基于快速反射镜的自适应控制算法研究_曹洪瑞

第 32 卷第 7 期2024 年 4 月Vol.32 No.7Apr. 2024光学精密工程Optics and Precision Engineering基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法高云龙1，李建鹏2，郑兴莘1，邵桂芳1，祝青园1，曹超3*（1.厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院，福建厦门 361102；2.厦门大学自动化系，福建厦门 361102；3.自然资源部第三海洋研究所，福建厦门 361005）摘要：传统的模糊C均值算法直接基于原始数据进行聚类，数据的内在结构可能会被噪声、异常值或其他因素破坏，因此聚类性能会受到影响。

为提升FCM算法的鲁棒性，提出了一种基于自适应近邻信息的模糊C均值聚类算法。

近邻信息指的是一种基于数据点之间相似度的度量，每个数据点都可以看作其他数据点的近邻，但是不同数据点之间的相似度是不同的。

将样本点的近邻信息G X和类中心点的近邻信息G V融入基础FCM模型中，为聚类过程提供更多的数据结构信息，用于指导聚类算法中的簇划分过程，以提升算法的稳定性，并提出了3个迭代算法求解本文提出的聚类模型。

与其他先进聚类算法对比，在部分基准数据集上聚类性能有10%以上的提升，同时还从参数敏感性、收敛性、消融实验等方面对算法进行评价。

实验结果可以充分显示本文提出的聚类算法的可行性与有效性。

关键词：模糊C均值聚类；自适应近邻；算法鲁棒性；迭代算法中图分类号：TP394.1；TH691.9 文献标识码：A doi：10.37188/OPE.20243207.1045Fuzzy C-means clustering algorithm based onadaptive neighbors informationGAO Yunlong1，LI Jianpeng2，ZHENG Xingshen1，SHAO Guifang1，ZHU Qingyuan1，CAO Chao3*（1.Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology， Xiamen University，Xiamen 361102， China；2.Department of Automation， Xiamen University， Xiamen 361102， China；3.Third Institute of Oceanography， Ministry of Natural Resources， Xiamen 361005， China）* Corresponding author， E-mail： caochao@Abstract： Traditional FCM algorithms cluster based on raw data, risking distortion from noise, outliers, or other disruptions, which can degrade clustering outcomes. To bolster FCM's resilience, this study intro⁃duces a fuzzy C-means clustering algorithm that leverages adaptive neighbor information. This concept hinges on the similarity between data points, treating each point as a potential neighbor to others, albeit with varying degrees of similarity. By integrating the neighbor information of sample points, labeled G X, and that of cluster centers, labeled G V, into the standard FCM framework, the algorithm gains additional insights into data structure. This aids in steering the clustering process and enhances the algorithm's robust⁃文章编号1004-924X（2024）07-1045-14收稿日期：2023-08-28；修订日期：2023-10-11.基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.42076058，No.52075461）；福建省自然科学基金资助项目（No.2020J01713，第 32 卷光学精密工程ness. Three iterative methods are presented to implement this enhanced clustering model. When com⁃pared to leading clustering techniques, our approach demonstrates over a 10% improvement in cluster⁃ing efficacy on select benchmark datasets. It undergoes thorough evaluation across different dimen⁃sions, including parameter sensitivity, convergence rate, and through ablation studies, confirming its practicality and efficiency.Key words： fuzzy C-means clustering； adaptive neighbors； algorithm robustness； iterative algorithm1 引言作为一种无监督方法，聚类的基本任务是将数据点划分为不相交的簇，使得同一簇内数据点之间的相似度最大化，而不同簇之间数据点的相似度最小化。

4RRR冗余驱动柔性并联机构的优化控制研究
摘要：柔性并联机构作为一种新型机构，具有轻质化、高精度、高刚度和高自由度等优点，在工业生产和科学研究中得到了广泛应用。

然而，由于机构本身的柔性特性，其动力学性能和控制精度仍然存在一定的挑战。

本文针对4RRR冗余驱动柔性并联机构的优化控制问题展开研究，旨在提高其动力学性能和控制精度。

首先，本文建立了4RRR冗余驱动柔性并联机构的数学模型。

通过对机构的几何特性、材料特性和运动学特性进行分析，得到了机构的动力学方程。

同时，考虑到机构的冗余驱动特性，引入了冗余度参数来增加机构的自由度。

基于这个模型，可以对机构的动力学性能进行分析和优化。

其次，针对机构的动力学性能优化，本文提出了一种基于优化控制的方法。

通过建立机构的控制模型，采用优化算法来优化控制输入信号，以实现机构的动力学性能优化。

考虑到机构的柔性特性，本文还引入了自适应控制算法，以实现对机构柔性变形的补偿。

通过仿真实验验证了该方法的有效性。

最后，本文对4RRR冗余驱动柔性并联机构的控制精度进行了研究。

通过分析机构的控制精度问题，提出了一种基于传感器融合的方法。

通过融合多种传感器的信息，可以提高机构的位置测量精度和运动控制精度。

通过仿真实验验证了该方法的有效性。

综上所述，本文通过对4RRR冗余驱动柔性并联机构的优化控制研究，提出了一种基于优化控制和自适应控制的方法，以提高机构的动力学性能和控制精度。

该研究对于柔性并联机构的应用和发展具有重要意义，有助于提高工业生产和科学研究中的机械系统性能。

Modeling and Simulation 建模与仿真, 2023, 12(2), 1670-1677 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/mos https:///10.12677/mos.2023.122155振镜电机离散自抗扰控制器设计与仿真王益涛上海理工大学机械工程学院，上海收稿日期：2023年2月22日；录用日期：2023年3月24日；发布日期：2023年3月31日摘要近年来，激光扫描技术广泛应用于制造业领域，呈现出良好的发展前景。

针对激光振镜扫描系统易于受到内外部扰动等不确定因素影响，提出一种基于离散自抗扰控制器的振镜电机控制结构。

自抗扰控制算法作为一种无模型控制算法，在不准确建模情况下，仍然可以实现很好的响应特性和抗干扰能力。

首先，建立了振镜电机的动力学模型，构建了状态空间方程；接着，将建模误差和外部干扰作为状态变量，建立了扩张状态观测器和改进的PD 控制器，之后对控制器进行了离散化设计。

最后在Simulink 搭建控制系统的仿真模型，仿真实验结果表明，该控制策略实现了良好的动态性能，能够满足实际应用条件。

关键词振镜电机，离散自抗扰控制，激光扫描，计算机仿真Design and Simulation of Discrete Active Disturbance Rejection Controller for Galvanometer MotorYitao WangSchool of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Feb. 22nd , 2023; accepted: Mar. 24th , 2023; published: Mar. 31st , 2023AbstractAiming at the problem that the laser galvanometer scanning system is easy to be affected by un-certain factors such as internal and external disturbances, a galvanometer motor control structure based on discrete active disturbance rejection (ADRC) controller was proposed. As a model-free control algorithm, active disturbance rejection control algorithm can still achieve good response王益涛characteristics and anti-interference ability under the condition of inaccurate modeling. Firstly, the dynamic model of the galvanometer motor is established, and the state space equation is con-structed. Then, taking the modeling error and external interference as state variables, an extended state observer and an improved PD controller are established, and then the controller is discre-tized. Finally, the simulation model of the control system is built in Simulink. The simulation re-sults show that the control strategy achieves good dynamic performance and can meet the prac-tical application conditions.KeywordsGalvanometer Motor, ADRC, Laser Scanning, Computer SimulationThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言激光加工技术是利用激光束作为热源完成焊接、切割、表面处理等加工过程的新兴加工方法。

第４１卷第１期贵州大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１２０２４年　１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｊａｎ．２０２４文章编号　１０００ ５２６９（２０２４）０１ ００６４ ０８ＤＯＩ：１０．１５９５８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｄｘｂｚｒｂ．２０２４．０１．１０基于数据驱动的ＦＡＳＴ主动反射面调节优化模型吕　茏，陈　浩，吴建鑫，刘亚兰，邓依兰，范小林（贵州师范大学数学科学学院，贵州贵阳５５００２５）摘　要：针对５００ｍ口径球面射电望远镜（ｆｉｖｅ ｈｕｎｄｒｅｄ ｍｅｔｅｒａｐｅｒｔｕｒｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｒａｄｉｏｔｅｌｅｓｃｏｐｅ，ＦＡＳＴ）的主动反射面调节问题，利用旋转抛物面在三维空间中的定义建立了一个对任意天体角度均适用的工作抛物面方程，该方法不同于以往的坐标旋转的方法。

利用反射面板重心点作为反射点，将反射接收比定义为能把光线反射到馈源舱被其接收的面板数量与３００ｍ口径工作抛物面下总面板数量的比值。

结合主索节点径向伸缩距离、边界平稳过度和邻接距离变化幅度三个约束条件，以接收比最大化作为目标函数，建立了一个工作抛物面优化模型，并利用节点数据和模拟退火算法对其进行求解，得到了工作理想抛物面。

选用两组天体角度进行实例分析，结果显示调节后的接收比增大１２ ８２％，并给出了工作主索节点的部分径向调节方案。

本研究为ＦＡＳＴ对于任意天体角度的变形提供了一种新的建模方法，也对馈源舱反射接收比提出了一种新的计算方式。

关键词：ＦＡＳＴ主动反射面；旋转抛物面；馈源舱接收比；优化模型；模拟退火算法中图分类号：Ｐ１６；Ｏ１８２ 文献标志码：Ａ 历时２２年建成的我国具有自主知识产权的ＦＡＳＴ是目前世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜［１］，从开始运行至今已取得大量重要科学发现［２］，其中，对其主动反射面进行合理调节以增加反射接收比的研究是一个重要的问题。

在观测天体时，ＦＡＳＴ会局部形成３００ｍ口径工作抛物面。