课程文献中心 更多>>

关键词： 任务空间遥操作   有限时间   约束控制   未知类反斜线回滞   神经学习控制  

摘要： 近年来,遥操作机器人系统可以有效代替操作人员以面对危险和复杂环境,因此被广泛运用。但是遥操作机器人系统存在非线性不确定性、外部干扰、通信时延和扰动等问题,会对系统的稳定性和透明度性能造成极大的不利影响。本文针对非线性双边遥操作系统(Nonliear Bilateral Teleoperation Systems,NBTS)中存在的外部扰动、通信时变时延和通信扰动以及控制器存在未知类反斜线回滞等问题,基于有限时间理论,开展了控制器设计研究,在笛卡尔坐标任务空间中生成控制器,增加了系统的直观性和实用性。本文所设计的有限时间控制器,保证了系统良好的透明度,缩短了收敛时间,提高了稳态精度,实现更好的瞬态性能。本文的主要研究内容如下:(1)针对模型不确定性以及通信时变时延的双边遥操作系统,设计了新型含有arctan函数的非奇异终端滑模(Arctan Nonsingular Terminal Sliding Mode,ANTSM)控制算法。利用径向基函数神经网络(Radial Bases Function Neural Network,RBFNN)来重构-估计环境力,以避免在通信信道中直接传输力信号。利用ANTSM控制器处理系统不确定性和外部扰动,设计自适应补偿器以补偿时延变化率对状态的相位移影响。利用有限时间稳定理论,保证NBTS的有限时间的瞬态性能和稳态精度,并且通过数值仿真验证了控制策略的有效性。(2)考虑到遥操作系统的全状态误差约束,提出一种半全局实用有限时间控制器。在位置和速度混合误差中引入辅助控制参数系统以实现预定义全状态漏斗误差约束,并且利用半全局实用有限时间稳定性判据推出了自适应反步RBF有限时间(Adaptive Back-Stepping RBF Finite-Time,ABRF)控制算法以满足有限时间规定性能控制要求。设计含有鲁棒补偿项的新型状态滤波器以处理时延和通信扰动对控制器的影响。通过数值仿真和实验平台验证了控制策略的有效性,并且与现有的研究进行对比,实现NBTS下更快的状态跟踪误差收敛速度以及更好的稳态性能。(3)考虑到NBTS控制器中存在未知类反斜线效应所带来的回滞影响,提出了一种基于神经学习的有限时间控制器。RBFNN用于逼近模型不确定性,并且利用鲁棒自适应项补偿了未知类反斜线效应带来的滞后。利用Lyapunov稳定性理论证明了在混合状态误差下,所有偏差信号的半全局有限时间实用稳定。最后通过仿真和实验平台验证了控制器策略的有效性,并且与现有的研究进行对比,保证了更好的瞬态性能和稳态精度。

关键词： 物联网   操作系统   情景规划   动态评估  

摘要： 随着5G网络的普及,我们迈入了一个万物互联的物联网智能时代。从最初的智能手环、智能手表等个人穿戴硬件,到城市全方位覆盖的共享单车,再到今天的智慧城市、工业互联网、智能家居和车联网,物联网的应用百花齐放,几乎覆盖了各行各业。与此同时,物联网相关的技术如物联网芯片、模组、操作系统、管理平台等方向都在快速发展,加之云计算、大数据和人工智能等前沿技术的快速突破和发展,对物联网的发展进行了多方位的赋能。虽然物联网技术发展非常迅速,但是整个行业还处于发展的初中期,未来的发展还有很大的空间和很多的不确定性。Z公司是国内一家具有运营商背景的科技企业,在母公司面向物联网部署未来发展战略的背景下,Z公司的主要业务聚焦在于物联网操作系统产品的研发。物联网操作系统,目前正处于发展的初期阶段,在国际形势、技术迭代、市场趋势、管理环境等方面都存在高度不确定性,如何在此高度不确定环境下部署资源,是Z公司发展战略制定的重要挑战。本文首先对Z公司发展物联网操作系统的外部环境、内部资源与能力进行系统分析,在此基础上运用情景规划的方法,通过对不确定因素的系统分析,构造出物联网操作系统未来发展可能出现的主要情景,并通过对早期信号的识别与判断,对主要情景进行预测,从而对Z公司物联网操作系统的发展策略进行动态评估与实时调整。以此来应对技术和行业发展的高度不确定性,保证Z公司物联网操作系统的战略实施具有灵活性。本文的研究可以通过情景规划方法,推理出物联网操作系统未来的发展方向和情景,从而指导Z公司制定适合自身的物联网操作系统发展策略,也可以为物联网操作系统行业的发展提供理论参考。

关键词： 操作系统  

ISBN: (纸本)9787511575982

摘要： 为什么华为打不倒？大众通常只看到聚光灯下的成功，但真正影响华为的，真正改变中国高科技产业进程的，往往不在大众视野范围内。很多人不知道，中国在操作系统上的软肋比芯片更为显著。本书作者历时4年收集一手资料，深度采访50余位华为专家，以欧拉操作系统近20年发展史为窗口，独家披露华为被美国制裁前后，解决“卡脖子”的根技术发展历程。被时代浪潮卷入互联网技术革命的华为，出于自身业务需要逐渐萌生出做自有操作系统等基础技术的想法，一个沉寂十余年的项目“欧拉”诞生。做基础技术烧钱又回报慢，与当下火热的“风口”格格不入，饶是华为自己的研发团队也看不到出头之日，毕竟直接用西方现有技术便捷又高效。然而2019年美国对华为挥起的制裁大棒，改变了整个局面。华为迎来了它的生存之战，“欧拉”也因此迎来命运转折点，成为华为突围“抓手”之一，从前的埋头苦干也成为华为不服输的底气！

关键词： 模型预测控制   双边遥操作系统   长短期记忆网络   阻抗控制  

摘要： 双边遥操作技术已经被广泛应用于航空航天、深海探索和医疗等各个领域,是机器人领域的研究热点。在工业生产中,针对高危险生产加工任务,如果能够通过遥操作的方式,由工人的经验结合远程机器人来完成精准作业过程,将解决现有加工过程的巨大隐患。本文针对高危险复杂生产场景下高精密作业的重大需求,围绕双边遥操作过程中主从端机械臂位置同步、力反馈和通信时延等理论技术难题进行研究,具体内容如下:(1)双边遥操作系统数学建模。采用Denavit-Hartenberg表示法建立主从端机械臂的正运动学方程;采用几何法求解机械臂逆运动学方程;采用欧拉-拉格朗日法建立双边遥操作系统的动力学模型。(2)双边遥操作系统位置同步控制。首先,对机械臂动力学模型进行线性化和离散化处理得到机械臂的状态空间方程;其次,以此方程作为预测模型设计模型预测控制器;最后,通过在MATLAB中搭建整个系统的Simulink模块进行仿真,并将仿真结果与PD控制器的仿真结果进行对比,验证了所设计的模型预测控制器在有输入约束的双边遥操作系统中,可以实现系统更精确的主从端机械臂位置同步。(3)带有时间延迟的双边遥操作系统位置同步控制。利用长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络预测主端机械臂末端在未来相当于网络传输延迟的轨迹信息,用于远程从端机械臂的运动控制;双边遥操作系统力反馈控制。将从端机械臂与环境的交互等效为一个弹簧阻尼系统,采用基于位置的阻抗控制结合模型预测控制的控制策略,实现主从端机械臂力的同步。通过在MATLAB中搭建带有通信延迟和环境约束的Simulink模块进行仿真,仿真结果验证了所设计的长短期记忆神经网络预测模块可以减小通信延迟对系统稳定性的影响,整个控制结构能同时满足主从端机械臂位置同步和力反馈效果。(4)搭建双边遥操作系统实验平台。在Ubuntu18.04系统中,通过机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)的话题发布、订阅机制实现主从端机械臂的远程通讯。利用Qt开发系统功能节点、设计显示主从端机械臂状态信息的遥操作控制界面,通过在实验平台进行实验,验证本文控制策略的有效性。

摘要： 嵌入式开发软件和服务的全球领导者IAR Systems宣布,为刚发布的实时操作系统PX5 RTOS提供全面支持。PX5工业RTOS是一款先进的第五代实时操作系统,专为最复杂和最先进的嵌入式应用而设计。PX5 RTOS可帮助嵌入式系统开发人员管理其多线程应用程序的实时

关键词： 云网智算融合   数字家庭   操作系统   资源调度   分布式系统  

摘要： 本文基于云网智算融合技术，探讨数字家庭操作系统的设计与实践。首先介绍家庭操作系统的概念与架构，包括基本概念、资源层抽象、家庭层抽象、调度原理。其次详细讨论家庭操作系统的资源调度模型，包括资源的抽象与量化、家庭资源调度模型的构建与管理。最后，通过实践案例展示数字家庭操作系统在提升家庭生活质量、优化资源利用等方面的应用与成效。

摘要： 介绍了一种通过网络进行的无人值守部署Linux操作系统的方法，适用于目前大部分服务器默认的UEFI启动模式下安装操作系统。

摘要： Hardware accelerators are becoming increasingly important in (1) meeting application performance demands and (2) mitigating datacenter software overheads. However, offloading computation to accelerators incurs fundamental overheads, which must be accounted for when measuring their benefits. In this thesis, we study the characteristics of a modern compression accelerator and show that only certain offload granularities yield performance gains. Further, we show that compressing large buffers (≥ 8KB) with an off-chip accelerator yields latencies within 25% of the offload latency for an integrated compression accelerator that resides on the same chip as a SmartNIC's ARM cores, indicating the viability of off-chip acceleration. We use these insights to design and implement a microsecond-scale operating system scheduler that selectively offloads the parts of an application that benefit from hardware acceleration. Moreover, we design scheduling policies that decide whether hardware offload should be performed synchronously or asynchronously, depending on workload characteristics. Preliminary evaluation on synthetic applications closely modeled after real datacenter workloads shows that our system achieves up to 28% lower median latency and up to 3.8x higher overall throughput than a software-based approach by efficiently offloading compression to hardware accelerators.

关键词： 机器人遥操作   双臂机器人   示教学习   技能泛化   双臂协作  

摘要： 作为机器人的分支,遥操作机器人因结合了人类的高智能和机器人的高精度、高速度,具有远程操作和危险作业能力等优势,受到了学术界和工业界的广泛关注。“人”是遥操作系统中最重要的因素,如何建立对人类操作者友好的遥操作系统,有效减轻操作者在遥操作过程的工作强度和精神负担是遥操作应用面临的重要问题。对于多机械臂协作遥操作系统,探索如何让从端多个机器人自主协作,是减轻操作者操作负担的重要途径。针对以上问题,本文从提高遥操作机器人的智能控制水平以及增强遥操作机器人的学习能力的角度,提出了以下的解决方案:首先,为了解决操作者执行某些遥操作任务时需要保持不符合人体工学姿态的问题,本文提出了一种基于相对位姿的主从匹配策略,并搭建了双主双从的双臂遥操作平台。为了减少主端设备对操作人员产生的认知负荷,本文对此提出了一种基于力控的单主-双从遥操作策略,设计基于导纳模型的力控制器来控制从端协作臂(Asisting-follower arm,AFR),而操作者通过单个主端设备对从端直控臂(Directed-follower arm,DFR)进行运动控制。这种人机协作的控制方式有利于将人类操作者的灵智与机器人操作的高精度优势充分结合,进而提高遥操作机器人的智能程度。其次,为了进一步提高单主-双从遥操作系统的智能水平和控制精度,本文提出了一种基于混合力位控制器的单主-双从遥操作协作翻转策略。通过该策略,AFR能够结合DFR的运动信息,实时产生对应的期望位置和姿态,配合DFR的运动。同时还为AFR设计了可变刚度的导纳控制器作为力控制器,将其与翻转对象之间的交互力控制在一定的期望范围内。此外,本文结合双臂翻转任务的特点,对主从遥操作位姿匹配方法进行了进一步的优化,将三维的遥操作任务降到了一维,进一步简化了遥操作的过程。最后,为了增强遥操作机器人面对重复任务的自主性,本文在遥操作机器人中引入了技能学习和泛化技术,提出了一个基于改进动态运动原语(Dynamic movement primitives,DMP)模型的双臂翻转技能学习框架,所提出的模型能够在学习和泛化过程中保留双臂轨迹之间的协作关系。本文还针对双臂翻转任务设计了一种姿态泛化的方法,实现了更加自然、可靠的泛化过程。综上,本文从主从匹配策略、单主双从遥操作控制策略和双臂技能学习三个方面对双臂遥操作过程进行优化,搭建了更智能、对操作者更友好的遥操作系统。

关键词： OBE理念   课程教学   “操作系统”课程  

摘要： 在工程教育认证背景下，如何将OBE理念贯彻到具体课程教学中。文章以“操作系统”课程为例，研究专业培养目标、毕业要求指标点与课程目标的关联，并从课堂教学、实践教学、线上线下混合教学的模式中凝炼出OBE人才培养的要素；从面向产出的内部评价机制中提炼“操作系统”课程的具体考核方式，建立考核项目与课程目标的联系，进而依据毕业生外部评价机制对课程进行持续改进，助力新工科背景下传统专业课程的改革与创新。