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  • 在测量中,平面控制点的精度的评定具有重要的意义。文中以某一平面控制网点为例,求出了各待定点的误差椭圆参数,然后依据误差椭圆与误差曲线之间的几何关系,绘制了各待定点的误差曲线。实践证明,该方法容易实现,可操作...
  • 采用matlab实现给定一组数据,反求控制顶点和节点矢量,计算出通过这些数据的nurbs曲线,实现nurbs曲线插值。给定的数据可以是平面顶点,也可以是空间3维顶点
  • GPS在国外无控制点公路平面测量中的应用.pdf
  • 像片控制点的布设

    千次阅读 2020-02-14 11:28:30
    像片控制点的布设 像片控制点的目标影像应清晰,易于判刺和立体量测,如选在交角良好(30°—150 °)的细小线状地物交点、明显地物拐角点、原始影像中不大于3*3像素的点状地物中心,同时应是高程起伏较小、常年相对...

    像片控制点的布设

    像片控制点的目标影像应清晰,易于判刺和立体量测,如选在交角良好(30°—150 °)的细小线状地物交点、明显地物拐角点、原始影像中不大于3*3像素的点状地物中心,同时应是高程起伏较小、常年相对固定且易于准确定位和量测的地方,弧形地物及阴影等不应选作点位目标;高程控制点点位目标应选在高程起伏较小的地方,以线状地物的交点和平山头为宜;狭沟、尖锐山顶和高程起伏较大的斜坡等,均不宜选作点位目标。
    在这里插入图片描述

    1.1 一般规定

    野外控制点是航测内业加密控制点和测图的依据,分为平面控制点、高程控制点、平高控制点三种:
    平面控制点仅测定该点的平面坐标;
    高程控制点仅测定该点的高程;
    平高控制点须测定该点的平面坐标及高程。

    1.2 布设的控制点应满足下列像片条件

    a.一般应布设在航向及旁向六片或五片重叠范围内,使布设的控制点能尽量公用。
    b.控制点距像片边缘不小于1 cm (18 cm X 18 cm像幅)或 1. 5 cm(23 cm X 23 cm像幅)。综合法成图的控制点距航向边缘不小于上述规定的1/2。
    c.控制点距像片的各类标志不小于1 mm 。
    d.控制点应选在旁向重叠中线附近,离开方位线的距离应大于3 cm (18 cm X 18 cm像幅)或4.5cm(23 cmX23 cm像幅)。当旁向重叠过大而不能满足要求时,应分别布点。
    e.因旁向重叠小于15%或由于其他原因,使相邻航线的点不能公用时,可分别布点,此时控制范围所裂开的垂直距离应小于1 cm,困难时应不大于2 cm 。
    在这里插入图片描述

    1.2 布点方案

    1 全野外布点
    像片控制点全部由外业测定时,称为全野外布点。全野外布点精度较高,但外业控制测量的工作量较大,使用范围受限制,常常用于特殊要求及特殊地形,如测图精度要求很高的测量,地面测量条件良好,或者在小面积测图时才使用。
    当成图比例尺不大于航摄比例尺四倍时,每隔号像片测绘面积的四个角上各布设一个平高点,并在主点附近布设一个平高点作检查(图1)。若成图比例尺大于航摄比例尺四倍时,应加布控制点。

    像片控制点全部由外业测定时,称为全野外布点。全野外布点精度较高,但外业控制测量的工作量较大,使用范围受限制,常常用于特殊要求及特殊地形,如测图精度要求很高的测量,地面测量条件良好,或者在小面积测图时才使用。
    当成图比例尺不大于航摄比例尺四倍时,每隔号像片测绘面积的四个角上各布设一个平高点,并在主点附近布设一个平高点作检查(图1)。若成图比例尺大于航摄比例尺四倍时,应加布控制点。

    在这里插入图片描述 2 全能法成图的全野外布点
    立体测图或微分纠正时,每一个立体像对布设四个平高点。当成图比例尺大于航摄比例尺四倍时,应在主点附近加一个平高点(图2);
    如果控制点的平面位置由内业加密完成,仅高程部分由全野外施测,则图2中的平高控制点改为高程控制点。
    点位在象片上的位置,除满足一般规定以外,还必须满足下列要求:点位离开通过像主点且垂直于方位线的直线不大于1 cm,困难时个别点可不大于1. 5 cm。若一张像片(两个立体象对)覆盖一幅图,四个基本纠正点,或定向点,应选在尽量靠近图廓点与图廓线的位置上,一般离图廓点与图廓线在1 cm以内。
    3 非全野外布点方案
    非全野外布点方案也称稀疏布点。为减少外业工作量,一般在外业只布设测定少量的控制点,以此为依据,按一定的数学模型进行平差计算,解求加密点的平面和高程,主要方案有:
    4 航带网法的布点方案
    航线网布点应按航线每分段布设六个平高点见下图:在这里插入图片描述首末端点间的间隔基线数按摄影比例尺和图比例尺的不同而有不同的规定;
    航线首末端上下两控制点尽量位于通过像主点且垂直于方位线的直线上,困难时互相偏离一般不得大于半条基线。上下对点应布在同一立体像对内;
    航线中间两控制点一般应布设在首末控制点的中线上。困难时可向两侧偏离1条基线左右,并力求其中一个在中线上。应尽量避免两控制点同时向中线同侧偏离,若出现同侧偏离时,最大不得超过1条基线。
    5 区域网布点方案
    区域网的划分应依据成图比例尺、地面分辨率、测区地形的特点、摄区地形特点、摄区的实际情况、图幅分布等情况全面进行考虑,根据具体情况选择最优实施方案。区域网的图形宜程矩形或方形;区域网的大小和像控点之间的跨度以能满足空中三角测量精度要求为原则,主要依据成图精度、航摄资料的有关参数对系统误差的处理等多因素的确定。
    区域网内不应包括有像片重叠不合要求的航线和像对,并且不应包括有大片云影、阴影等影响内业加密建网连接的像对。
    不论是平面网或平高网,其航线跨度,控制点间基线数一般不超过表4规定。
    在这里插入图片描述1:500地形图平地、丘陵地采用平高全野外布点,1:1 000,1:2 000地形图平地采用高程全野外布点。
    区域网的控制点可根据具体情况布设:
    当区域网用于加密平面控制点时,可沿周边布设6个或8个平高点(图1,图2)。

    在这里插入图片描述 当区域网用于加密平高控制点时,沿周边布设6个或8个平高点。高程控制点的跨度:1: 2 000成图时,航线方向间隔4—6条基线见下图;1:500,1:1 000成图的定向点高程最好采用全野外布点,若采用内业加密时,其跨度为2—4条基线。在这里插入图片描述 因受地形等条件限制,也可采用不规则区域网布点。一般在凸出处布平高点,凹进处布高程点。当凹角点与凸角点之间距离超过两条基线时,在凹角处也应布设平高点见下图。在这里插入图片描述6 特殊困难地区
    特殊困难地区(大面积沙漠、戈壁、沼泽、森林等)的平面和高程中误差均可按相应要求放宽0. 5倍,布点要求作相应放宽,且应在技术设计书中明确规定。

    2 区域网布点方案算例

    像片控制点航向基线数跨度估算公式:在这里插入图片描述国内低空数字航空摄影中采用的几款数码相机参数在这里插入图片描述航向重叠按65%计算;1:500,1:1 000,1:2 000成图比例尺时的航摄地面分辨率分别按0. 05m,0.1m和0. 2m计算,并据此计算成图放大倍率和相对航高;视差量测的单位权中误差Mq按0. 005mm计算。

    2.1平面控制点基线间隔/高程控制点基线间隔示例:

    基本参数
    成1: 1000比例尺地形图(丘陵地);采用相机CanonEOS 5D Mark II-24mm; GSD 0.1m;短边平行航向方式航摄;求平面、高程控制点布设方式?

    明确精度要求
    参照CH/Z 3003低空数字航空摄影测量内业规范,1:1000丘陵地DLG的加密点平面中误差:0. 4mm,高程中误差:0. 35m
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述平面控制点基线间隔
    计算放大倍率K一查平面控制点基线数跨度表A. 2一根据精度要求(加密点中误差)查最大基线数
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述高程控制点基线间隔
    根据比例尺直接查表A. 3-A. 8,,1 :1000对应的是表A. 5和A. 6,分别对应影像短边是平行航向和垂直航向在这里插入图片描述在这里插入图片描述综合结果:
    平面控制点航向间隔基线数不大于6条,旁向间隔的航线数不大于4-5条;
    高程控制点航向间隔基线数不大于4条,每条航线布点;
    若全部采用平高控制点时:
    航向间隔基线数不大于4条,每条航线布点。

    在这里插入图片描述

    3 像控点测量方式

    3.1 GPS参考系

    1) 地心惯性坐标系(天球坐标系)
    地心惯性坐标系:其坐标原点在地球的质心M,X轴指向春分点,Z轴沿地轴方向,即指向地球的北极,XOY平面取与地球赤道面重合,Y轴选为与X轴、Z轴构成右手直角坐标系。
    2) 地心地固坐标系
    地心地固坐标系:原点o与地球质心重合,指向地球北极,x轴指向格林尼治子午面与地球赤道的交点E,Y轴垂直于XOZ构成右手坐标系。WGS-84坐标系作为地心地固坐标系其原点为地球的质量中心o,Z轴指向协议地极(CTP ),BIH1984.0定义了一个零子午面,并且 CTP所对应的赤道有一个交点,X轴正指向此交点,Y轴垂直于XOZ平面,且与X轴、Z轴构成右手直角坐标系。
    在这里插入图片描述
    3) 当地水平坐标系
    当地水平坐标系(LLS)亦称东北天坐标系,是一种站心直角坐标系,它的坐标原点在载体的质心,x轴指向当地北子午线,Y轴与X轴垂直并指向东,Z轴与Y轴和X轴垂直并构成右手直角坐标系。地心地固坐标系与当地水平坐标系的关系图
    在这里插入图片描述
    4)网络RTK
    网络RTK也称基准站RTK,在一个区域内建立多个(一般为三个或三个以上)的GPS参考站,对该区域构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准计算和发播GPS改正信息,从而对该地区内的GPS用户进行实时改正定位,是近年来在常规RTK和差分GPS的基础上建立起来的一种新技术。它的基本原理是在一个较大的区域内稀疏地、较均匀地布设多个基准站, 构成一个基准站网, 那么我们就能借鉴广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS 中的基本原理和方法来设法消除或削弱各种系统误差的影响, 获得高精度的定位结果。

    5) CORS系统
    CORS系统连续运行卫星定位服务综合系统简称为CORS,CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成,各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体,形成专用网络(图4-21)。CORS系统是一个动态的、连续的定位框架基准,同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的重要的城市基础设施,CORS可在城市区域内向大量用户同时提供高精度、高可靠性、实时的定位信息,并实现城市测绘数据的完整统一。
    在这里插入图片描述

    3.1 GPS静态测量

    GPS静态测量的方式进行基础控制测量利用各地的COBS网和似大地水准面模型精化成果。相关要求参照18314中E级及以上GPS点测量的规定。

    1) 常规静态测量

    使用单频或双频GPS接受机均可采用静态测量方法:其方法一为采用双基准菱状网方式:即选取与测区较近的2-4个CORS站为基准站,其余接收机作为流动站的布网方式,使每一像片控制点都与两基准站构成三边同步图形检合条件;方法二为采用布网方式(边连接或点连接),视情况可分为若干个子网,每个子网须联测至少三个CORS站点。
    同步观测的两个基准站之间,以及基准站与像片控制点之间基线边长单频GPS接收机之间原则上不超过20公里,双频GPS接收机之间不超过30公里。
    每一个像片控制点观测一个时段,像片控制点观测时段有效观测时间不低于30分钟。当基线边长大于5公里小于10公里时,时段有效观测时间不少于40分钟,当基线边长大于10公里时,时段有效观测时间不少于60分钟。观测条件较差时应适当延长观测时间。采样间隔:15秒;PDOP值≤10;卫星截止高度角≥10°;有效卫星观测总数≥4颗。GPS基线处理及网平差采用GPS接收机生产厂家提供的随机软件或已通过鉴定的GPS基线解算软件及网平差软件进行平差处理。

    在这里插入图片描述适用范围:建立全球或国家级大地控制网,建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
    注意事项:所有已知观测基线应组成一系列封闭图形,以利于外业检查,提高成果可靠度。并且可以通过平差,有助于进一步提高定位精度。

    快速静态定位

    作业方法:在测区中部选择一个基准站,并安置一台接收机设备连续跟踪所有可见卫星;另一台接收机依次到各点流动设站,每点观测数分钟。作业布置图如下:在这里插入图片描述应用范围:控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量、大批相距百米左右的点位定位。
    注意事项:在观测时段内应确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km;流动站上的接收机在转移时,不必保持对所测卫星连续跟踪,可关闭电源以降低能耗。
    优缺点:有点:作业速度快、精度高、能耗低;缺点:两天接收机工作时,构成闭合图形,可靠性较差。

    级GPS网相邻点基线长度精度用下列公式表示,并按下表规定执行。
    在这里插入图片描述

    网络RTK测量

    海东CORS系统已正常运行,网络覆盖西宁市区及海东地区,满足作业要求,本期作业在网络覆盖范围内,观测条件满足的前提下,各像控点测量可采用网络RTK方式进行,本测区采用Trimble 5800、R4 双频接收机,其操作步骤为:到达测区后打开GPS接收机和手簿,通过蓝牙连接手簿与接收机,连接正确后在手簿中设置测量方式为网络RTK,然后连接WIFI(一般网络RTK作业到达测区后会携带WIFI,如果没有WIFI可以通过共享手机网络,把手机网络设置为热点,连接手簿)就可以进行正常的测量了。
    网络RTK测量方式相对于RTK而言不用架设基准站,网络覆盖范围广只要有手机信号就可以进行测量,在测量过程中一定要等到手簿确定固定解后才可记录测量坐标,如果由浮动则不能记录坐标,对于实在不能固定的测区可以待浮动解变化到最小后记录,此时也要同时记录下浮动解。在青海地区GPS信号一般在中午十二点到下午三点最为薄弱,无法确定其固定解,因此可避免这段时间段测量。

    各级GPS测量基本技术要求规定

    在这里插入图片描述

    3.2 像片控制点测量

    像片控制点测量就是像片控制外业测量,测定像控点所对应地面点的地面坐标。
    一般规定:
    平面控制点和平高控制点对最近基础控制点的平面位置中误差不应超过地物点平面位置中误差的1/5。
    高程控制点和平高控制点对最近基础控制点的高程中误差不应超过基本等高距的1/l0。

    像片控制点的平面坐标
    测定像片控制点的平面坐标,通常采用下列方法:
    a.导线;
    b.线形锁;
    c.交会法;
    d.引点。

    像片控制点的高程测量
    高程控制点和平高控制点的高程测定应根据地形条件采用下列方法:
    a.测图水准;
    b.光电测距高程导线;
    c.三角高程导线;
    d.独立交会高程点。
    高程路线一般不用闭合环。必须用闭合环时,起算点高程需确保无误,且不得环套环。

    ##采用GPS RTK测量方式

    RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。
    一般规定
    平面控制点和平高控制点对最近基础控制点的平面位置中误差不应超过地物点平面位置中误差的1/5。
    高程控制点和平高控制点对最近基础控制点的高程中误差不应超过基本等高距的1/l0。
    基本要求
    根据测区范围的大小、地形起伏变化程度等情况,为提高坐标系转换精度和高程拟合精度可以将测区分为若干个分区,分别构GPS网;
    采用GPS快速静态相对定位技术测量像控制点时,GPS网内应要求有无约束平差未知基准起算点1个;
    转换至其他参考系时,在GPS网及周边联测或使用不少于3个该坐标系己知基础控制点,作为二维约束平差的起算点。应采用七参数法求解转换参数,检查点不应少于1个。起算点应能控制全网;
    GPS水准高程拟合,在GPS网及周边联测或使用具有四等及以上等级水准高程的基础控制点不应少于8个点,宜采用二次多项式法拟合高程,检查点不少于1个。各点应均匀分布,并能控制全网;
    当像控点无法用GPS直接联测时,可在像控点附近选取一对GPS过渡点作为定向边,用电磁波测距支导线与测距离高程支导线、等外水准或测图水准等方法联测像控点的平面坐标和高程。当像控点为高程点时,可只选取1个GPS过渡点,经内插求得该GPS过渡点高程后,作为起始高程。

    3.3 像控点的刺点、整饰与注记

    像片控制点的判刺
    a.野外控制点以判点为主,刺点为辅。
    b.平面控制点的实地判点精度为图上0.1mm,点位目标应选在影像清晰的明显地物上,一般可选在交角良好的细小线状地物交点、明显地物折角顶点、影像小于0.2 mm的点状地物中心。弧形地物及阴影等均不应选作点位目标。高程控制点的点位目标应选在高程变化较小的地方。 平高控制点的点位目标应同时满足平面和高程控制点对点位目标的要求。
    c.在点位目标难以保证室内判点精度的地区,航摄前应铺设地面标志,并及时联测。
    d.控制点与基准面不同平面时,须量注比高,量注至0. 1 m;当点位周围不等高时,须标注比高量注的位置。

    像片控制点的整饰
    a.三角点、埋石点、平高点或平面点的刺点片,在像片正面用红色以边长或直径为7 mm的三角形、正方形或圆形整饰;水准点或高程点的刺点片用绿色以直径7 mm的圆形整饰、水准点在圆内加绘不相交的斜十字形。点名、点号及高程均用红色以分式注记,分子为点名或点号,分母为高程。
    像片的反面用铅笔以相应的符号标出点位,注上点名或点号,简要说明刺点位置和比高、刺点者、检查者或对刺者,签名及日期,绘局部放大的详细点位略图。文字要简练,说明要确切,点位图、说明、刺孔三者须一致。
    b.控制像片仅整饰刺点片;航线间公用的点仅在邻航线的主片上转标,并注上点号和说明刺在哪一片上。当借用相邻测区的像片控制点时,必须转刺并按前述规定式样整饰,转刺的点应加注邻幅图幅号及原刺点片号。

    3.4 外业调绘

    1 调绘前应制订调绘计划、熟悉测区像片、研究测区特征,选择调绘路线以及人力分配.尽力收集现势性强的各类专业资料。
    2 调绘与立体测图、数据编辑应有效衔接,以保证地形要素表达的完整性和准确性。
    3 调绘应走到、看到、量到、间清、绘准,判读准确,描绘清楚,符号运用恰当,各种注记准确无误。
    4 各类要素调绘的具体要求应符合GB/T 20257. 1的规定,需要补充时,应在技术设计书中明确。
    5 数字影像调绘,直接使用数字正射影像(先外后内)、数字正射影像套合矢量数据(先内后外)进行调绘,调绘用数字正射影像宜保持数字影像原始分辨率。
    6 纸质像片调绘,采用调绘像片、数字正射影像或者矢量数据按成图比例尺输出调绘用图的形式进行调绘,调绘像片比例尺视地物复杂程度决定,以保证判读和方便清绘为原则一般应大于或等于成图比例尺,地物复杂地区应适当放大;数字影像输出调绘用图时.像元尺寸不应大于相应比例尺图上0.1mm。
    7 一般以标准图幅为调绘范围,但调绘像片除外。调绘像片的调绘范围线要求如下:
    a.调绘影像之间应有20%以上的重叠度,调绘范围线宜绘在相邻调绘片重叠的中心线位置,距原始像片边缘应大于1 mm;全野外布点时.调绘范围线以图廓线为准,以像控点连线绘出,若有偏离应不大于1 mm。
    b.平坦地区调绘范围线采用直线或折线;丘陵地、山地调绘范围线在调绘像片东、南边采用直线或折线,西、北边根据邻片立体转绘成曲线。
    c.调绘范围线应避免与线状地物重合或切割居民地,相邻调绘片的范围线之间不应出现漏洞与重叠。
    8 摄影后新增的一般地物可不补调,但新增的大型T.程设施和变化较大的居民区、开发区等应进行补调或补测;航摄后拆除的地物,应在影像上标记。
    测区周边调绘应保证满幅,自图边应调绘出图外4mrn(图上距离),相邻调绘范围之间应注意接边。
    9 调绘内容按GB/T 13923规定的要素类进行。调绘时对影像上各种明显的、依比例尺表示的地物,可只作性质、数量说明,其位置、形状以内业立体模型为准。要素的属性调绘内容按GB/T 2058.1的规定,需要调整时,在技术设计书中明确规定。调绘时,属性值应标注在调绘片或调绘图上,也可记录在要素的属性表中并在图面予以注记。
    10 房屋调绘时以墙基为准。当屋檐、阳台宽度大于图上0. 2 mm时,应在影像相应处注明实测宽度(量注至厘米),供内业进行屋檐宽度改正和阳台制作处理。
    11 调绘成果使用的符号、文字宜参考相关图式标准的要求,以方便内业人员准确判读为原则。所用符号、文字应统一、清楚、易读、实用。整饰清晰。具体要求在技术设计书中明确规定.必要时采用图例说明。
    12 调绘影像间应接边,接边处房屋轮廓、道路、管线、河流、植被等的性质、等级、宽度和符号,以及各项注记应一致。
    13 调绘像片的整饰要求在技术设计书中应明确。
    2 先外后内
    采用全要素调绘方式,要素的符号和注记设置以方便立体测图人员准确判读为原则,可由技术设计书明确规定。调绘时应尽量避免要素的丢漏、属性的丢漏。
    2先内后外
    调绘前,对立体测图采集的数据进行检查,主要检查采集的数据是否有遗漏或综合取舍是否合理。
    调绘时,对内业判逮和采集数据进行实地核查,对错漏等进行修改,补测立体测图无法或不能准确采集的要素,如新增地物、阴影区地物、隐蔽部位、地形复杂部位等。并实地补调内业无法获取的地理名称、屋檐改正和地貌要素属性及注记。属性的内容按GB/T 20258. 1的规定,当属性内容需要调整时,应在专业设计书中明确,最终形成调绘成果。

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    更新,在知乎创建了一个专栏,主要包括一些控制理论和机器人控制方面的知识。 ... 滑模控制是一种相当简单而且控制性能优越的控制方法,但是绝大多数的...主要是两:1、滑动模态可以进行设计,调节的参数少,响应速...

    更新,在知乎创建了一个专栏,主要包括一些控制理论和机器人控制方面的知识。

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/78549442


    滑模控制是一种相当简单而且控制性能优越的控制方法,但是绝大多数的工厂在做过程控制时还是只考虑PID控制,我觉得有必要写一篇文章详细的解释一下它的工作原理。

    它的控制效果优越体现在哪里呢?主要是两点:1、滑动模态可以进行设计,调节的参数少,响应速度快。2、对扰动不灵敏。什么是干扰?如果你的机器好端端地在工作,突然来了一个熊孩子拿起一钉锤就是一顿敲;或者工厂附近有高铁,每隔一段时间地面就要抖两下。滑模控制对扰动有很强的抑制能力,这对于在复杂环境工作下的机器来说非常友好。

    滑模控制本质上是非线性控制的一种,简单的说,它的非线性表现为控制的不连续性,即系统的“结构”不固定,可以在动态过程中根据系统当前的状态有目的地不断变化,迫使系统按照预定“滑动模态”的状态轨迹运动。

     

    针对一个真实的系统来解释,现在假设光滑的平面上有一个小木块,它在坐标轴X=2处,它存在一个向坐标轴远离的速度\dot{x}=2,现在的问题就是如何设计一个控制器让它最后能停在原点。

                                                

    1、根据上面的描述,可以写出这个小木块的状态方程:

                                                                                       

    x1,x2分别代表木块的位置和速度,u代表控制器的输出,控制目标很明确,最终要让x_1=0,x_2=0。用系统框图来表示为:

                       

    2、设计滑模面

                                                                             

    这里可能有人就要问了,滑模面是个什么东西?凭什么要写成这种形式而不是其他形式?

    之前说过了控制器的目的是为了使得x_1=0,x_2=0,那如果s=0,会有什么结果呢?

    可以看出状态量最终都会趋于零,而且是以指数速度趋近,指数趋近速度什么意思,也就是说当t=1/c时,趋近到零的这个过程它已经完成了63.2%,当t=3/c时,它已经完成了95.021%。调节c的大小可以调节状态趋近于零的速度。c越大,速度也就越快。所以如果满足s=cx_1+x_2=0,那么系统的状态将沿着滑模面趋于零,(s=0称之为滑模面)。用相平面来表示这个指数趋近的过程为,沿着箭头的方向移动到原点的这个过程就是设计滑模面要实现的效果。                                     

    3、设计趋近律,寻找s与控制u之间的关系

    上面说到如果s=0状态变量最终会趋于零,可是如何保证s=0呢?这就是控制率u所要实现的内容了。

    s=cx_1+x_2,在这个方程里面并没有u,我们想到可能和u有关系,果然:

                                                         

    趋近律就是指的\dot{x},趋近律一般有如下几种设计:

                                                       

    根据以上的趋近律,可以求出控制器u的表达式,对于\dot{s}=-\varepsilon sgn(s),\varepsilon >0来说,u=-cx_2-\varepsilon sgn(s),对木块施加该u的控制,那么最终木块会稳定在原点。

    再回来解释为什么趋近律\dot{s}这么设计会保证s=0。

    在控制原理中,用Lyapunov函数来判断系统的稳定性,对于系统状态方程\dot{s}=cx_2+u(目标已经变成s=0,因此现在写成s的状态方程),对于平衡点s,如果存在一个连续函数V满足

    那么系统将在平衡点s=0处稳定,即\lim_{t\rightarrow \infty}s=0

    V(s,t)=1/2s^2,很明显满足第一个条件,第二个条件也满足。满足Lyapunov函数的条件,s最终会稳定滑模面,也就是s=0。

    讲到这里,我们可以稍微总结一下滑模控制的设计步骤。首先根据被控对象的状态方程设计滑模面s=CX,状态一旦到达滑模面,将以指数趋近方式达到稳定状态。然后设计趋近律\dot{s}求出控制器的表达,李雅普诺夫函数作为稳定性的保证,即保证s=0可达,(相平面中的其他点能到达滑模面)。

     


    细心的朋友可能发现了一个问题,Lyapunov函数的两个条件能保证\lim_{t\rightarrow \infty}s=0,但是这个几乎没有什么用处。为什么这么说呢,因为它对到达的时间没有任何的要求,t=2s时s=0和t=200s时s=0都满足Lyapunov函数的要求,万一真的出现那种长时间才到达滑模面的情况,在实际情况下,是没有意义的。

    对Lyapunov函数的第二个条件做修改,让它能实现有限时间达到稳定点。

    对于改进后的第二个条件,分离变量然后积分,假设积分时间为t。

                          

                                                                                     \int _0^t \frac{\dot V}{V^{1/2}}dt\leq -\alpha t

    得到:

                                                              

    根据这个不等式可以看出V将在有限时间tr内到稳定点,\alpha越大,到达稳定点的时间越快。

                                                                     

    因为Lyapunov条件的改变,控制器u也要相应做出改变:

    只有满足才能实现有限时间到达滑模面。

     

     


    咱们继续分析,因为以上的讨论都还没有涉及干扰项d,现在将干扰加入系统状态方程,看看滑模控制是怎么做到对干扰不敏感的,这是真的牛。

    加入干扰项后,有新的状态方程:

                                                                              

    当然,这对滑模面的设计没有影响,滑模面还是,变化的是趋近律\dot{s},控制率u还是保持上面的形式

    为了满足Lyapunov函数,有:

                                                    

    上式中的L表示干扰的上界,

    对比\dot{V}的条件,只有当时,Lyapunov函数既满足有限时间收敛又负定。因此,系统仍按照先滑动到滑模面,再沿滑模面做指数趋近运动。干扰没有对系统造成影响。

     

    因为几天前老师给我开了小灶,花了几个小时专门讲滑模,所以心血来潮总结了这一篇文章,用viso画图、敲公式尽量想把这篇博客写得好一点,结果断断续续花了一天的时就按才搞完,心累。另外,CSDN的编辑器是真的难用

     

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    工程测量平面控制网的布设原则: 1. 首级控制网的布设,应因地制宜,且考虑发展;当与国家坐标系联测时,应该考虑联测方案; 2. 首级控制网的等级,应根据工程规模、控制网的用途和精度合理确定; 3. 加密控制网...

    工程测量平面控制网的布设原则:

    1. 首级控制网的布设,应因地制宜,且考虑发展;当与国家坐标系联测时,应该考虑联测方案;

    2. 首级控制网的等级,应根据工程规模、控制网的用途和精度合理确定;

    3. 加密控制网,可越级布设或同等级扩展

     

    施工测量的基本要求:

    1. 施工测量前,应该收集有关测量资料,熟悉施工设计图纸,明确施工要求,制定施工方案;

    2. 大中型的施工项目,应该建立场区控制网再建立建筑物施工控制网

      小规模或精度高的独立施工项目,可以直接布设建筑物施工控制网

    3. 场区控制网,应该充分利用勘察阶段已有的平面和高程控制网:

      1) 原有平面控制网的边长,应投影到测区的主要施工高程面上,并进行复测检查;(首先拿已有控制网的边,投影到测区的高程面上,看看 长度差/ 长度 ≤ 2.5cm / km)

      2) 精度满足施工要求时,可作为场区控制网使用,否则应该重新建立场区控制网。 (如果OK,就可以使用原有的控制网作为场区控制网)

    4. 新建立的场区平面控制网,适宜布设为自由网。 (如果不OK,就按照下面来新建网)

      1) 控制网的观测数据,不宜使用高斯投影,可将观测边长归算到测区的主施工高程面上;(虽然满足测区内投影长度不大于2.5cm / km的要求下可采用3度带的高斯投影)

      2) 新建场区控制网,可利用原控制网中的,3个或3个以上的点构成的点组 进行定位(后方交会)。

      3) 小规模的场区控制网,可选用原控制网中的一个点坐标和一个边的方位进行定位(单点定位)。

    5. 建筑物施工控制网,应该根据场区控制网进行定位、定向和起算:

      1) 控制网的坐标轴,应该与工程设计时所采用的主副轴线一致

      2) 建筑物的±0.00高程面,应该根据场区水准点测设

     6. 控制网点,应根据设计总平面图和施工总布置图,并满足建筑物施工测设的要求;

     

    工程测量中,场区平面控制网的要求:(三、四等,一、二、三级)

    1. 可根据厂区的地形条件和建构建筑物的布设情况,布设成:建筑方格网、导线及导线网、三角形网或GPS网等形式;

    2. 应根据工程规模和工程需要分级布设:

     2.1 对于建筑场地大于1km2的工程项目或重要工业区,应该建立一级或一级以上精度等级的平面控制网(大于1km选一级)

     2.2 对于建筑场地小于1km2的工程项目或重要工业区,可建立二级精度的平面控制网 (小于1km选二级)

     2.3 相对于勘察阶段控制点的定位精度,不应该大于5cm

    平面控制网要能满足1:500比例尺地形图要求,四等及以下平面控制网的点位中误差不得超过图上0.1mm(人眼最少识别距离),即实地5cm

    3. 控制网点位,应该选择在通视良好、土质坚实、便于测量、便于长期保存,并应该埋设相应的标石,必要时添加强制对中标志。标石的埋设深度,根据地冻线和场地设计标高确定

     

    工程测量中,建立施工平面控制网的要求:(施工平面控制网,一般是在场区控制网布设后建的),还有施工测量的一般要求:https://www.cnblogs.com/pylblog/p/10899507.html

    1. 控制点,应该选在通视力良好、土质坚实、利于长期保存、便于施工放样的地方(泛答)

    2. 控制点加密的指示桩,选在建筑物行列线或主要设备中心线的方向上

    3. 主要的控制网点和主要设备中心线端点,应埋设固定的标桩 

    4. 控制网轴线起始点的定位误差,应小于2cm;两建筑物间有联动关系时,应小于1cm,定位点大于3

    5. 边长测量宜采用电磁波测距的方法,二级网的边长测量也可采用钢尺量距

    6. 水平角观测的测回数,应根据测角中误差的要求来确定

    7. 矩形网的角度闭合差,不应该大于测角中误差的4倍 

    8. 矩形网应该按平差结果进行实地修正,调整到设计的位置;

      当增设轴线时,可采用现场改点法进行调整;

      点位修正后,应该进行矩形网的角度检验


     

    工程测量中,GPS定位测量控制网的布设要求(要点):

    (根据情况设计;首级网布设;环,路线边数;独立基线数;加密网;考虑GPS-RTK)

    1. 根据测区的实际情况、精度要求、卫星状况、接收机的类型和数量、测区已有的资料,进行综合设计

    2. 首级网布设时,应联测2个以上高等级国家控制点或地方坐标系的高等级控制点;对控制网内的长边,构成大地四边形或中心多边形

    3. 控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或附合路线,各等级控制网中构成的闭合环附合路线,边数不应该多于6

    4. 各等级控制网中独立基线的观察总数,不宜少于必要观测基线数1.5倍(在参数拟合的时候,观测点数应该是参数个数的1.5倍);

    ( 独立基线数 = C * ( k - 1 ) > n - 1,也就是每时段有些点要重复测)

    5. 加密网应该根据工程需要,在满足本规范精度要求的前提下,可采用比较灵活的布网方式

    6. 对于采用GPS-RTK测图的测区,在控制网的布设中应该顾及参考站的分布和位置(GPS-RTK最要紧的是参考站)

     

    工程测量中,GPS定位测量控制点的选定要求:

    1.  点位应该选在土质坚实,稳固可靠的地方,同时有利于加密和扩展,每个控制点至少应该有1个通视方向

    2. 点位应该设置在视野开阔,高度角15度以上无障碍;点位附近不应该有强烈干扰或反射卫星信号的物体

    3. 充分利用符合要求的就有控制点

     

    工程测量当中,导线网的布设要求:

    1. 导线网用作测区的首级控制时,应该布设成环形网,且宜联测2个已知方向;

    2. 加密网可以采用单一附合路线、或结点路线的形式;

    3. 节点间或节点与已知点间的导线段宜布设成伸直状,相邻边长不宜相差过大,网内不同环节上的点也不宜相距过近;

    4. 利用导线测量建立的工程平面控制网时,导线网结点与结点之间,结点与高级点之间的导线长度,不应大于相应等级导线长度的0.7倍(2012年考过),当导线长度少于规定等级的1/3时,导线全长的绝对闭合差小于13cm。 

     

    工程测量中,导线点位的选定规定:

    (点位,视线障碍物,避开发热体,视线倾角,利用旧控制点)

    1. 导线点应该选择在土质坚实、稳固可靠、便于保存的地方,视野相对开阔,便于加密、扩展和寻找

    2. 相邻点位之间应该应该通视良好,其视线障碍物,三四等不宜少于1.5m;四等以下的应该保证便于观测,以不受旁折光的影响为原则

    3. 当采用电磁波测距时,相邻点之间视线应该避开发热体或强磁场

    4. 相邻点之间的视线倾角不宜过大

    5. 充分利用旧有的控制点

     

     


     

    工程测量中,高程控制测量的一般要求:

    (等级划分;首级网;高程基准;控制点间距、数量;)

    1. 高程控制测量精度等级,划分依次为:二、三、四、五等(没有一等);各等级高程控制宜采用水准测量四等以下可以采用电磁波测距三角高程测量,五等(或图根)可采用GPS拟合高程测量

    (对于四等、五等电磁波测距三角高程测量,应采用“对向观测”方式,观测高差较差,四等限差为40√D,五等限差为60√D

    2. 首级控制网的等级,根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择;首级网应该布设成环形状加密网布设成附合路线结点网

    3. 测区的高程系统,宜采用1985国家高程基准;在已有高程控制网的测距内,可沿用原有的;小测区测量有困难时,可采用假定高程系统

    4. 高程控制点间的距离,一般应该为1~3km,工业区,城镇建筑宜少于1km; 但一测区周围至少有3个高程控制点;

     

    工程测量中,场区高程控制网的要求:

    (布网形式;等级;水准点间距、位置;引测)

    1.  应布设成闭合环线、附合路线或结点网

    2. 大中型施工项目场区高程测量,不低于三等水准

    3. 场区水准点,可单独布设在相对稳定的区域,也可布设在平面控制点的标石上;

    4. 水准点间距宜小于1km,距离建筑物大于25m,距离回填土边线大于15m

    5. 少数高程控制点标石不能保存时,应该将其高程引测至稳固的建筑物上,引测得精度,不应低于原高程点的精度等级。

     

    工程测量中,建筑物高程控制测量的要求:

    (闭合差等级;水准点个数;距离施工建筑物)

    1. 建筑物的高程控制,应采用水准测量;附合路线闭合差,不应该低于四等水准测量;

    2. 水准点可设置在平面控制网的标桩或外围的固定地物上,也可单独埋设;水准点的个数,不应该少于2个

    (跟场区的差不多)

    3. 当场地高程控制点离施工建筑物少于200m时,可以直接利用


     

    GPS拟合高程测量的主要技术要求:

    (联测等级,联测点数、点间距;地形变化大地区增加;分区;天线高;检查点数;)

    1. GPS网应与四等或以上的水准点联测。

      联测的GPS点,宜分布在测区的四周和中央。

      若测区为带状地形,则联测的GPS点应分布于测区两端及中部。

    2. 联测的点数,宜大于选用计算模型中未知参数个数的1.5倍,点间间距小于10km

    3. 地形高差变化较大的地区,应适当增加联测的点数;

    4. 地形趋势变化明显的大面积测区,宜采用分区拟合的方法;

    5. GPS观测技术的要求,应按照规范执行;其天线高应该在观测前后各测一次,取其平均值作为最终高度;

    (因为是搞高程、所以天线高要强调一下)

    6. 高程拟合的成果,应该进行检验。检测点数不少于全部高程点的10%且不少于3个点

     

    电磁波三角高程测量:

    (高差改正;计算每千米全中误差;平差办法;成果精确位数)

    1. 直返觇的高差,应该进行地球曲率和折光改正;

    2. 平差前,应计算每千米全中误差,结果应满足相应等级要求;

    3. 各等级高程网,应按照最小二乘法进行平差,并计算每千米全中误差;

    4. 成果取值,精确至1mm;


     

    工程控制网成果提交:

    1. 技术设计书,总结(泛答)

    2. 观测数据记录(泛答)

    3. 概算或数据预处理资料,平差计算资料(泛答)

    4. 控制网展点图,成果表,点之记(泛答)

    5. 仪器检定和检定资料(泛答)

    6. 检查报告,验收报告(泛答)

    转载于:https://www.cnblogs.com/pylblog/p/10975532.html

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  • 如何建立工程测量平面控制网?

    千次阅读 2020-12-24 22:26:59
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    如何建立工程测量平面控制网?

    对于建立一般的工程测量控制网,博主认为可以简单的总结为以下几个要点。

    先按用途简单的分个类。
    测图控制网:这个主要是为地面大比例尺数字地形图测绘服务。一般分两级布设,主要利用GNSS技术布网,用导线或GNSS RTK做图根加密。
    施工测量控制网:为施工放样、施工期的变形测量、施工监理测量和竣工测量等提供统一的坐标系和基准。
    变形监测网:主要由参考点、工作基点、目标点组成。
    安装测量控制网:为大型设备构件的安装定位而布设的控制网。

    1、根据精度要求确定控制网的等级
    三角网的主要技术要求
    2、确定布网图形和测量仪器
    工地上的仪器就不多说了,根据控制网的精度要求来选择合适的仪器,一般都是用全站仪和GNSS接收机来做平面控制。
    这里谈谈一般的平面控制网(边角网和GNSS网)
    边角网就是用地面测角、侧边仪器施测的、由三角形或多边形构成的三角形网和导线网。目前,单纯的测角的三角形网已经不再用了,单纯的测边的三角形网也极少采用,一般都是布设成边角全测的三角形网。但是,按边角精度匹配和优化设计理论布设边全测、方向不全测的所谓不完全三角形网最好。注意(好处):三角形网没有图形限制,长短边可以相差很大,夹角可以很小或接近180°。
    简单看一个边角网:
    A、B为已知控制点,1,2,3,4为加密点
    GNSS网:暂不解释

    3、选点踏勘
    选点踏勘就很简单了,最喜欢干的事情,有一种指点江山的感觉,但是也是至关重要的一步。关系到后面很多工作,比如你需要用到该控制点的时候,才发现这个控制点视野不开阔,根本看不到你需要观测的地方。一点要有大局意识,能够较好的控制该工程的施工精度,且能够便于利用。但是也要注意的是,要保存好,这就需要地质条件稳点的地方,千万不要工程做到一半,控制点毁了。等着挨骂吧!还有尽量均匀的布设在施工区域,不要一些地方布设一堆控制点,一些地方又没有控制点,这样没有控制点的区域误差会较大哦。

    4、外业观测
    外业观测就是拿着仪器测测测,测边测角,晒太阳。测得的时候注意观测条件。

    3、数据处理得到结果
    这一步就是最关键的一步也是最需要技术的一步了,处理观测数据,得出结果,评定精度。
    测量总是有误差的,要想找出一个最好的结果,就需要对观测数据进行平差处理。一般情况下平差分为简易平差和严密平差。简易平差就是主要利用配附来进行,例如:附和导线的计算。而严密平差即是按照最小二乘法原理处理各种观测数据,求得待定量最大似然值及其精度的运算过程和方法。对于精度要求较高的平面控制网,常常采用严密平差方法进行数据处理,主要利用四种经典平差方法(主要包括:条件平差,附有参数的条件平差,间接平差,附有限制条件的间接平差),当然也不排除近代测量平差方法的使用,如:序贯平差,秩亏网平差,附有系统参数的条件平差等。一般还是用不上,主要就是简易平差和四种经典平差方法的使用。先推荐几个平差软件(平差易、科傻、清华三维、铁二院、铁四院)都可以,工程测量中的控制网平差一般都采用软件辅助,如果人工手算,稍微复杂一点就要算几天半个月,浪费时间。平差之后得出平差结果,验证精度,最后计算控制网中的控制点坐标。就完成了控制网的布设。

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