国家教育部博士点基金(20092304110008)
- 作品数：29 被引量：192H指数：9
- 相关作者：王宏健边信黔李娟王晶曲丽萍更多>>
- 相关机构：哈尔滨工程大学北华大学东北林业大学更多>>
- 发文基金：国家教育部博士点基金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理学一般工业技术更多>>
- 基于反馈增益反步法欠驱动无人水下航行器三维路径跟踪控制被引量：10
- 2014年
- 针对欠驱动无人水下航行器的三维空间路径跟踪控制问题.基于虚拟向导建立载体坐标系下的三维路径跟踪运动学误差模型,首先设计跟踪误差反馈增益形式的线性控制项镇定位置跟踪系统,避免计算虚拟控制量导数的复杂形式;然后基于反步法设计动力学控制器,通过合理的选择控制器参数消除了部分非线性项,简化了虚拟控制量的形式,同时避免了采用传统反步法设计控制器时存在的奇异值问题,基于李雅普诺夫稳定性理论设计鲁棒反馈补偿项,保证了闭环跟踪误差系统状态的一致最终有界.仿真实验表明本文设计控制器能够精确跟踪三维曲线路径,并对外界干扰具有较好的鲁棒性.
- 王宏健陈子印贾鹤鸣李娟
- 关键词：反步法反馈增益
- 基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取被引量：9
- 2013年
- 针对海洋环境中特征提取难度大、效率低等问题,设计了基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取方法。通过建立成像声呐观测模型,对声呐数据进行预处理并剔除野值;将声呐坐标系下的测量数据转化为全局坐标系下,并提取环境的全局特征;根据梯度方向信息,模糊化处理声呐数据点,采用极小极大模糊推理评判数据点属于某条直线特征的可能性,自适应选择参与投票的数据点。基于海试数据的试验结果表明:该方法能够从伴有噪声、混响、反射的声呐数据中准确地提取港口环境的线特征,并且模糊自适应Hough变换特征提取的投票数目与计算时间分别为传统Hough变换的32.5%和26.1%,表明模糊自适应Hough变换具有存储空间小、计算效率高、实用性强等优点。
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：海洋环境特征提取模糊推理自适应HOUGH变换
- 基于一阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪被引量：1
- 2013年
- 在水下目标纯方位角跟踪研究中,针对传统扩展Kalman滤波(EKF)方法需要通过Taylor展开实现非线性项的线性化而导致计算过程繁琐且存在奇点的问题,本文提出一种基于一阶差分滤波器(DDF1)的纯方位角跟踪算法,建立了目标的运动学模型及无源声纳的测量模型;利用Stirling插值法实现非线性项的线性化,进而通过DDF1滤波方法实现对目标位置及速度的跟踪。仿真结果与一致性分析表明,与基于EKF的目标纯方位角跟踪方法相比,论文所提出的算法具有较高的跟踪精度和较好的跟踪性能。
- 王宏健徐金龙王奎民边信黔
- 关键词：目标跟踪卡尔曼滤波一致性
- 水下机器人近水面横摇与能耗控制
- 针对水下机器人在近水面低航速航行的情况,为提高水下机器人横摇控制的性能,提出了一种设计横摇控制器的新方法.控制系统设计基于广义预测控制理论,首先将水下机器人水平面运动耦合模型等价变换为离散型横摇差分方程,然后将该差分方程...
- 王宏健王琳琳潘立鑫
- 关键词：水下机器人横摇广义预测控制能耗
- 文献传递
- 欠驱动UUV级联自适应目标跟踪控制方法研究
- 2014年
- 研究了欠驱动水下航行器(UUV)目标跟踪控制算法的设计,基于UUV数学模型,设计了一种能够保证系统全局渐进稳定的新型级联自适应目标跟踪控制算法。与通用欠驱动UUV跟踪控制算法的设计不同,该设计考虑了水动力阻尼矩阵中非对角线上元素对控制系统的影响,通过对运动学子系统的虚拟控制来获得欠驱动UUV的纵向期望速度,并结合反步法与李雅普诺夫稳定性分析得到动力学子系统的自适应反步控制律,利用自适应项估计海流产生的慢变环境干扰,进而通过将目标跟踪系统整理成由运动学控制和动力学控制构成的非线性级联系统,为欠驱动UUV目标跟踪提出了一种级联自适应控制算法。应用级联理论证明了整个闭环控制系统的稳定性,并通过仿真验证了该方法的有效性。
- 王宏健徐金龙张爱华
- 关键词：级联系统自适应控制
- 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
- 模拟退火方差缩减的FastSLAM算法在AUV导航定位中的应用
- 2013年
- 由于标准FastSLAM中存在粒子退化及重采样引起的粒子贫化,导致自主水下航行器(AUV)位置估计精度严重下降的问题,提出了一种基于粒子权值方差缩减的FastSLAM算法.利用模拟退火的降温函数产生自适应指数渐消因子来降低粒子权值的方差,进而增加有效粒子数,以此取代标准FastSLAM中的重采样步骤.建立AUV的运动学模型、特征模型及传感器的测量模型,通过霍夫变换进行特征提取.利用方差缩减FastSLAM算法,基于海试数据进行了AUV同步定位与构图仿真试验,结果表明所提方法能够保证粒子的多样性,并且降低粒子的退化程度,提高了AUV定位与地图构建系统的准确性及稳定性.
- 王宏健王晶曲丽萍刘振业
- 关键词：FASTSLAM霍夫变换
- 水下无人航行器结构环境SFEKF同步构图定位方法被引量：1
- 2012年
- 针对传统同步构图定位(SLAM)传感器具有数据量大、处理速度慢、实时性差的不足和基于扩展卡尔曼滤波的同步构图定位(EKF-SLAM)具有对水下无人航行器(UUV)位置估计精度低、甚至发散的缺陷,把带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器应用到了导航系统中,提出了基于多元测距声呐(MRS)的UUV结构环境SFEKF-SLAM(suboptimal fadingextended Kalman filter-SLAM)方法.首先建立基于霍夫变换的水下MRS特征提取模型,设计了基于SFEKF-SLAM的UUV导航系统,利用该系统可以对UUV的状态进行预测,结合MRS信息可以对UUV周围结构环境进行状态更新.海试结果验证了基于霍夫变换的水下MRS模型能够有效提取环境特征,基于SFEKF-SLAM的UUV导航系统相对于常用的基于EKF-SLAM的UUV导航系统具有更高的定位精度,能够构建更加精确的港口堤岸地图.
- 张勋王宏健周佳加边信黔熊磊
- 基于高斯混合容积卡尔曼滤波的UUV自主导航定位算法被引量：24
- 2015年
- 针对过程噪声为非理想高斯分布时无人水下航行器(UUV)自主导航定位存在噪声模型失配的问题,将高斯混合密度模型与容积卡尔曼滤波(CKF)相结合,设计了基于高斯混合容积卡尔曼滤波(GM-CKF)的UUV导航定位算法。建立了UUV运动模型及观测模型,利用CKF完成各高斯分量的预测更新,并将更新结果进行融合缩减与加权求和,从而实现UUV自主导航定位。通过与EKF、UKF和CKF算法仿真对比实验,验证了GM-CKF可以提高估计精度;通过UUV湖试试验,验证了基于GM-CKF的UUV自主导航定位精度和稳定性优于传统算法,其计算时间满足实时导航定位的要求。
- 王宏健李村么洪飞周佳加
- 关键词：无人水下航行器导航定位
- 基于测量数据的时空三维地形构建与可视化被引量：4
- 2011年
- 基于无人无缆自主水下航行器及其测量传感器开展海洋环境勘察与监测是未来海洋开发的重要应用领域,测量数据的矢量建模及其可视化显示是其中的关键技术之一。针对AUV的多波束声呐地形测量数据,开展了地形矢量模型构建与可视化研究,给出了传感器数据处理与时空配准、海底地形坐标变换等方法,设计了一种优化的Delaunay三角网建模算法,构建了三维海底地形矢量模型,提出了三维矢量模型真实感表达方法。基于海试测量的离散数据完成了具有真实感特点的三维海底地形矢量模型的构建与显示,实验结果表明:所提出的研究方法是合理、可行的,克服了多波束声呐只能提供离散地形高程数据的缺点,其地形数据的连续矢量化处理与可视化显示的优点对于海洋环境立体化与可视化监测具有重要的意义和应用前景。
- 王宏健傅桂霞王晶李娟
- 关键词：自主水下航行器测量数据时空配准可视化建模
