基于紧支撑多变量多项式函数的非线性随机系统概率密度函数形状控制方法

针对非线性随机系统的概率密度函数(PDF)形状控制问题,文中以FokkerPlanck-Kolmogorov(FPK)方程为研究工具,提出了一种基于紧支撑多变量多项式(CSMP)函数的非线性随机系统PDF形状控制方法。当系统处于稳定状态时,系统的PDF被困在特定的紧凑子空间中,不需要对整个空间进行积分。而CSMP函数在一段连续的空间内非0,满足紧凑子空间的特征。因此,文中将CSMP的线性组合(CSMP-LC)作为FPK方程的稳态近似解逼近目标PDF。首先,采用飞蛾扑火优化(MFO)算法优化CSMP-LC函数的参数;然后,通过对多维稳态FPK方程的每一维状态变量进行积分,确保稳态FPK方程在整个空间中的积分为0;最后,求解出一维和二维非耦合的状态变量PDF形状控制器,并进行了仿真实验。结果表明,对于一维非线性随机系统,文中提出的方法能有效地实现对不同类型目标PDF形状(单峰形状、双峰形状、三峰形状)的控制,且在目标PDF形状为复杂的三峰时,文中方法的均值、方差、峰度和偏度误差均优于其他两种方法。文中方法扩展到二维状态变量非耦合的非线性随机系统时,也能较好地实现对PDF形状的控制,为多变量随机系统的PDF形状控制研究提供了新的思路。同时,CSMP函数可以减少积分计算的复杂性,降低了非线性随机系统的PDF形状控制器的求解难度。

含多项式取绝对值函数的混沌系统分析与应用

为获得更复杂的动力学特性,设计了一种含有三次多项式取绝对值函数的混沌系统,该混沌系统的理论模型由含有3个状态变量的非线性方程组描述。分析了该系统的基本属性,以及相轨图、时域波形、Lyapunov指数、Poincaré映射、分岔图等动力学特性。系统在一定的参数条件下存在周期和混沌的特性,初值对称时存在共存吸引子或聚合吸引子。此外,某些系统参数变化时,系统存在恒定的动力学特性,状态变量初值变化时系统的动力学特性也是恒定的。电路仿真验证了理论的正确性。基于新设计的混沌系统设计了一种加密方案,对加密性能进行了分析,表明了加密方案的有效性。

面向控制的废液焚烧过程的建模与分析

针对废液焚烧过程中因变量耦合与废液热值波动大所导致的控制效果不佳的问题,在综合考虑了焚烧温度、烟气氧含量以及炉膛负压对焚烧过程影响程度的基础上,采用机理建模法建立了面向控制的废液焚烧过程动态数学模型。所建立的数学模型依据物料平衡和能量平衡的方法,结合废液焚烧炉的技术参数计算出模型参数的具体数值。基于实际数据的仿真结果表明,所建模型可以较好地体现废液焚烧系统的动态特性,且精度较高,可以进行工程实用。所建模型不仅为焚烧过程的分析提供了理论基础,还为焚烧控制系统的设计提供了仿真平台。

基于SE(3)的航天器姿轨一体化有限时间容错控制

针对相对运动航天器,当执行机构出现故障以及外部干扰和系统不确定性同时存在的情形下,利用滑模控制的鲁棒性,提出了一种有限时间容错控制方法。基于李群SE(3)建立了单刚体航天器姿轨一体化模型,并在指数坐标下推导了相对运动航天器误差动力学方程。设计了一类非奇异快速终端滑模面,并采用等价自适应方法设计控制器估计和补偿外总扰动,提出的容错控制算法可以不依赖于故障诊断与检测环节。运用Lyapunov方法证明了系统在故障和扰动等多约束条件下的稳定性和有限时间快速收敛性,数值仿真结果分析也验证了该容错控制器的快速性、准确性与可靠性。

分数阶PID控制器及其数字实现

提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器),把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不但适合于分数阶系统,也适用于某些整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果.给出了分数阶PID控制器的一种数字实现形式,运用Grünwald-Letnicov分数微积分定义,取有限项作近似处理,从而可以直接在时域中运用Z变换方法来计算分数阶PID控制器.仿真结果证明了所给方法的有效性.

基于软PLC技术的磨矿过程运行控制系统及实验

为解决具有综合复杂特性的磨矿生产过程运行控制实验研究的难题,开发了由运行监视子系统、运行控制子系统、虚拟执行机构与检测装置和虚拟对象子系统组成的运行控制半实物仿真系统.本系统采用软PLC技术构建的嵌入式控制器实现实时运行控制,采用基于C sharp语言开发的过程监测软件进行在线监测,并集成执行机构与检测运算模型和虚拟过程对象,具有实时性高、移植性好、面向工业实际等特点.基于运行控制实验系统的结果表明,该系统能够为运行控制方法的研究提供一个高效、便捷的验证环境,为运行控制算法的进一步工业应用奠定基础.

流程企业智能排产与优化调度技术

以石化企业为背景,深入分析了流程企业的生产特点及当前计划排产与优化调度研究的现状,重点阐述了智能排产与优化调度系统的结构模型,提出并解决了基于综合物流和解耦策略的优化排产技术以及基于主动式数据挖掘的渐进调合等关键技术问题,采用Multi-Agent技术实现了原型系统的开发,为流程企业生产的优化提供了新的方法与技术。

不确定性连续系统具有完整性的反馈设计新方法

基于一个新的Ｒｉｃｃａｔｉ型方程的对称正定解，对于不确定线性连续控制系统，提出了一种新的鲁棒容错反馈设计方法，利用该方法设计的闭环系统，不仅针对执行器发生故障时具有完整性，而且关于参数不确定性具有鲁棒稳定性．该方法简单易行。

基于H-infinity动态观测器的车辆质心侧偏角融合估计算法

针对车辆控制系统中关键参数质心侧偏角的估计问题,提出一种基于H-infinity理论和动态观测器理论的融合估计算法。提出的动态观测器具有动态变量,可以提高估计算法的暂态和稳态性能。通过引入偏差向量和构建李雅普诺夫函数,结合H-infinity理论,将动态观测器参数矩阵的求解问题转换成线性矩阵不等式的求解问题。建立车辆2自由度非线性动力学模型,采用质心侧偏角作状态变量,利用动态观测器对其进行估计。最后,在Simulink中搭建基于H-infinity理论和动态观测器理论的车辆质心侧偏角融合估计算法模型,并进行CarSim-Simulink联合仿真,对提出的算法进行仿真验证。

基于LabVIEW和Simulink的过程控制工程虚拟实验平台开发

设计了针对典型过程控制系统进行的虚拟仿真控制平台,利用虚拟仪器软件LabVIEW和仿真工具Simulink进行平台的开发,通过Simulation Interface Toolkit(SIT)实现两者通信。该平台的系统开发选取过程控制工程课程中的典型控制环节,平台的功能包括:典型控制系统的流程图动画界面显示,后台控制器设计,以及实时参数和控制效果显示等。最后还设计了平台选择程序,实现程序的封装。该系统能作为过程控制工程的辅助教学软件,达到将实验环节引入课堂的良好效果。

热力站最小二乘建模法仿真研究

针对集中供热热力站一类热工对象,提出一种基于典型信号响应的最小二乘建模方法。方法的原理是在已知典型脉冲、阶跃、斜坡信号响应的条件下,按照最小二乘的模式,推导出被辨识连续系统模型参数。应用该方法对一个实际热力站的供热过程模型进行辨识,仿真研究表明,与其他常规辨识方法相比,所取得的辨识结果的精度有明显的提高。该方法简单、易行,具有较好的实用性。

超混沌强化对称加密算法的研究与应用

混沌系统对初始值的极端敏感,使得它呈现出类随机性和数据难以预测的特点,因此在安全通信和算法加密设计方面得到了许多应用。数字签名技术是网络信息传输过程中经常应用的加密技术,不同于多数系统中经常采用的非对称加密技术,提出了一种基于超混沌强化对称加密算法的数字签名技术,通过对DES算法的入口参数进行混沌加密,而使得对称算法得到了进一步的增强,给出了数字签名算法的实现过程并给出了该方法在局域网信息安全传输中的应用。

鲁棒设计:闭环系统矩阵的Frobenius范数的最小化

本文提出了一种鲁棒设计的方法。这种鲁棒设计是通过使闭环系统矩阵A+BF的Frobenius范数最小化来实现的。基本数学工具是一个R^m×n到R^m×m的映射。该映射将R^m×n空间的一个稠的开集转化为一个反馈矩阵F的集合,这个F的集合正好就是所有使得A+BF与某-A相似的F集。 本文将A+BF的Frobenius范数直接作为性能指标提出,并用梯度法,利用上述映射使之最小,从而使某一鲁棒性判据的下限最大。

考虑时域硬约束的车辆主动悬架H∞控制

提出了考虑时域硬约束条件的车辆主动悬架H∞输出反馈控制器设计方法。基于线性矩阵不等式处理方法,提出并证明了该控制器存在的充分条件。以提高车辆乘坐舒适性为目标,取车身垂直加速度响应为控制输出向量,悬架动挠度、车轮动静载荷比响应和所需控制力为约束输出向量,基于1/4车辆模型进行了主动悬架设计。仿真结果表明,即使车辆模型参数存在一定程度的不确定性,提出的控制策略在提高车辆乘坐舒适性的同时,能很好地兼顾车辆的其他性能要求。

IMC-PID控制器参数扩展整定方法的改进

对用于时滞对象的IMC PID控制器参数扩展整定方法进行了改进 ,修正了扩展整定公式 ,评价了扩展整定方法中的不足。

基于Taylor和Pade能逼近的滞后系统IMC-PID研究

针对一阶加纯滞后过程,对滞后项分别进行Taylor逼近、一阶Pade逼近、二阶Pade逼近和全通逼近,设计出基于内模原理的PID反馈控制器,对其参数整定进行分析,并进行仿真实验,评价了各种PID控制器的适用情况.

基于改进GA的WRBF神经网络设计与应用

针对单独自动设计径向基函数(RBF)网络和小波网络过程中对样本要求过于严格,以及输出层线性求和运算可能造成样本类别交叠的问题,结合两种网络结构简单的优点,设计了一种新的四层前馈神经网络——小波径向基网络(Wavelet radial basis network,WRBF)。该网络在结构上,第一隐层对输入样本进行小波映射,实现对输入空间的压缩;第二隐层对第一隐层输出进行第二次非线性映射;在网络的训练方法上,利用多阶染色体混合编码实现两隐层间的选择性连接,并对遗传算法(Genetic algorithm,GA)进行改进,利用改进的GA同时优化网络结构和参数。通过对多输入单输出系统和热能表系数模型进行实验,结果表明:改进的GA减小了早熟收敛的发生,所设计的网络具有较高的建模精度。

具有时延的参数不确定主动悬架广义H_2/H_∞控制

提出了一种新的综合考虑系统的输入时延和参数不确定性的广义H_2/H_∞混合控制器设计方法,并将其用于车辆主动悬架设计.假定作动器时延是一个已知其边界但不确定的恒定的量,且系统的不确定参数是范数有界的.针对悬架设计需求,分别用H_∞和广义H_2性能评价指标反映车身加速度和机械结构设计约束.通过定义一个李亚普诺夫函数来同时满足闭环系统的两个性能指标,将广义H_2/H_∞混合控制器设计转化为线性矩阵不等式的求解.用两自由度1/4车悬架模型进行仿真,结果表明:不论是否存在有界时延和车身参数变异,控制器始终能给出很好的控制效果.

具有小滞后的连续控制系统的容错控制器设计

研究了小滞后线性连续控制系统的容错控制问题，证明了通过适当选取Ｒｉｃｃａｔｉ方程中的权矩阵Ｑ和Ｒ，当小时滞满足一个不等式时，含有执行器或传感器故障的系统模型的闭环系统为渐进稳定的。给出了系统的容错控制器的设计方法。并用一个例子说明了该方法的有效性。

渥尔特拉最佳滤波器及其应用于非线性系统辨识

在一般最佳滤波器的基础上研究了渥尔特拉最佳滤波器及其应用于非线性系统辨识问题,并给出了辨识计算方法和应用由该算法编制的程序的辨识算例.