两轮自平衡机器人系统建模与模糊自整定PID控制 被引量：20

1

作者 蔡建羡 阮晓刚 甘家飞 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1603-1607,共5页

针对不稳定、非线性、强耦合的两轮自平衡机器人系统,运用牛顿力学方法建立了转向运动的数学模型.介绍了用模糊控制进行PID参数整定的原理和方法,并用该方法实现对两轮自平衡机器人系统的控制.仿真结果和实际应用均表明,该方法能使系统... 针对不稳定、非线性、强耦合的两轮自平衡机器人系统,运用牛顿力学方法建立了转向运动的数学模型.介绍了用模糊控制进行PID参数整定的原理和方法,并用该方法实现对两轮自平衡机器人系统的控制.仿真结果和实际应用均表明,该方法能使系统有更好的快速性和稳定性. 展开更多

关键词 两轮自平衡机器人 模糊控制 PID参数整定 牛顿力学

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一种基于模糊控制理论的独轮机器人控制算法 被引量：15

2

作者 阮晓钢 胡敬敏 +1 位作者 蔡建羡 武卫霞 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期862-866,共5页

以一种由一个车轮驱动并控制前向平衡、由电机驱动惯性轮形成反力矩控制侧向平衡的独轮机器人系统为被控对象,建立系统动力学模型,并将其在平衡点线性化,得到系统在前向和侧向两个正交方向解耦的近似线性模型.然后针对每一个控制方向上... 以一种由一个车轮驱动并控制前向平衡、由电机驱动惯性轮形成反力矩控制侧向平衡的独轮机器人系统为被控对象,建立系统动力学模型,并将其在平衡点线性化,得到系统在前向和侧向两个正交方向解耦的近似线性模型.然后针对每一个控制方向上的子系统,分别设计基于融合函数的模糊控制器.该方法可以减少模糊规则,防止规则爆炸.仿真实验表明,所设计的模糊控制器可有效地实现独轮机器人的运动平衡控制. 展开更多

关键词 独轮机器人 动力学模型 模糊控制 融合函数

原文传递

基于光流的非结构化环境中移动机器人避障方法 被引量：9

3

作者 于乃功 郑宇凌 +1 位作者 徐丽 蔡建羡 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期65-69,共5页

为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒... 为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒性.然后,使用光流散度来计算相碰撞时间(time-to-contact,TTC),并利用TTC构建障碍地图.设计的航向决策算法能在机器人与障碍物发生碰撞危险时,为机器人选择最优的前进方向.对提出的避障方法进行了仿真及物理实验,实验结果表明:利用该避障方法可以实现移动机器人在复杂非结构化环境中无碰撞地行走. 展开更多

关键词 移动机器人避障 光流 碰撞时间 障碍地图

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多路径识别的智能循迹机器人设计与实现 被引量：7

4

作者 陈杨阳 蔡建羡 +1 位作者 刘智伟 乔志龙 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第12期65-68,共4页

智能循迹机器人在多传感器信号融合处理、多路径识别方面尚存缺陷。设计了一种具有多路径识别和测速反馈功能的自主循迹机器人,机器人采用AT89S52单片机作为控制核心,通过红外光电传感器实时检测路径情况,槽型光电传感器检测机器人运行... 智能循迹机器人在多传感器信号融合处理、多路径识别方面尚存缺陷。设计了一种具有多路径识别和测速反馈功能的自主循迹机器人,机器人采用AT89S52单片机作为控制核心,通过红外光电传感器实时检测路径情况,槽型光电传感器检测机器人运行速度,利用优先级判决法处理传感器反馈给单片机的信号,控制机器人的速度及转向。试验结果表明,设计的机器人能够很好地解决多种路径识别与冲突问题,可以自主准确、快速地实现对黑色引导线的判断和处理,使机器人根据引导线走向稳定地行驶。 展开更多

关键词 多路径识别 光电传感器 循迹 单片机

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基于模糊RBF神经网络自学习的不确定机器人模糊自适应控制 被引量：5

5

作者 温淑焕 王洪瑞 蔡建羡 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期39-43,共5页

针对机器人系统的不确定、非线性特点,设计了模糊RBF神经网络控制器学习机器人系统的不确定性上界,并利用模糊推理机产生的分目标学习误差进行训练,避免了采用系统直接输出反馈误差进行训练所存在的权值饱和与过调整问题.此外,在反馈回... 针对机器人系统的不确定、非线性特点,设计了模糊RBF神经网络控制器学习机器人系统的不确定性上界,并利用模糊推理机产生的分目标学习误差进行训练,避免了采用系统直接输出反馈误差进行训练所存在的权值饱和与过调整问题.此外,在反馈回路还设计了固定比例增益控制器FC,起着监督的作用,对系统实施渐近稳定的控制.仿真结果表明这种控制方案实现了对机器人系统的高精度控制。 展开更多

关键词 机器人 模糊自适应控制 学习算法 模糊RBF神经网络 自学习 模糊推理机

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2008年初冰雪灾害对生命线工程的几点启示 被引量：5

6

作者 郭纯生 刘春侠 蔡建羡 《防灾科技学院学报》 2008年第2期91-95,共5页

2008冰雪灾害对我国生命线工程造成了巨大损失。本文分析了雪灾对生命线工程造成损失的程度、特点、致灾因子、及其生命线工程之间的关联性,对我国生命线工程建设提出了几点建议,呼吁国家要重视防灾减灾工程的人才培养和科技投入。

关键词 雪灾 生命线工程 成因 关联 启示

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基于数学形态学滤波的漏磁信号预处理方法研究 被引量：7

7

作者 邱忠超 洪利 +2 位作者 蔡建羡 姚振静 高志涛 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第3期1-5,共5页

漏磁检测是一种广泛应用于铁磁材料表面裂纹检测的磁性无损检测技术,漏磁信号的质量直接关系到裂纹定量识别的准确性和精度。针对漏磁信号的噪声特性,提出一种基于数学形态学滤波的漏磁信号预处理方法,即利用改进的中值滤波法剔除信号... 漏磁检测是一种广泛应用于铁磁材料表面裂纹检测的磁性无损检测技术,漏磁信号的质量直接关系到裂纹定量识别的准确性和精度。针对漏磁信号的噪声特性,提出一种基于数学形态学滤波的漏磁信号预处理方法,即利用改进的中值滤波法剔除信号中的奇异点,采用多项式拟合法消除信号趋势项,使用形态滤波法对漏磁信号进行消噪处理。结果表明:该方法对漏磁信号中的干扰噪声具有较强的抑制能力,不仅剔除了漏磁信号中的干扰噪声,而且完整地保留原始信号的具体细节,提高降噪速度。 展开更多

关键词 漏磁检测 数学形态学 信号消噪 基线漂移

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光伏发电在高速公路中的技术探析 被引量：5

8

作者 谢维 蔡建羡 +3 位作者 李立新 陈逊 于江 郭丽丽 《石油化工自动化》 CAS 2022年第1期90-92,共3页

高速公路外场监视系统采取传统供电形式,受供电距离、地形、成本等影响较大,进而给项目后期运行维护带来诸多不便因素。探讨了高速公路的外场监视系统实际运用中的需求,提出了采取光伏太阳能供电形式的可行性方案。介绍了光伏太阳能发... 高速公路外场监视系统采取传统供电形式,受供电距离、地形、成本等影响较大,进而给项目后期运行维护带来诸多不便因素。探讨了高速公路的外场监视系统实际运用中的需求,提出了采取光伏太阳能供电形式的可行性方案。介绍了光伏太阳能发电系统的构成及性能,并对项目设计中所要配备实际负荷的光伏太阳能电池方阵和蓄电池的容量大小进行分析阐述。通过长时期实际检测,该设计方案具有可靠、高效、可行性。 展开更多

关键词 光伏发电系统 太阳能 监控设备 高速公路

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随机模糊控制策略及其在机器人控制中的应用 被引量：4

9

作者 蔡建羡 阮晓钢 郜园园 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期754-761,共8页

针对模糊规则的自动生成问题,采用Skinner操作条件反射(OC)和概率有限自动机(PFA)构成的OCPFA学习系统,设计能对模糊规则进行自学习和自组织的随机模糊控制策略。本策略首先采用设计的OC学习机制,从模糊行为集合中随机选取一个模糊行为... 针对模糊规则的自动生成问题,采用Skinner操作条件反射(OC)和概率有限自动机(PFA)构成的OCPFA学习系统,设计能对模糊规则进行自学习和自组织的随机模糊控制策略。本策略首先采用设计的OC学习机制,从模糊行为集合中随机选取一个模糊行为,作为模糊规则的后件;然后利用环境对选取模糊行为的反馈信息,更新OC学习机制;最后依据更新后的OC学习机制,重新选取模糊后件行为,直至学习到最优的模糊规则。理论证明,其自学习和自组织过程在概率意义上是收敛的。在两轮自平衡机器人上的仿真和实验均表明,设计的随机模糊控制策略不需要系统的模型,成功地实现了机器人的自平衡控制,并提高了机器人的学习速度和控制精度。 展开更多

关键词 模糊规则 操作条件反射 随机模糊控制 两轮机器人 自平衡控制

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机器蛇的行波运动控制分析与研究 被引量：3

10

作者 蔡建羡 于瑞红 李艳琴 《计算机测量与控制》 北大核心 2013年第1期106-107,111,共3页

针对仿生机器蛇的行波运动控制,分析了其运动机理,在移动机器人仿真软件Webots中建立了其三维虚拟运动模型;基于机器蛇的行波运动控制函数,采用建立的三维虚拟模型对实现行波运动的控制参数进行了分析和实验验证,得到了控制参数与行波... 针对仿生机器蛇的行波运动控制,分析了其运动机理,在移动机器人仿真软件Webots中建立了其三维虚拟运动模型;基于机器蛇的行波运动控制函数,采用建立的三维虚拟模型对实现行波运动的控制参数进行了分析和实验验证,得到了控制参数与行波运动形状之间的关系;机器蛇行波运动控制的实验结果表明,基于上述分析的控制参数对机器蛇运动形状影响的结论,可以实现机器蛇任意期望形状的行波运动控制,并且具有较快的收敛速度。 展开更多

关键词 机器蛇 行波运动 控制参数

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基于“兴趣主导、项目驱动”的电力电子技术教学改革与实践研究 被引量：4

11

作者 邱忠超 蔡建羡 +2 位作者 李立新 于瑞红 张瑞蕾 《教育教学论坛》 2020年第17期178-179,共2页

传统的电力电子技术课程教学存在不能调动学生积极性、学生创造性得不到发挥甚至学生的实践能力得不到应有的提高等不足。针对目前教学中存在的问题,该文提出并论证了通过工学结合、兴趣主导、项目驱动、情景设计的具体实施过程,以实现... 传统的电力电子技术课程教学存在不能调动学生积极性、学生创造性得不到发挥甚至学生的实践能力得不到应有的提高等不足。针对目前教学中存在的问题,该文提出并论证了通过工学结合、兴趣主导、项目驱动、情景设计的具体实施过程,以实现基于项目驱动法的电力电子技术教学的新模式。该教学模式将理论教学与工程项目设计融为一体,具有一定的科学性、先进性和实用性,是一种提升学生综合素质和创新能力行之有效的方法。 展开更多

关键词 电力电子技术 项目驱动 教学改革

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模糊操作条件概率自动机仿生自主学习系统和机器人自平衡控制 被引量：2

12

作者 阮晓钢 蔡建羡 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期960-964,共5页

为了实现两轮机器人的自平衡控制,利用Skinner操作条件反射机理,以概率自动机为平台,融入模糊推理,构造了模糊操作条件概率自动机(OCPA)仿生自主学习系统.该学习系统是一个从状态集合到操作行为集合的随机映射,采用操作条件反射学习机制... 为了实现两轮机器人的自平衡控制,利用Skinner操作条件反射机理,以概率自动机为平台,融入模糊推理,构造了模糊操作条件概率自动机(OCPA)仿生自主学习系统.该学习系统是一个从状态集合到操作行为集合的随机映射,采用操作条件反射学习机制,从操作行为集合中随机学习作为控制系统控制信号的最优行为,并利用学习到的操作行为取向值信息,调整操作条件反射学习算法.此外,学习系统还引入行为熵,以验证其自学习和自组织能力.应用于两轮机器人自平衡控制的仿真结果,验证了模糊OCPA学习系统的可行性. 展开更多

关键词 操作条件反射 概率自动机 模糊推理 仿生自主学习系统 熵 自平衡控制

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基于仿生策略的机器人自主导航方法研究 被引量：2

13

作者 蔡建羡 马洪蕊 程丽娜 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第1期333-338,共6页

在机器人自主导航优化控制的研究中,为了解决移动机器人未知环境中的导航问题,提出了一种仿生策略的自主导航方法,针对操作条件反射机制,利用信息熵设计倾向单元,表征对状态的倾向程度,实现对冗余状态的自动删减;对Q学习算法进行了改进... 在机器人自主导航优化控制的研究中,为了解决移动机器人未知环境中的导航问题,提出了一种仿生策略的自主导航方法,针对操作条件反射机制,利用信息熵设计倾向单元,表征对状态的倾向程度,实现对冗余状态的自动删减;对Q学习算法进行了改进,作为学习核指引学习方向;采用Boltzmann机进行退火运算,实现对导航动作的随机选取,随着学习的进行,动作选择策略趋于最优。对移动机器人未知环境导航系统进行仿真,结果表明,采用仿生自主学习的策略,可以实现机器人的自主导航的优化控制。 展开更多

关键词 移动机器人 导航 仿生策略 信息熵

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B-2WMR系统模型及其欠驱动特性分析 被引量：2

14

作者 阮晓钢 陈静 蔡建羡 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第17期4692-4696,4702,共6页

平衡两轮移动机器人(B-2WMR)是自然不稳定体,是高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统,其动力学系统比较复杂,它属于欠驱动系统。针对该系统,选用合适状态变量,采用Euler-Lagrange方法推导了系统的多输入多输出(MIMO)非线性动态模... 平衡两轮移动机器人(B-2WMR)是自然不稳定体,是高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统,其动力学系统比较复杂,它属于欠驱动系统。针对该系统,选用合适状态变量,采用Euler-Lagrange方法推导了系统的多输入多输出(MIMO)非线性动态模型,并采用该模型对平衡两轮移动机器人不同任务下的姿态和速度控制进行分析,探求了欠驱动系统的控制方法,对该模型系统在MATLAB中进行了SIMULINK仿真,得到了系统的响应曲线,为该欠驱动平衡两轮移动机器人的平衡运动控制器的设计提供一个完善的实验平台。 展开更多

关键词 平衡两轮移动机器人 欠驱动系统 Euler-Lagrange方法 非线性动态模型 平衡控制

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一类特殊应用领域机器人控制策略的研究 被引量：1

15

作者 陈卫东 肖金壮 蔡建羡 《制造业自动化》 2002年第12期57-59,共3页

详细地分析了现代工业机器人运动过程中存在的高控制增益、慢响应速度等缺点;然后,基于改进的双曲正切滤波函数给出了实现机器人低增益、快速和高精度的一类控制策略。方法设计合理,简单易行。

关键词 机器人 控制策略 研究

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多通道微震信号采集系统设计 被引量：2

16

作者 蔡建羡 缪杰 +2 位作者 姚振静 李亚南 韩智明 《工矿自动化》 北大核心 2018年第8期100-104,共5页

针对现有矿山微震信号采集系统存在价格昂贵且通用性不强等问题,设计了一种多通道微震信号采集系统。该系统采用地震计拾取微震信号,利用采集电路实现对微震信号的放大、数模转换及数字滤波,利用STM32将滤波后的信号通过USART实时发送... 针对现有矿山微震信号采集系统存在价格昂贵且通用性不强等问题,设计了一种多通道微震信号采集系统。该系统采用地震计拾取微震信号,利用采集电路实现对微震信号的放大、数模转换及数字滤波,利用STM32将滤波后的信号通过USART实时发送给上位机进行分析处理。测试结果表明,该系统可以准确采集、记录地震计拾取的3个通道的微震信号,稳定性好、可靠性高、成本低。 展开更多

关键词 矿山微震信号 地震计 数据采集 信号监测 STM32

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基于CDIO理念的传感器与检测技术实践教学改革探索 被引量：2

17

作者 邱忠超 蔡建羡 +2 位作者 姚振静 李立新 于瑞红 《大学教育》 2022年第2期83-85,共3页

针对传感器与检测技术课程实践教学模式改革问题,文章基于CDIO工程教育理念分析了目前课程实践教学中存在的不足之处,提出了基于CDIO理念的传感器与检测技术教学新模式,通过设计项目构思、项目方案设计和具体化、产品实现和制作、产品... 针对传感器与检测技术课程实践教学模式改革问题,文章基于CDIO工程教育理念分析了目前课程实践教学中存在的不足之处,提出了基于CDIO理念的传感器与检测技术教学新模式,通过设计项目构思、项目方案设计和具体化、产品实现和制作、产品运行和完善四部分,说明CDIO理念在项目中的实施过程,最后提出项目评价与考核方法。 展开更多

关键词 传感器与检测技术 CDIO 教学模式 实践教学改革

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映射领域可自主收缩的操作条件反射自动机 被引量：1

18

作者 蔡建羡 孙旭光 杨秋格 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期83-90,共8页

为避免操作条件反射学习模型中存在发生小概率操作行为所引发的不良操作后果,设计了一种映射领域可在线自主收缩移动的操作条件反射自动机,映射领域指机器人各状态映射的操作行为集合,其收缩是通过定义学习误差的界限值和操作行为选取... 为避免操作条件反射学习模型中存在发生小概率操作行为所引发的不良操作后果,设计了一种映射领域可在线自主收缩移动的操作条件反射自动机,映射领域指机器人各状态映射的操作行为集合,其收缩是通过定义学习误差的界限值和操作行为选取的概率阈值两个指标来实现的。对映射领域可自主收缩的操作条件反射学习的收敛性进行了分析,从理论上证明:操作行为熵随映射领域的收缩收敛至极小。针对两轮机器人运动平衡控制的仿真结果表明,映射领域的收缩性使操作条件反射自动机可以在线地在最有意义的映射领域内搜索学习,通过有效的动态的消除无用的映射区域,提高了系统的学习速度和精度。 展开更多

关键词 操作条件反射自动机 映射领域 自主收缩移动 操作行为熵 运动平衡控制

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基于FPGA的喷气织机引纬控制系统设计 被引量：1

19

作者 于瑞红 蔡建羡 +1 位作者 马洪蕊 张瑾琳 《测控技术》 CSCD 2015年第7期62-66,共5页

提出了一种新的以FPGA为控制核心的高精度引纬控制系统。以EP3C10F256C8芯片为核心,设计了控制系统的硬件电路和软件结构。利用FPGA程序并行执行实现实时参数调节、编码器检测、引纬控制信号产生等功能。实验结果表明:该引纬控制系统使... 提出了一种新的以FPGA为控制核心的高精度引纬控制系统。以EP3C10F256C8芯片为核心,设计了控制系统的硬件电路和软件结构。利用FPGA程序并行执行实现实时参数调节、编码器检测、引纬控制信号产生等功能。实验结果表明:该引纬控制系统使喷气织机的车速达到1200 r/min,入纬率达到2000 m/min以上,满足喷气织机高速性和对引纬控制信号实时性、一致性的要求,显著提高了喷气织机引纬控制系统性能。 展开更多

关键词 喷气织机 引纬控制系统 现场可编程门阵列 引纬控制信号

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含有瞬态冲击信号的振动测量

20

作者 程丽娜 蔡建羡 宋燕星 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2014年第3期182-186,共5页

土木水利工程结构的惯性绝对振动测量中,瞬态冲击信号测量是一个难点,有时测量信号和真实信号差距甚大。针对土木水利工程结构的瞬态冲击信号的惯性绝对测量,分析得到惯性传感器的瞬态反应是造成瞬态冲击信号测量失真的原因,对传感器的... 土木水利工程结构的惯性绝对振动测量中,瞬态冲击信号测量是一个难点,有时测量信号和真实信号差距甚大。针对土木水利工程结构的瞬态冲击信号的惯性绝对测量,分析得到惯性传感器的瞬态反应是造成瞬态冲击信号测量失真的原因,对传感器的瞬态反应问题进行了讨论。从瞬态冲击信号,尤其是单个脉冲持续时间较长的瞬态冲击信号及测量传感器(指惯性式绝对振动测量传感器)两方面对瞬态冲击信号测量问题进行了分析,指出了长持时瞬态冲击信号测量效果不好主要是因为传感器的通频带带宽不够,尤其是低频带宽不够,总结了加速度、速度及位移瞬态冲击信号测量应注意的一些事项。因为位移信号通常由速度信号积分而来,对积分造成的瞬态信号测量严重失真的问题进行了讨论,并给出了一组对比结果。最后,进行了总结并给出了一些结论。 展开更多

关键词 振动测量 瞬态冲击信号 瞬态反应 振动传感器

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