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自动化学院2021年11月博士开题集中答辩

2021年11月17日 14:52  点击:

一、答辩总体安排

二、答辩简介

5:分布式驱动电动汽车轮毂电机协调控制研究

分布式驱动是电动汽车驱动结构发展的必然趋势,分布式驱动的主要特征体现在其具有直接安装在驱动轮内或驱动轮附近的驱动电机。由于车轮不依靠机械传动装置连接,这对多驱动电机协调控制的精度、可靠性等指标提出了要求。本课题基于高速永磁电机+减速机构的结构,分析减速机构的非线性特性,对其进行补偿,建立更为详细的驱动系统模型,并以此设计控制器,实现直线行驶和转弯工况下的多电机协调控制,提升控制性能,保证汽车平稳运行。

12:旋转式航空座舱盖操纵装置设计及控制策略研究

基于下一代歼击飞机航空座舱盖操纵装置发展需要,提出了一种新型旋转式座舱盖操纵装置设计,其具备永磁无刷直流电动机驱动、速度/电流闭环控制、三环减速器减速、逆止器作动保护以及双通道应急人力开舱等设计技术特点。为解决该新型装置设计应用难点,针对航空座舱盖操纵装置关键部件的工作性能、整体系统动力学以及控制算法等展开研究,并设计系统软件展开相应的性能测试与分析,对关键部件及整体系统以及控制算法的性能进行测试验证。

13:基于多源信息融合的空间非合作目标在轨位姿测量技术研究

为了实现近距离非合作目标航天器的相对位姿的测量,本研究基于双目立体视觉与激光测距仪相融合的近距离非合作目标相对位姿测量方法。首先,基于正交消失点的几何特性,研究空间相机的在轨自标定问题。其次,研究不同阶段不同空间目标航天器和敏感器的目标识别问题,然后,在目标识别的基础上,对空间目标航天器图像进行特征提取。最后,在立体稀疏匹配的基础上,对特征点进行三维重构。构建目标航天器坐标系,据此求解出目标航天器与追踪航天器之间的相对姿态信息,分析研究测量系统的误差。

15:数字式座舱压力调节系统高可靠性控制方法研究》简介

本课题结合某军用飞机的座舱压力控制指标要求和实现难点,探索数字式座舱调节系统在小舱容、大机动军用飞机领域的技术实现途径和方法。通过系统仿真和半实物进行验证和控制优化,将已有理论研究成果应用于实际系统工程,以实现与满足新一代战斗机、轰炸机在高舒适、高可靠性等指标上的技术突破与工程应用需求。

目前,国内大多数军机依然采用气动式座舱压力调节系统进行舱内调压,但气动式压力调节方式普遍存在压力控制精度差、智能化程度低等弊端,不仅容易产生飞行压耳、空中失压等问题,而且难以快速的实现问题定位与解决。相比而言,数字式座舱压力调节系统在控制精度、信息化、智能化程度等方面具有显著的优势,能够有效的解决现有军机型号压调系统存在的问题。因此,探索数字式座舱压力调节系统在军用飞机领域的应用对于实现国家军用航空装备的信息化转型、实战化能力提升有着重要的助推价值。

本课题围绕“小舱容、大机动下的飞机座舱压力策略实现”、“提高系统的故障诊断及容错”等方面内容开展具体的研究。首先,通过建立压调系统仿真模型,有针对性的开展流量冲击、起飞和下降阶段的系统特性分析,以及不同活门开度下的流量分析。其次,基于分析结果引入预先调节和自适应参数调整策略,解决压力调节系统控制过程中的非线性、迟滞等问题,建立满足全飞行包线下的压力控制策略。此外,通过构建系统故障树模型,分析并观测各种状态下的关键状态参数,并结合数据融合技术、专家经验建立系统观测器,进行系统在线故障诊断。最后,设计自适应容错控制方法,提高系统对参数变化和不确定性因素的抗干扰能力,进而保证座舱压力调节系统的长时间可靠运行。

19:基于偏振光场的流场测量研究

水下装备与周围水介质的相对运动会产生绕装备运动的非恒定流场,这种流场会对装备的水动力性能产生直接影响。精确测量水下装备周围的流场信息,对研究降低装备噪声和阻力、改善战斗和航行性能具有重要意义,为舰艇、潜艇、鱼雷等装备的设计和制造提供了依据。粒子图像测速(Particle image velocimetry, PIV)技术能够获取全面的流场信息,得到层流场、绕流场、漩涡结构、湍流特性等数据参数,已经应用于船舶设计、飞行器设计、燃烧分析、湍流分析、生命科学等多个军事和民用领域。目前PIV技术在测量流场时主要采用模型与水箱的小比例模拟法,但水箱中获取的流场特性受箱底、箱壁阻塞效应的影响(阻塞效应不会随着水箱几何尺寸的增加而消失)与真实水域存在较大差异,将PIV技术拓展到水下环境能获取真实流场信息,正确测量出装备周围的流场状态。

23:粉末介质材料电磁参数测量方法及其关键技术研究

论文针对粉末介质材料基于单端反射法进行电参数和磁参数同时测量进行建模,实现单端反射法进行电磁参数同时提取;开展低损耗材料在运用闭式谐振腔法测量电磁参数过程中的关键技术初值预估进行算法研究,运用数值方法结合机器学习实现快速精准的测量;结合单端反射法和传输反射法,在传输反射法中进行实现对粉末介质材料电磁参数提取的研究,提出粉末介质材料在宽频带和高精度下提取电磁参数的方法。

25:非线性高斯滤波在异步电机转速辨识中的应用研究

由于实际应用中异步电机控制系统的非线性特征和应用环境的复杂性,在利用非线性滤波方法进行计算时,经常会受到系统参数突变、瞬时干扰、系统噪声统计未知等系统模型不确定因素的影响,可能出现滤波精度下降、甚至发散的情况。在研究非线性高斯滤波理论和方法的基础上,对现有的滤波算法进行优化和改进,结合序贯概率比检验方法提出了一种交互式多模型下自适应抗差UKF算法,可增强非线性系统状态估计的自适应能力和鲁棒性;针对模型概率转移存在较长的时间延迟问题,提出基于模糊逻辑的交互式多模型算法,另外,针对系统模型跳变时模型集选取不当造成估计性能下降的问题,提出自适应网格的算法,可有效缩短模型概率转移时间,避免过多模型不必要的竞争和降低计算量,从而为提高电机转速辨识精度提供理论依据。

27:基于强化学习的多无人机协同攻防对抗方法研究

多无人机协同攻防对抗作为当下的研究热点之一,在军民领域受到了广泛的关注。论文拟以四种作战场景下的无人机对抗问题为研究对象,针对多无人机任务场景复杂、对抗双方约束相互影响导致的追逃问题难以建模等问题,研究基于强化学习的多无人机协同攻防对抗关键技术,重点包括单机追逃中无人机泛化能力的提升方法、多追一对抗中无人机机动能力不对称下的平稳对抗决策方法、多追多对抗中高任务复杂度下的高效决策方法,以及三维场景下的集群对抗决策约束降维和决策网络快速收敛方法等,以满足实际的作战场景和任务需求,并为多无人机协同攻防的实现与应用提供理论基础和技术参考。

28:半球谐振陀螺时空高斯过程回归参数辨识方法研究

半球谐振陀螺(Hemispherical Resonator Gyro, HRG)是目前最高精度的科式振动陀螺,在军用卫星、战略导弹、深空探测等军事领域及飞机制导、石油勘测等民用领域有着广泛应用。本文以复杂环境下的半球谐振陀螺误差辨识与补偿为背景,结合机器学习方法,针对温度误差带来的非线性函数估计问题以及系统集成与互联后引起的系统振动、耦合严重等带来的输入数据不确定干扰问题,建立具有长期稳定性和普适性的HRG误差模型,完成HRG误差高精度辨识及补偿,从而提高HRG的快速稳定与测量精度。

39:低轨无拖曳卫星非线性控制方法研究

无拖曳卫星在执行地球重力场的测量、引力波探测等基础科学研究时,需要一个运行稳定、低干扰的环境。因此,无拖曳控制技术是当前和未来部分空间任务中非常重要的一部分。本文拟面向低轨无拖曳卫星非线性动力学系统,针对测量建立过程中的TM位姿镇定最优控制问题与测量过程中推力器具有不确定性的卫星姿态镇定控制问题展开研究,提出一些计算效率高、求解精度高的新方法设计相应控制器,实现空间任务中的无拖曳卫星控制系统高精度、强鲁棒性的位姿镇定控制目标。

41:基于自适应卡尔曼滤波的飞行器故障诊断与重构方法研究

基于自适应卡尔曼滤波方法,研究克服滤波器对于模型不确定性鲁棒性差的问题,探索其在飞行器风速辨识,惯性测量单元、大气数据系统故障诊断与信号重构的应用,以提高飞行器在故障情况下的安全性和生存能力,对提高我国国防实力、增强国防建设具有重要意义。

46:复杂环境下的非线性网络化系统状态估计方法研究

针对非线性网络化系统状态估计中,由于量测数据缺失、多步量测信息延时、量测噪声相关及量测噪声统计未知等问题,所导致的网络化系统状态估计精度下降的问题。在研究非线性滤波与信息融合理论的基础上,针对量测数据缺失与极大脉冲噪声所造成的状态估计精度差的问题,提出一种新的鲁棒集中式容积卡尔曼滤波算法;针对网络传输中存在量测延时及噪声相关问题,提出一种分布式递归状态估计算法,用于提高状态估计的精度。针对非线性网络化系统存在多步量测信息延时及量测信息缺失的问题,提出一种分布式扩展区间卡尔曼滤波算法;另外,在研究变分贝叶斯理论与权重平均一致化技术的基础上,提出一种分布式自适应容积卡尔曼滤波算法,以解决多步量测数据延时及噪声统计未知条件下的状态估计问题,可有效提高非线性网络化系统状态估计精度。

47:社会网络群体行为演化机理和传播机制研究

针对社交网络传播现象带来的公共安全风险,面对我国网络安全治理面临的迫切需求,从网络科学和行为动力学视角出发,围绕“传播网络模型的构建、融合个体异质性行为特征的传播影响力评估方法及群体行为对竞争/协同消息传播演化机理的影响”这一难题,展开基于传播机制模型的传播网络推演方法、基于行为特征的传播影响力评估方法、竞争/协同驱动的消息传播机理演化等方面的研究,形成系列研究成果,为清理网络谣言、净化网络空间,提高网络空间安全管理水平,服务当前社会经济发展。

50:对抗博弈电磁环境的建模仿真关键技术研究

当前,随着电子技术发展,电磁应用活动激增,人类进入了广泛应用、争夺和控制电磁资源的时代,主要表现在:电磁应用领域不断扩展,各种类型电子设备数量爆炸性增长,频谱资源异常拥挤,出现各种不同体制的电磁应用系统,各种对抗活动使原本已相当紧张的电磁空间局势愈加恶化,使得电磁环境具有显著的对抗博弈特点。本论文研究针对区域电磁环境多元、对抗、动态、不确定性特点,重点开展电磁环境综合特性认知、复杂场景高精度电磁环境建模、对抗博弈场景下电磁环境抗干扰效应探索性仿真等技术研究,为复杂电磁环境深入认知、效应预测及评估提供方法论,揭示对抗博弈电磁环境对电子与信息系统的综合效应机理,为提高电子与信息系统在复杂电磁环境下的适应性奠定理论基础。

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