摘要：针对大型遮蔽空间惯性/地图匹配算法中粒子贫化和子粒子群迷路效应导致定位精度下降的问题,提出一种基于K-means聚类的回溯粒子滤波(RPF)人员定位算法。首先,用行人航位推算(PDR)中航向更新、步频检测及步长估计得到初始运动轨迹;然后,设计RPF算法,提高存活粒子有效性和多样性,缓解粒子贫化,提高人员定位精度;最后,通过K-means聚类算法解决子粒子群的迷路效应,修正人员轨迹出现在非可行域的现象。实验结果表明:本文算法抑制了粒子贫化和子粒子群迷路效应,人员平均定位误差相比惯性定位和标准粒子滤波降低了81.20%和51.48%。

摘要：针对微型货车在高速行驶工况下急速转弯时极易发生侧翻的问题,以车辆横向载荷转移率为控制系统的触发输入,采用差动制动方式,结合车辆侧翻特性,提出一种基于变论域理论的模糊PID控制方法,输出相应车轮制动力调节车辆的侧向加速度,来抑制车辆侧翻趋势。设置车辆横向载荷转移率的阈值为[-0.8,0.8],避免出现阈值过小,使汽车在安全的行驶状态下触发控制系统对车辆制动;阈值过大,制动不及时的现象。在鱼钩转向输入工况下,应用Carsim与Simu⁃link进行联合仿真验证,结果表明,这里所提出的控制方法有效:控制车辆侧向加速度的能力比模糊PID控制提升了18.6%,在抑制横摆角速度方面比模糊PID控制提升了24.8%,可实现微型货车主动性防侧翻。

摘要：为实现机器人拓展仿生、多模式运动、多子体协作等要求,完成了一种新型两栖机器人的机构设计.将蛇形机器人和类水母的游动方式相结合,区别于传统的轮桨鳍腿足等设计理念,参照翼身融合、船桨划水以及壁虎断尾的原理,分别采用了桨身融合、桨叶可开合和子母分体等新概念.为验证设计,研制了包括子体、关节部和分体部在内的机器人各部分.最后通过各运动机构的数学模型结合UG运动机构仿真、MATLAB数值分析和实物试验验证了机器人各部分设计的合理性和可行性.

摘要：针对传统多回路角速率检测方法无法适应金属壳谐振陀螺大量程应用的难题,提出基于自适应滑模变结构控制器的大量程角速率信号检测方法.通过对典型金属壳谐振陀螺的动力学方程进行分析,建立出包含干扰和参数摄动部分的状态方程;采用指数趋近律选取比例积分滑模面,设计出一种适用于金属壳谐振陀螺的滑模控制器,可有效估计大量程角速率信号.仿真及试验结果表明,该解算方法能够稳定控制金属壳谐振子振型,并能准确检测大量程角速率,满足金属壳谐振陀螺的大量程环境应用.

摘要：针对微小型弹药布局设计的现有约束问题,提出了一种新的微小型弹药布局优化方案,基于正常式布局的结构,建立弹药的三维气动模型,对微小型弹药进行流体力学仿真,研究了弹翼尺寸对弹体静稳定性的影响。为验证设计方案的可行性,利用不同的飞行条件进行模拟气动计算,得到微小型弹药的升力、阻力及俯仰力矩参数,计算了升阻比与可用过载。仿真结果表明:所提微小型弹药气动布局方案满足设计要求,且具有良好气动特性和飞行稳定性,为后续设计提供一定的参考依据。

摘要：钟形振子式角速率陀螺采用压电激励实现驱动模态振动。利用自抗扰控制算法对钟形振子式角速率陀螺的驱动模态进行了分析,通过构建扩张状态观测器,建立了钟形振子的自抗扰驱动控制模型,设计了钟形振子式角速率陀螺驱动模态的自抗扰控制器,使陀螺工作在调谐驱动。该设计能够补偿由加工制造误差以及环境变化等引起的陀螺参数变化,实现陀螺的固定频率谐振驱动,保持陀螺驱动轴输出信号幅值恒定。结合钟形振子式角速率陀螺实际参数,通过仿真和试验对该设计进行了验证,仿真和试验结果验证了该设计的有效性和可行性。

摘要：分析了低慢小目标特性,建立了指控系统的模型,制定了相应的策略,对设计的场景进行了仿真模拟,可提高系统对低慢小目标的拦截效果。在系统建模部分,绘制了目标的航迹,分析了雷达信息的获取,设计了各部分间的坐标变换以及航迹融合,完善了目标的发现过程。考虑到低慢小目标不同的特性,结合拦截武器资源有限的实际情况,制定了相应的威胁评估策略以及火力分配策略,提高了武器的作战效能。采用数值仿真对场景进行了模拟,很好的实现了系统各个部分的功能。该系统的模型编程简单,策略制定合理,仿真场景代表性强,可方便技术人员进行设计与分析。

摘要：针对利用可穿戴式IMU对行人进行导航定位过程中,惯性器件产生累积漂移误差影响导航定位精度的问题,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(Improved Extended Kalman Filter,IEKF)的行人自主导航定位方法。该方法建立了融合人体运动特征的18维滤波模型,在IEKF中设计分段闭环平滑(Step Wise Closed loop Smoothing,SWCS)算法,消除跳变的修正采样点,提高了轨迹平滑度。利用自研的IMU传感器进行试验验证,结果表明该方法能够有效抑制惯性器件的发散,进一步提高了行人自主导航定位精度,并且不增加任何额外的硬件成本,对行人导航的研究具有实际应用价值。

摘要：针对回声状态网络(Echo state network, ESN)的结构设计问题,提出基于灵敏度分析的模块化回声状态网络修剪算法(Pruning algorithm for modular echo state network, PMESN).该网络由相互独立的子储备池模块构成.首先利用矩阵的奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)构造子储备池模块的权值矩阵,并利用分块对角阵原理生成储备池.然后利用子储备池模块输出和相应的输出层权值向量,定义学习残差对于子储备池模块的灵敏度以及网络规模适应度.利用灵敏度大小判断子储备池模块的贡献度,并根据网络规模适应度确定子储备池模块的个数,删除灵敏度低的子模块.在网络的修剪过程中,不需要缩放权值就可以保证网络的回声状态特性.实验结果说明,所提出的算法有效解决了ESN的网络结构设计问题,基本能够确定与样本数据相匹配的网络规模,具有较好的泛化能力和鲁棒性.

摘要：针对具有轻质薄壳结构的大长径比远程制导火箭弹刚体-弹性体耦合动力学控制难题,提出了一种自适应Super-twisting控制方法。首先,将大长径比远程制导火箭弹的弹性模态与外部干扰项视为归一化扰动,建立了考虑参数、模型不确定性的刚体-弹性体耦合动力学模型。针对外部扰动难以实时精准获取的问题,设计了有限时间收敛干扰观测器,能够在大范围气动参数摄动情形下对远程制导火箭弹外部扰动进行实时精准估计。为提高系统鲁棒性,设计了基于Super-twisting算法的自适应有限时间控制方法,使系统能根据状态误差自动调节控制参数,在削弱高频抖振的同时有效提高抗干扰能力。仿真结果表明:所提控制方法在弹体±15%气动参数摄动的条件下,由平飞状态转变为跟踪幅值为10的正弦弹道倾角指令时,实现3.2 s内弹道倾角跟踪误差收敛至0.002°,可实现远程制导火箭弹姿态平稳跟踪控制弹道倾角指令。