换、不完美维修等为维修方案,计算对应的维修费用和时间;再次,以维修时间最小化为目标函数,以系统可靠度和维修费用为约束条件,建立系统选择性维修模型;最后,通过粒子群优化算法对模型求解,并用案例进行验证.结果表明,所建立的选择性维修模型有效可行. 展开更多
关键词 GO法 多态反馈系统 韦布尔分布 选择性维修 粒子群优化算法
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基于AKF的无人水翼航行器纵向姿态控制研究 被引量：1
5
作者 孙佳宇 段富海 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期108-112,共5页
无人水翼航行器在运行过程中会受到海浪干扰,使得无人水翼航行器姿态控制效果变差,而传统卡尔曼滤波(KF)过程噪声矩阵为固定值,在复杂海况下滤波效果并不理想。针对上述问题,基于一种无人水翼航行器,首先建立了其纵向运动数学模型,并设... 无人水翼航行器在运行过程中会受到海浪干扰,使得无人水翼航行器姿态控制效果变差,而传统卡尔曼滤波(KF)过程噪声矩阵为固定值,在复杂海况下滤波效果并不理想。针对上述问题,基于一种无人水翼航行器,首先建立了其纵向运动数学模型,并设计了纵向姿态LQR控制器。然后设计了一种基于新息卡方检验值的自适应卡尔曼滤波(AKF),以自适应调节过程噪声矩阵,并将AKF用于对系统反馈状态进行最优估计。通过仿真验证了基于AKF的纵向姿态控制器,能够有效抑制海浪干扰,可以使无人水翼航行器在海浪中平稳运行。 展开更多
关键词 无人水翼航行器 纵向姿态控制 LQR 海浪干扰 自适应卡尔曼滤波(AKF)
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四旋翼无人机的高度和姿态容错控制研究 被引量：1
6
作者 陆洪志 段富海 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第12期73-79,共7页
研究了四旋翼无人机执行器故障和外部干扰下的高度和姿态容错控制问题。首先,将执行器故障建模为螺旋桨推力定常效率损失(LoE),得到包含执行器故障的四旋翼无人机高度和姿态动力学模型;然后,基于积分终端滑模控制(ITSMC)设计了一种容错... 研究了四旋翼无人机执行器故障和外部干扰下的高度和姿态容错控制问题。首先,将执行器故障建模为螺旋桨推力定常效率损失(LoE),得到包含执行器故障的四旋翼无人机高度和姿态动力学模型;然后,基于积分终端滑模控制(ITSMC)设计了一种容错控制器,并结合自适应律对干扰进行估计和补偿,借助Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性;最后,数值仿真结果验证了所提出容错控制方案的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 执行器故障 积分终端滑模 容错控制
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结合视觉和激光雷达的移动机器人定位研究
7
作者 杨光 段富海 刘强 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第11期248-252,共5页
机器人在导航过程中存在两个共性问题:(1)在任意位置启动时如何迅速确定初始位置;(2)由于误匹配导致全局定位结果出现较大偏差。针对这两个问题,提出了一种基于深度相机和2D激光雷达的机器人快速定位系统。由于信息量太少,基于激光雷达... 机器人在导航过程中存在两个共性问题:(1)在任意位置启动时如何迅速确定初始位置;(2)由于误匹配导致全局定位结果出现较大偏差。针对这两个问题,提出了一种基于深度相机和2D激光雷达的机器人快速定位系统。由于信息量太少,基于激光雷达的方法易出现误匹配而重定位效果不佳,为此引入信息量更丰富的视觉传感器,将视觉特征点地图和二维占据栅格地图结合在一起,根据定位状态进行模式切换。正常导航时为激光定位,当机器人在任意位置启动或导航位置丢失时切换到视觉重定位。另将视觉算法中的6-DoF简化为3-DoF,有效减少了计算时间。设计实验平台验证了所提出的定位系统能够提高定位效果,定位精度提高了10%,重定位速度提高了57.8%,且具有更好地环境适应能力和实用性。 展开更多
关键词 移动机器人 深度相机 2D激光雷达 快速定位系统 模式切换
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一种非线性优化控制方法及其在鱼雷控制中的应用 被引量：8
8
作者 段富海 章卫国 何长安 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期65-68,共4页
提出了一种带优化修正函数的非线性PID控制器设计方法 ,通过对控制器参数离线寻优 ,并对修正函数在线优化调整 ,可用它设计出性能优良且易于工程实现的控制器 .然后用该法为某型鱼雷非线性系统设计了弹道深度控制器并在各种入水条件下... 提出了一种带优化修正函数的非线性PID控制器设计方法 ,通过对控制器参数离线寻优 ,并对修正函数在线优化调整 ,可用它设计出性能优良且易于工程实现的控制器 .然后用该法为某型鱼雷非线性系统设计了弹道深度控制器并在各种入水条件下进行了仿真研究 .仿真结果表明 ,所设计的鱼雷非线性弹道深度控制系统具有良好的动、静态特性 。 展开更多
关键词 鱼雷 非线性 PID控制 优化控制 弹道涤度控制
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反馈线性化与连续滑模控制方法在直升机控制中的应用 被引量：5
9
作者 段富海 何长安 +1 位作者 章卫国 沈毅 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期378-381,共4页
首先提出了 MIMO非线性系统反馈线性化与连续滑模控制方法 ,它通过动态增广将系统不连续的滑模控制变为连续控制 ,可减小颤动控制对系统造成的不利影响。然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了鲁棒控制律 ,并进行了仿真研究。结果表... 首先提出了 MIMO非线性系统反馈线性化与连续滑模控制方法 ,它通过动态增广将系统不连续的滑模控制变为连续控制 ,可减小颤动控制对系统造成的不利影响。然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了鲁棒控制律 ,并进行了仿真研究。结果表明 ,所设计的控制律能保证直升机稳定跟踪给定输入 ,且具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 直升机 非线性控制 反馈线性化 连续滑模控制
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一种网格资源调度中QoS的最大化匹配算法 被引量：7
10
作者 段富海 马满福 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2010年第1期108-110,共3页
针对网格资源选择中复杂的QoS参数处理和精确匹配导致的资源调度率低下问题,将QoS参数按性质分类,定义了QoS参数距离,实现QoS参数相似性判断,由此提出了一种软化的参数处理模型,给出了一种最大化匹配调度算法。实验表明,该算法提高了系... 针对网格资源选择中复杂的QoS参数处理和精确匹配导致的资源调度率低下问题,将QoS参数按性质分类,定义了QoS参数距离,实现QoS参数相似性判断,由此提出了一种软化的参数处理模型,给出了一种最大化匹配调度算法。实验表明,该算法提高了系统吞吐量、任务满足率、资源调度率和整个系统资源利用率。 展开更多
关键词 服务质量 参数软化 参数相似性 调度算法
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非线性系统解耦控制理论在飞控中的应用 被引量：6
11
作者 段富海 韩崇昭 《电光与控制》 2001年第4期30-34,共5页
首先介绍了一种仿射非线性系统的解耦控制方法 ,然后采用该方法为某机动飞机设计了解耦控制律 ,最后对所设计的飞机飞行控制系统进行了闭环仿真研究。仿真结果表明 ,所设计的控制系统具有良好的解耦性能 ,可以同时完成较精确的纵向和侧... 首先介绍了一种仿射非线性系统的解耦控制方法 ,然后采用该方法为某机动飞机设计了解耦控制律 ,最后对所设计的飞机飞行控制系统进行了闭环仿真研究。仿真结果表明 ,所设计的控制系统具有良好的解耦性能 ,可以同时完成较精确的纵向和侧向机动 ,并且系统动静态品质良好。 展开更多
关键词 非线性系统 解耦控制律设计 飞行控制系统 闭环仿真 飞机
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基于VXI总线的直升机驾驶仪综合自动测试系统 被引量：4
12
作者 段富海 韩崇昭 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z1期287-288,296,共3页
面向航空、航天机载设备的自动测试、故障检测与维修 ,应用 VXI总线技术和虚拟仪器技术为某型直升机自动驾驶仪设计了综合自动测试系统。介绍了设计要求、硬件组成、软件结构和系统特点。最后说明所设计的
关键词 直升机 自动驾驶仪 VXI总线 虚拟仪器 自动测试设备
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大机动飞机的非线性鲁棒控制律设计 被引量：1
13
作者 段富海 章卫国 +1 位作者 杨向忠 何长安 《飞行力学》 CSCD 北大核心 1999年第2期36-40,共5页
采用非线性不确定系统的高增益控制律设计方法，为某型大机动飞机在特定飞行条件下设计了鲁棒控制律，以跟踪期望的输出轨迹，并在不同飞行条件下进行了系统仿真研究。仿真结果表明，采用所设计的控制律，在不同飞行条件下，飞机均可同... 采用非线性不确定系统的高增益控制律设计方法，为某型大机动飞机在特定飞行条件下设计了鲁棒控制律，以跟踪期望的输出轨迹，并在不同飞行条件下进行了系统仿真研究。仿真结果表明，采用所设计的控制律，在不同飞行条件下，飞机均可同时完成较精确的纵向和侧向机动跟踪，说明控制律具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 飞行控制 非线性系统 反馈线性化 鲁棒控制
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飞机变结构鲁棒解耦控制系统设计与仿真研究 被引量：2
14
作者 段富海 韩崇昭 《兵工自动化》 2002年第1期9-12,共4页
针对现代飞机在大飞行包线内飞行是一个复杂的具有不确定性的非线性模型的问题,首先采用非线性变结构鲁棒解耦控制方法为其设计了控制律,即在设计切换函数时,引入误差积分项以抑制变结构控制的抖动,并提出了一种将不连续控制变为近似连... 针对现代飞机在大飞行包线内飞行是一个复杂的具有不确定性的非线性模型的问题,首先采用非线性变结构鲁棒解耦控制方法为其设计了控制律,即在设计切换函数时,引入误差积分项以抑制变结构控制的抖动,并提出了一种将不连续控制变为近似连续控制的方法。然后用不同飞行条件下的空气动力参数变化来模拟系统的不确定性,并进行闭环系统数字仿真。结果表明,所设计的控制律不仅可实现对飞机滚转角、侧滑角、迎角等的渐近解耦控制,而且对系统不确定性具有较强的抑制作用。说明系统具有较好的解耦性和较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 非线性系统 飞行控制 仿真 飞机 变结构鲁棒解耦控制系统
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动态逆方法和微分几何反馈线性化方法的对比 被引量：9
15
作者 段富海 韩崇昭 《自动化与仪器仪表》 2002年第3期4-5,14,共3页
简述了非线性反馈线性化的微分几何方法和动态逆方法的基本原理,然后分析了这两种方法的理论联系,说明对仿射非线性系统,这两种方法在本质上是一致的。最后对这两种方法进行了有益的比较,并阐明了二者的联系和区别。
关键词 非线性控制系统 反馈线性化 微分几何 动态逆
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虚拟生产系统行为分析及其实现机制 被引量：1
16
作者 段富海 韩崇昭 赵骥 《计算机仿真》 CSCD 2002年第2期36-38,42,共4页
首先在简述虚拟生产系统基本框架和关键技术的基础上 ,对虚拟生产系统的系统行为和对象行为进行了分析 ,然后提出了虚拟生产系统动态行为的实现机制 ,并利用WTK实现对虚拟生产系统的行为控制 。
关键词 虚拟制造 虚拟生产系统 地为分析 建模 仿真 CIMS
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水下自航器航迹控制系统仿真研究 被引量：1
17
作者 段富海 章卫国 何长安 《计算机仿真》 CSCD 1999年第1期37-38,29,共3页
该文提出了一种带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法，用它设计的控制器能对复杂非线性对象进行简单而有效的控制。用它为某型自航器设计的航迹控制器在不同入水条件下进行了仿真研究。仿真结果表明，用带优化修正函数的非线性... 该文提出了一种带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法，用它设计的控制器能对复杂非线性对象进行简单而有效的控制。用它为某型自航器设计的航迹控制器在不同入水条件下进行了仿真研究。仿真结果表明，用带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法设计的自航器航迹控制系统，在不同入水条件下都具有良好的动、静态特性。说明非线性ＰＩＤ控制方案较好地解决了空投入水自航器的航迹控制问题。 展开更多
关键词 水下自航器 系统仿真 航迹控制系统 船舶
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呼气式酒检技术及其防醉驾应用的发展综述 被引量：9
18
作者 段富海 孙丹 +2 位作者 赵奎兵 王成瑞 母刚 《中国仪器仪表》 2012年第9期47-52,共6页
根据国内外发展现状,从呼气酒检标准和气样采集方法、影响酒检结果准确性的因素、各种酒检技术优缺点、防酒驾应用的若干实用措施等方面,对呼气酒检技术及其防醉驾应用做出综述,并给出发展建议。
关键词 防酒后驾车 酒精传感器 呼气式酒精检测仪呼气式车载防酒驾装置
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基于反馈线性化的直升机滑模控制系统设计 被引量：1
19
作者 段富海 何长安 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 2000年第4期1-4,共4页
首先介绍了多变量非线性系统基于反馈线性化的滑模控制方法 ,用它设计的控制律由反馈线性化控制和滑模控制两部分构成 ,然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了控制律 ,并进行了系统仿真研究。仿真结果表明 ,所设计的控制律能保证直... 首先介绍了多变量非线性系统基于反馈线性化的滑模控制方法 ,用它设计的控制律由反馈线性化控制和滑模控制两部分构成 ,然后用其为某型直升机的垂直飞行模态设计了控制律 ,并进行了系统仿真研究。仿真结果表明 ,所设计的控制律能保证直升机稳定跟踪给定输入。这说明基于反馈线性化的滑模控制方案较好地解决了该型直升机垂直飞行的控制问题。 展开更多
关键词 直升机控制 非线性系统 反馈线性化 滑模控制
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基于GO法的某型飞机电传操纵杆系统余度研究 被引量：2
20
作者 段富海 马骏 张慕天 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期149-158,共10页
飞机电传操纵杆系统是飞机电传操纵系统的前端,其可靠性直接影响飞机操稳特性和安全性.针对提高飞机电传操纵杆系统可靠性的问题,研究了基于GO法(goal-oriented methodology)的飞机电传操纵杆系统余度设计方法,提出了一种提高飞机电传... 飞机电传操纵杆系统是飞机电传操纵系统的前端,其可靠性直接影响飞机操稳特性和安全性.针对提高飞机电传操纵杆系统可靠性的问题,研究了基于GO法(goal-oriented methodology)的飞机电传操纵杆系统余度设计方法,提出了一种提高飞机电传操纵杆系统可靠性的GO分析设计方法,完成了具有多组件余度参数的飞机电传操纵杆系统GO图和GO运算,推导了可靠度计算公式,得出了高可靠性飞机电传操纵杆系统设计的相关理论,给出了GO法应用于飞机电传操纵杆系统余度设计的新思路.结果表明,基于GO法的飞机电传操纵杆系统余度分析设计方法计算精确,能快速得出优化余度设计,是一种可行的系统分析设计方法. 展开更多
关键词 电传操纵杆系统 余度设计 GO法 可靠性分析
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