摘要：[目的]针对船舶自主靠泊过程中遇到的环境载荷、岸壁效应、模型不确定以及控制分配误差等多源干扰的影响,提出一种基于零空间的自抗扰控制(ADRC)分配方法。[方法]首先,建立船舶靠泊运动数学模型、多源干扰模型和控制分配模型,并据此设计神经网络扩张状态观测器(NNESO)实时估计船舶运动及其所受到的多源干扰;然后,引入零空间技术设计控制分配算法,并基于该方法实现先泊位外镇定再平行靠泊方案;最后,证明船舶自主靠泊系统在所提方法下所有误差信号一致最终有界,保证船舶自主靠泊过程的安全性。[结果]仿真对比结果表明,所提方法在轨迹跟踪效果与二次规划(QP)法近似的情况下,求解所需时间为其1.3%,艏向最大分配误差为伪逆法(PI)的36.51%。[结论]所提方法在满足靠泊运动控制精度的同时,求解所需时间明显缩短,最大分配误差显著降低,保证了控制分配的实时性与精确性。

摘要：当前机械臂需要完成的任务日益复杂,单个固定机械臂或者是移动机械臂已经不能满足需求,而多移动机械臂系统结合了移动基座的灵活性和多机械臂合作的高效性,引起了学术界的广泛关注.本文研究了在多个移动机械臂抬起目标物体后,移动平台因避障而改变移动轨迹导致与机械臂末端执行器产生相对位移时,如何利用零空间概念设计保持目标物体姿态稳定的控制方法.为验证该控制方法能适用于多移动机械臂系统,对其动力学进行建模,得到了与单机械臂系统形式一致的动力学方程.最后根据该控制方法,设计了多个移动机械臂协同搬运物体时保持物体稳定的控制律并进行了数值验证.

摘要：端元提取技术是高光谱遥感图像光谱解混的关键.在线性光谱混合分析中,首先引入了高光谱遥感图像经过零空间光谱投影后具有单形体的凸不变性.在此基础上,提出了零空间光谱投影算法,通过设计各种度量和准则,制定不同的单次端元提取策略,灵活地实现算法.经过证明,零空间光谱投影算法是对基于子空间投影距离算法(包括零空间投影距离算法与经典正交子空间投影算法)的进一步延伸,提供了更多的端元提取策略.实验结果表明,零空间光谱投影算法在模拟图像以及真实高光谱遥感图像中都能够有效地提取出图像中的各种端元.

摘要：为提高冗余机器人手臂末端执行器位置追踪精度,降低控制系统的抖动幅度,文章设计了阻抗控制系统,并对控制系统输出效果进行仿真验证。创建了冗余机器人手臂位置动力学模型,推导出冗余机器人手臂在笛卡尔空间和零空间中投射的闭环动力学方程式。设计了冗余机器人手臂阻抗控制系统,消除控制系统的抖动幅度,利用李雅普诺夫函数对控制系统的稳定性进行证明。为了验证阻抗控制系统的追踪精度,利用Matlab软件在零空间中对冗余机器人末端执行器追踪精度进行仿真,并且与传统PID控制系统进行对比。结果显示:采用传统PID控制系统,冗余机器人末端执行器角位移、角速度和角加速度追踪误差较大,控制系统自适应调节时间较长;采用阻抗控制系统,冗余机器人末端执行器角位移、角速度和角加速度追踪误差较小,控制系统自适应调节时间较短。采用阻抗控制系统,冗余机器人控制系统反应迅速,执行任务追踪精度较高,运动相对平稳。

摘要：由于伪逆法不考虑执行器的位置和速率的限制,因此利用伪逆法设计出的分配器会产生操纵面过早进入饱和的现象,从而使分配器对转矩可达集的分配效率较低。在伪逆法的分配基础上利用控制效率矩阵零空间的特性对分配结果进行二次调节,使伪逆解重新落入执行器的控制子空间,从而避免了分配器过早进入饱和的现象,并提高了分配效率。利用某飞机的数据进行仿真验证,结果显示与伪逆法相比,控制性能有明显改善,提高了分配器的分配效率,且可以对转矩可达集内的转矩实施有效的分配。

摘要：针对工业品生产过程控制中输入变量的确定及零空间问题求解等复杂过程的生产设计问题,在现有的多元潜变量建模及生产设计等相关问题研究成果的基础上,深入研究了主元回归方法的应用策略和生产设计问题,提出了一种基于潜变量模型的复杂过程生产设计方法.通过与基于标准回归模型生产设计方法对比,展示了该方法的优越性.该生产设计方法的操作条件不仅能够满足工业生产过程产品质量的要求,而且与历史工况的关联结构和范围保持一致,为零空间问题的解决提供了可行方案.最后通过仿真验证了该类方法求解含有零空间的生产设计问题的有效性.

摘要：首先利用核函数技术将原始样本隐式地映射到高维特征空间;然后在高维空间里利用再生核理论建立基于Fisher鉴别极小准则的2个等价模型;最后在该空间的核类间散布矩阵的非零空间和零空间中应用Fisher极小鉴别准则求取核鉴别矢量.在人脸库上的实验结果验证了该算法的有效性.

摘要：针对有噪条件下新类检测性能较差的问题,提出一种基于核零空间判别局部保持投影算法(KNDLPP).首先通过核函数将样本隐式映射到高维特征空间,在核空间中利用距离加权机制对样本进行权重赋值,在保持局部结构的同时降低离群噪声样本的影响;然后利用样本类内零空间使同类样本坍塌为一点,实现对已知类分布的有效约简;最后基于零空间再求得使类间距最大化的变换矩阵,以上步骤得到一个判别性变换矩阵以刻画样本的分布信息、描述样本之间的相似性.该算法能刻画样本潜在结构,提升已知类与新未知类之间的判别性.在11个公开数据集上的实验结果表明,该算法是有效和鲁棒的,具有较好的新类检测性能.在局部保持性实验中,KNDLPP在4个UCI数据集上的整体平均AUC值为90.656%;在复杂结构保持性实验中,KNDLPP在Banana,Moon及3个UCI数据集上的整体平均AUC值为91.949%;在2个无噪高维数据集的新类检测实验中,KNDLPP平均AUC值为86.214%,高于次优算法4个百分点;在4个UCI数据集的4种有噪条件下,KNDLPP性能排名第1.

摘要：针对由多输入多输出异构网络的下行链路存在的干扰,提出了一种基于零空间的干扰对齐方案.该方案通过联合设计微基站的发射波束成形矩阵和宏用户的接收波束成形矩阵,从而消除微基站到宏用户的干扰.该方案支持任意多个宏用户,同时提供闭式解.另外,该方案适用传统干扰对齐方案的不可行区域.最后,仿真结果展示了基于零空间的干扰对齐方案所能达到的自由度.

摘要：连续型机器人是一种基于章鱼触手、象鼻等生物器官仿生的新型机器人,其不具有刚性连杆和离散关节,因而具有优越的柔顺性和灵活性,在微创手术、狭小环境探测救援、空间操作等领域具有非常广阔的应用前景,逐渐成为新的研究热点.然而它的柔顺性和超冗余的特点也给连续型机器人的建模和控制带来了极大的考验.针对以上问题,搭建多模块丝驱动连续型机器人物理样机,并基于堆叠的两自由度并联机构拟合机器人本体构型,利用DH参数法分析其运动学和速度雅可比矩阵,基于集中质量原理建立其牛顿-欧拉动力学模型,进而通过末端位置反馈搭建连续型机器人的闭环控制系统.面对多障碍的复杂环境,通过构造障碍势函数评估机器人与障碍物之间的距离变化,在机器人轨迹控制中,合理地选择运动学求逆运算时的雅可比矩阵零空间变量,控制机器人在机械臂本体改变构型躲避障碍物的同时末端保持轨迹跟踪.分别对机器人进行末端轨迹跟踪与避障控制的仿真和实验验证,观察机器人的末端轨迹误差与构型变化,以评估机器人模型、控制闭环与避障算法的正确性.仿真和实验结果均表明机器人具有良好的运动控制和避障能力.该研究工作为连续型机器人在复杂实际应用环境中的构型控制和安全操作提供了思路与方法支持.