大学二级学院校务公开的难点及对策

作为“阳光工程” ,校务公开深得人心。但是 ,对校务公开的不同认识 ,却阻碍着这项工作的深入开展 ;同时 ,再好的制度如果流于形式 ,缺乏广大教职工的积极参与 ,缺乏有效的监督机制 ,也将难以收到实效。只有端正思想 ,坚持原则 ,加强监督 ,建立完善的教代会制度 ,才能将这项工作做实做好。

大学数字化建设中的信息控制规划与专业监理

近年来大学纷纷通过采用数字化技术,建设智能化项目的方式来降低办学成本,提高办学效率。但由于对建设的项目缺乏统一的规划,因此数字大学的建设过程中常常存在建设项目资源重复,过于求新求全致使系统性能价格比低,重视科教应用,轻视后勤管理与安全防范等问题。本文就目前大学数字化建设存在的问题,探讨大学数字化建设应包含的内容、实施步骤,信息工程规划和专业监理对系统实施的意义。

与香港大学合作研究故障诊断和容错控制

应鲁棒控制理论界国际著名学者、山东大学客座教授、香港大学James Lain博士邀请，笔者于2003年7月1日～8月15日到香港大学进行了为期一个半月的学术访问。2002年我作为山东大学的代表，与香港大学和德国Duisburg大学共同合作申请了香港大学资助的国际合作项目“Advanced Observer-based Fault Detection Schemes for Uncenain Systems”。这次学术访问得到了该研究项目的经费资助。

复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-微分补偿控制器,抑制动态滞后引起的跟踪误差,设计速度与转向角动态反馈补偿,以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题,设计可求解避障轨迹的避障规划器,通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制,实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下,机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰,验证了新方法的有效性。

面向战机大迎角机动过程的智能学习控制

针对战机大迎角动力学呈现的强非线性、气动不确定和通道耦合特性,提出了一种基于智能学习的自适应机动跟踪控制方法.通过将通道耦合视为集总扰动的一部分,把模型分解为迎角子系统、侧滑角子系统和滚转角速率子系统.采用神经网络估计不确定,设计跟踪误差反馈与集总干扰估计前馈相结合的控制器获取期望操纵力矩,并基于串接链分配方法求解气动舵偏角和推力矢量偏角.对于神经网络权重更新,构建预测误差表征集总干扰的估计性能,结合跟踪误差设计复合学习更新律.基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的一致最终有界稳定性.针对眼镜蛇机动和赫伯斯特机动指令进行了仿真验证和抗干扰参数拉偏测试,结果表明所提方法具有较高的机动指令跟踪精度和鲁棒性能.

自主多旋翼无人机系统:感知、规划与控制

无人机成本低、机动性强且视野广阔,广泛用于军事和民用领域.不断增强感知与决策能力,进而提高无人机的自主性,是无人机系统发展的必然趋势.本文围绕实现多旋翼无人机自主控制所面临的关键科学技术问题,即灵敏稳健的飞行控制、实时精准的感知与估计和高效的在线运动规划,展开全面概述.从硬件和软件系统,到飞行控制、感知与估计、运动规划的具体算法,试图构建多旋翼无人机自主控制系统的整体认知体系,旨在为相关理论的研究提供系统性的见解,并为多旋翼无人机自主控制系统的设计提供技术参考.最后,总结了现阶段多旋翼无人机自主控制技术的局限性,并对未来发展趋势进行了展望.

基于语音交互的四足机器人多模式控制实验设计

针对四足机器人全向运动控制、步态与行为切换、人员跟随、自主导航等多模式运动中的人机交互难题,设计了1套基于语音识别与指令解析的四足机器人交互控制系统。明确了四足机器人语音交互系统的硬件组成,并搭建了包含语音采集、识别、解析、播报一体的交互模块;基于SOFM网络设计了语音识别算法;基于ROS建立了语音模块与机器人运动控制模块的通信交互机制,实现了语音指令下达与机器人状态信息播报反馈。通过一系列四足机器人语音交互控制实验,验证了在动态场景下机器人的语音识别准确率高于85%,而在静态场景下则超过95%,保障了四足机器人不同运动模式的准确运动控制。

主被动结合的弹性高超声速飞行器鲁棒自适应控制

针对高超声速飞行器轻质材料和细长体构型引起的显著气动伺服弹性问题,提出了一种主被动结合的鲁棒自适应控制方法。首先,通过引入辨识性能评价和监测机制设计复合自适应参数辨识方法,并给出滤波估计策略,实现弹性振动频率与弹性模态的高效在线估计。其次,采用奇异摄动理论将刚弹一体化模型分解为刚弹子系统,针对弹性子系统,基于频率辨识值构建级联型自适应陷波器实现被动陷波抑制,并结合模态估计值设计主动反馈控制保证弹性模态的稳定收敛;针对刚体子系统,设计基于有限时间滑模扰动观测器的鲁棒跟踪控制,综合两个子系统的控制量得到最终升降舵偏转。最后,通过仿真验证了该方法能够有效保证气动伺服弹性影响下高超声速飞行器的弹性抑制和刚体控制性能。

并联逆变器参数协同自适应VSG控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制的微电网逆变器并联时,因线路阻抗不匹配存在无法实现功率均分的现象,尤其在受到负载功率扰动时系统的频率稳定性变差。针对此问题,提出一种阻抗-惯量-阻尼3个参数协同自适应VSG控制策略。通过建立系统的小信号模型推导出系统闭环的根轨迹方程,进而分析惯量、阻尼等系统主要参数变化对系统稳定性的影响。利用线路首末端电压和输出功率信息准确反算线路阻抗,并通过自适应虚拟阻抗实时修正线路阻抗,使等效输出阻抗与功率容量成比例,实现功率分配。在此基础上,利用自适应惯量和阻尼系数保障系统的频率稳定性。通过上述3个参数协同的VSG控制提升并联系统的功率分配精度和频率响应特性。最后,通过仿真与实验结果验证所提控制方法的可行性和正确性。

带有扰动观测器的智能车队分布式协同控制

目的为了研究含有未知外部扰动和未知非线性项的领航车辆和跟随车辆的同质车队控制问题,实现车队协同控制并达到车队控制目标,以解决交通拥堵、减少尾气排放和提高道路交通容量。方法本文提出一种新的分布式车队协同滑模控制策略,结合车辆间距策略和通信拓扑结构,确保车队的稳定性以及间距误差和速度误差的收敛性。针对车辆动力学模型中的未知非线性项,提出分布式神经网络自适应律,用于估计和补偿系统中未知非线性项的影响。并且,由于车队系统不可避免地会受到外部扰动的影响,设计扰动观测器并调整其参数,以逼近系统的实际外部扰动。结果通过Lyapunov稳定性分析证明分布式车队控制策略的正确性和有效性,并通过相应的车队控制实例进行验证。结论所提出的分布式协同滑模控制策略和分布式神经网络自适应律能够有效实现车队协同,保证系统的快速响应、稳定性和鲁棒性。

分析控制理论与控制工程的发展与应用

控制理论和控制工程在农业、交通行业、通信行业、生物信息行业等领域广泛应用。控制理论和控制工程的应用价值日益凸显,文中从控制理论和控制工程的产生途径为研究的切入点,浅要分析控制理论和控制工程的发展和应用状况。

异步电动机的效率优化快速响应控制研究

考虑异步电动机定转子铜损和铁损,建立了按转子磁场定向的d-q坐标系下异步电动机的损耗模型,通过研究不同运行条件下电动机损耗与转子磁通的关系,提出了基于损耗模型的矢量控制变频调速异步电动机的效率优化控制策略;针对电机弱磁运行情况下存在动态响应速度慢的问题,采用一种简单有效的动态电流分配方法,使动态电磁转矩快速上升,实现快速转矩响应和速度跟踪性能。以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心搭建实验系统,仿真和实验结果表明该控制策略能够使矢量控制变频驱动异步电动机运行损耗明显降低,运行稳定,并具有良好的动态响应性能。

基于端口受控哈密顿方法的PMSM最大转矩/电流控制

永磁同步电动机(PMSM)可看作是二端口的能量变换装置。基于能量成形方法和端口受控哈密顿(PCH)系统原理,研究了永磁同步电机(PMSM)的建模与速度控制问题。从能量平衡的观点,建立了PMSM的PCH系统数学模型。利用互联和阻尼配置的能量成形方法,给出了PMSM系统的反馈镇定原理。根据最大转矩/电流(MTPA)控制原理确定了系统期望的平衡点,分析了PMSM系统平衡点的稳定性,并设计了负载转矩恒定已知情况下的控制器。针对负载转矩恒定未知的情形,研究了负载转矩的实时估计与控制器设计方法。仿真结果表明所设计的控制器具有很好的性能和应用前景。

基于输出电流控制的光伏并网逆变电源

光伏逆变电源并网运行时本质上为电流源。其输出电流滤波不但会对电网产生严重的谐波污染,同时其输出电流锁相不精确会降低系统的转化效率。针对以上问题,采用电流瞬时值和电流有效值双闭环控制策略实现对输出电流波形的控制;研制一种具有尖峰抑制作用的LCL滤波器,通过对其数学模型的幅频分析说明了其良好的滤波特性;设计了一种软件锁相环,并在此基础上通过α角的修正实现了精确可靠地锁相。实验结果验证了设计的合理性和正确性,实现了单位功率因数输出正弦波电流。

基于广义预测控制和扩展状态观测器的永磁同步电机控制

在电动汽车等工况复杂的系统中,实现永磁同步电机驱动系统的快响应和强鲁棒性控制历来是研究的重点和难题.预测控制策略可实现快速的动态响应,但依赖电机的数学模型.本文结合广义预测控制理论和扩展状态观测器,提出了一种新型的永磁同步电机转速跟踪控制方法.首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机性能下降问题,设计了扩展状态观测器估计系统扰动,通过对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;而且控制器参数容易调节.试验结果表明,电机从静止到1000 r/min,与PI控制相比,超调量小,响应速度快.特别是在电机运行过程中外加负载扰动时,转速跌落更小,且更快的恢复到给定值.

4WID-4WIS车辆横摆运动AFS+ARS+DYC模糊控制

对四轮独立驱动-独立转向(4WID-4WIS)车辆横摆稳定性控制进行研究。对侧偏角与横摆角速度之间的耦合性进行分析,提出了控制策略:当质心侧偏角比较小时以理想横摆角速度跟踪控制为主,当质心侧偏角比较大时以抑制质心侧偏角过大为主。基于模糊控制技术提出集成"主动前/后轮转向+直接横摆力矩控制("FRD)的新型车辆横摆稳定性控制系统。仿真结果表明,与直接横摆力矩控制(DYC)的车辆相比,FRD可明显降低车辆的制动力矩和车轮纵向滑移率,确保车辆在低附着路面上高速行驶时具有良好的横摆稳定性。

一种基于相邻耦合误差的多电机同步控制策略

在许多现代制造业中,大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一。现有的同步控制算法大多仅限于双电机同步系统,难以拓展到多电机控制中(n>2)。针对现有多电机系统的同步控制策略难以确定合理的耦合补偿规律及在线计算量大的问题,提出了一种最小相关轴数目的多电机同步控制思想,并设计了基于相邻耦合误差和滑模控制理论的同步控制算法。利用李亚普诺夫函数证明了该算法的收敛性和稳定性。对四轴同步控制系统的仿真结果表明,该控制策略的同步稳定性能高,收敛速度快,因而具有较高的应用价值。

带有源电力滤波功能的三相光伏并网发电系统控制策略

针对光伏并网发电逆变器由于昼夜、天气阴晴变化导致其利用率低的问题,提出了一种基于负载类型辨识和考虑负载轻重的三相光伏并网发电和有源电力滤波统一控制策略,并给出了指令电流合成方法。该策略在保证最大光伏电能并网的同时,实现了对负载谐波与无功电流的最佳补偿,尤其轻载时无需谐波电流检测,极大地提高了系统的响应速度。该系统基于DC/DC/AC高频链电路结构,克服了传统光伏并网发电系统中工频变压器耗材严重的不足。用Matlab/Simulink对提出的控制策略进行建模仿真,实验结果证明了该策略的有效性。

基于梯度下降法的永磁同步电机单电流弱磁优化控制

针对目前的单电流弱磁控制方法无法实现内置式永磁同步电机高速区运行效率最优的问题,提出一种基于梯度下降的单电流弱磁优化控制方法。首先在分析单电流弱磁控制思想的基础上,根据电机运行点恒转矩方向在电流下降梯度上的投影关系,在线寻优修正交轴电压使其工作电流达到最小值,从而实现了系统效率的提升;同时证明了梯度下降方法在解决内置式永磁同步电机弱磁优化控制问题时结果的惟一性;最后分别搭建了基于Matlab/Simulink和d SPACE的仿真与试验平台,与现有弱磁优化方法的对比试验研究结果表明,该文提出的方法可提高内置式永磁同步电机高速区的运行效率,为系统的高效运行提供了有效途径。

基于非线性扰动观测器的永磁同步电机单环预测控制

为改进永磁同步电机控制系统的动态性和鲁棒性,降低控制器参数调整难度,提出了一种基于广义预测控制和非线性扰动观测器的转速–电流单环控制方法。首先,根据永磁同步电机的连续时间模型,通过非线性广义预测控制理论,设计了显式单环预测控制器。然后,针对系统中的电磁和机械参数变化、负载扰动等非匹配扰动,设计了非线性扰动观测器估计系统所有扰动,用于前馈补偿控制,并证明了系统的稳定性。另外,基于无差拍原理设计了电流限幅控制环节,以保证单环控制下电机工作于电流约束内。最后,仿真和试验结果表明,提出的方法动态性能好、超调小,对负载和参数变化抗扰性强,而且控制器只需简单调节预测时域和观测器增益,为工程实现提供了有效途径。