摘要：针对冗余惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)姿态估计问题,通过采用不变扩展卡尔曼滤波器结构,将被估计系统动态特性建模为矩阵李群和偏差向量的混合模型,从而设计基于协方差在线校正的局部IMU姿态估计器.在此基础上,采用对数映射将李群不确定性映射到向量空间,进而构造依赖于局部姿态估计器参数的分布式融合问题,从而设计基于李群的鲁棒协方差交叉融合准则.特别地,为解决局部估计器之间互协方差未知的问题,通过引入先验容差来约束未知互协方差,从而提供低保守性的协方差上界以提高融合估计性能,形成一种具有双层结构的冗余IMU姿态估计方法.最后在下肢外骨骼康复机器人平台上验证所提出算法的有效性.

摘要：蛋白质–蛋白质相互作用对于理解细胞生命活动至关重要.预测链间残基距离为分析蛋白质–蛋白质相互作用以及柔性、动态和超大规模蛋白质复合物结构建模提供了关键信息.现有的链间残基距离预测方法主要关注于链间信息,忽略了结构域间信息.本文基于自构建的链间结构域–结构域相互作用数据集,提出了一种蛋白质复合物链间残基距离深度学习预测方法(distances prediction of inter-chain,DPIC).首先,针对输入的单体序列,分别构建单体序列的多序列比对和复合物序列的配对多序列比对,并使用AlphaFold2预测单体结构;其次,构建序列特征、多序列比对特征和结构特征,设计了一个集成多列卷积神经网络模块和三角相互作用模块的深度学习网络,实现对蛋白质复合物链间残基距离的高精度预测;最后,CASP13-15二聚体测试集上的实验结果表明,DPIC的链间残基接触预测精度优于主流方法DeepInter和CDPred,其中Top L/10精度分别提升了7.87%和13.74%.大型蛋白质复合物结构建模实验结果表明,DPIC预测的链间残基距离有助于大型蛋白质复合物结构组装.DPIC在线服务器网址:http://***/DPIC.

摘要：针对离散时间非线性系统,提出一种基于多李雅普诺夫(Lyapunov)函数的控制器设计方法.该方法不仅能够保证闭环系统稳定性,还能够扩大闭环吸引域(Domain of attraction,DOA).首先,给出基于多Lyapunov函数下系统渐近稳定的充分条件.结果表明,由多个Lyapunov函数的负定不变集构成的并集是一个稳定的控制集合,其从控制空间到状态空间的投影是闭环DOA的估计.随后,使用区间分析算法求解集合的内近似估计,基于此算法可以求解多Lyapunov函数的负定不变集的近似值和闭环DOA的估计值,并给出相应控制器的设计方法.最后,通过仿真算例验证了本文方法的有效性.

摘要：针对动态运动基元方法(DMP)在轨迹规划时忽略关节运动学约束,导致机械臂灵活度下降、轨迹跟踪精度低的问题,提出一种基于可操作性的改进版DMP(M-DMP)。该方法首先通过数值解确定冗余机械臂当前的可操作性梯度,并分别从末端速度分量和零空间分量调整动态运动基元的外力耦合项。然后设计了动态参数,能够自适应调节外力耦合项大小,保证机械臂运行时的灵活度。其次为解决原方法无法避障,以及避障过程中可能出现灵活度降低的问题,利用指数函数优化势力场后,将其与M-DMP结合实现避障。通过理论分析证明了M-DMP的稳定性。最后在多种场景下进行仿真和实物实验,结果表明M-DMP方法在避开障碍物的同时,降低了53.56%的轨迹跟踪误差,并将可操作性提高了27.69%。

摘要：高速公路下穿涵洞积水经常带来交通堵塞,人员伤亡和财产损失等问题,为了解决此类问题,设计出一款基于双波长数据融合的高速公路涵洞积水便携式无线传感器。该传感器由锂电池、毫米波雷达、激光雷达、4G通讯模块和控制电路等部分组成,通过算法设计实现毫米波雷达数据和激光雷达数据的双波长融合。该传感器在杭州绕城西复线S43湖州段内5处下穿涵洞及杭宁高速2处涵洞完成了安装布设,实测传感精度优于± 3 mm。本文设计实现的基于双波长数据融合的便携式无线传感器,可应用于高速公路涵洞积水监测,具有推广应用价值。Accumulation of water in highway culverts often leads to traffic congestion, casualties, and property damage. To address these issues, a portable wireless sensor for highway culvert water accumulation based on dual-wavelength data fusion has been designed. The sensor mainly consists of a lithium battery, millimeter-wave radar, lidar, 4G communication module, and control circuit. It achieves dual-wavelength fusion of millimeter-wave radar data and lidar data through algorithm design. The sensor has been installed in five underpasses along the Hangzhou Western Expressway S43 Huzhou section, with a measured sensing distance of up to 10 meters and a sensing accuracy better than 3mm. The portable wireless sensor designed and implemented in this paper, based on dual-wavelength data fusion, can be applied to the monitoring of water accumulation in highway culverts and has the value of promotion and application.

摘要：针对双目图像拼接中的色彩不一致、失真、伪影等造成拼接质量较差的问题,提出了基于改进网格优化的大视野双目图像拼接算法。首先,设计了基于平移变换和全局对准约束的改进网格优化方法,通过最小化由点线对准项、全局对准项和显著线保持项构成的目标函数,得到最优网格顶点集,在实现图像配准的同时保持原始的形状结构信息。其次,设计了改进直方图匹配和接缝搜索的图像融合算法,通过改进直方图匹配消除了重叠区域亮度色调的差异以及大视差工况下的偏色现象。采用基于人眼感知的接缝搜索方法获得缝合线后加权融合,可有效避免在未对齐的特征稀疏区域使用加权融合而导致的伪影。最后,在10个大视野场景下将所提算法与SPW、LPC、PSC和联咏这4种算法进行对比实验,所提算法相较于性能次优算法的平均配准误差减小了28.1%,平均失真误差减小了99.5%。结果表明,所提算法不仅能有效消除双目图像之间的色调差异,而且可抑制目标图像非重叠区域的投影畸变,以及很好地去除重叠区域的伪影,具有明显的优越性。

摘要：设计纯机械式的位移反馈高空带电机器人控制装置,采用气液联合控制的方式将液压控制系统集成布置。基于该方案的特殊环境要求,确定纯机械式的位置反馈控制方法,设计一套控制机构,利用AMEsim仿真软件,对该控制系统进行建模和仿真验证。研究结果表明:在电压波动过程中,液压缸会发生动作超前现象,使反向动作控制阀开启。阀芯防误触行程越大,系统稳定时间越短;系统波动越小,响应时间越少。当防误触行程变大时,伸缩杆跟随性能降低,产生相位差,动作延时,且动作曲线中心产生偏移,优点是动作平滑稳定。

摘要：针对部分状态不可测的永磁同步电机混沌系统,结合自适应滑模控制和扩张状态观测器理论,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应混沌控制方法,取消了系统所有状态完全可测的限制.通过坐标变换,将永磁同步电机混沌模型变为更适宜控制器设计的Brunovsky标准形式.在系统部分状态和非线性不确定项上界均未知的情况下,基于扩张状态观测器估计系统未知状态及不确定项,并设计自适应滑模控制器,保证系统状态快速稳定收敛至零点.仿真结果表明,该控制器能够改善滑模控制的抖振问题以及提高系统鲁棒性.

摘要：考虑异构通信下的不确定网联车系统协同自适应巡航控制(CACC)问题,提出一种网联车系统鲁棒协同自适应巡航控制器设计方法.采用伯努利随机过程和具有可变输入延迟的跟踪模型描述具有参数不确定性和丢包及时延的异构通信网联车系统.为降低CACC控制器设计的复杂性,采用分散输出反馈控制结构和线性矩阵不等式技术,求解不确定异构通信网联车系统的CACC控制器.进一步,利用时滞系统方法和频域分析,建立保证闭环系统稳定和网联车辆系统弦稳定结果.最后通过一组四车辆三信道的网联车辆系统的仿真实验验证所提方法的有效性.

摘要：本文研究了一类具有随机长时延离散时间网络控制系统（NCSs）的建模和保性能控制问题．用两个马尔可夫链分别来描述反馈通道和前向通道的网络诱导时延，基于采用现有最新数据的原则，将闭环NCS建模成一个与当前时刻和过去时刻网络诱导时延有关的马尔可夫随机时滞系统．应用线性矩阵不等式技术和李亚普诺夫方法得到了闭环NCS随机稳定且具有二次性能指标上界的充分条件，并给出了状态反馈保性能控制器的设计方法．最后，通过数值算例验证了本文方法的有效性．