深海起重机升沉补偿滑模预测控制

受海浪、风力等因素的干扰,深海起重机升沉补偿系统的响应速度缓慢,系统对于负载位移的控制精度较差。为了提高升沉补偿系统响应速度与系统对负载位移的控制精度,保证起重机在各种海况下正常作业,提出了基于CNN-LSTM深度学习网络的滑模预测控制方法。首先,将CNN网络与LSTM网络结合,建立CNN-LSTM深度学习网络控制系统预测模型。其次,通过参考位移与实际位移的误差建立滑模面,并根据幂次函数设计滑模面参考轨迹;采用粒子群算法(PSO)对性能指标进行寻优,得出控制律,根据控制律控制负载实际位移跟随参考位移。最后,进行了仿真研究。结果表明与传统模型预测控制相比,在该方法的控制作用下,系统的响应速度更快,系统对负载位移的控制精度更高,系统的鲁棒性能更强。

基于跨通道融合与注意力机制的轻量化目标检测模型

针对当前目标检测算法模型复杂度高、实时检测图片速度较慢的难题,提出一种基于跨通道融合与注意力机制的轻量化目标检测模型,便于移动场景搭载。利用MV1模块构建主干特征提取网络,CDC模块改造多层基础卷积,提出一种基于深度可分离卷积(depthwise separable convolution,DW)的轻量化模型。在网络的颈部,三通道扩展为四通道;同时设计一种跨通道路径,融合深浅层信息,进一步加强特征提取。最后融合一种高效通道注意力机制(efficient channel attention,ECA),使算法聚焦图像中的目标位置。仿真实验结果表明:该算法在Pascal VOC 07+12数据集上所有类别的平均识别准确率达到91.64%,与最新的YOLOv7相比,模型参数量降低了60%,检测速度达到55.54 FPS,证明了该算法的有效性。

基于可分离残差网络的车辆图像语义分割算法

提出了一种基于可分离卷积残差网络的车辆场景图像语义分割算法。首先利用一系列的可分离残差网络块对图像进行更全面的小目标边缘特征提取;然后采用跳跃连接以及2倍反卷积对五个Layer模块的特征图进行上采样,得到分割结果;在训练的过程中,先训练图像各目标的轮廓,再训练目标的细节特征,整体提高图像分割的精度。实验所用的数据集为Camvid,实验结果表明:该算法的平均交并比较原全卷积网络相比,由76.85%提升至83.30%,对小目标的分割边界更加完整,有效地提高了分割精度。

基于改进SRC的局部遮挡人脸识别方法

针对现实场景中人脸存在较为随机的局部遮挡的情形,创建了多种遮挡类型并存的过完备字典,并提出改进的稀疏表示分类方法。此算法在稀疏表示分类(Sparse Representation Based Classification,SRC)的基础上引入噪声补偿,通过对测试图像与去噪图像间噪声差的调节来控制重构图像的生成,进而实现对重构图像与测试图像间残差的控制,以达到准确分类识别的效果。实验结果表明,改进后的算法稳定性好、识别率高,对于局部遮挡图像的识别有较好的鲁棒性。

事件触发策略下多移动机器人抗干扰固定时间编队控制

为节约有限通信资源,针对不确定多移动机器人系统的编队控制问题,提出一种基于抗干扰观测器的事件触发固定时间编队控制方法.首先,设计了一类自适应固定时间滑模干扰观测器(Adaptive Fixed-time Sliding Mode Disturbance Observer,AFSMDO),用来估计系统模型参数不确定和未知扰动.其次,在干扰观测器的基础上,结合反步法和固定时间理论,引入事件触发机制,设计固定时间分布式编队控制器,实现多机器人系统固定时间编队且收敛时间不依赖于系统初始状态,并经理论推导无Zeno行为.最后,通过对三个移动机器人进行编队仿真研究,验证了方法的有效性.

“运动控制系统”教学方法探索

“运动控制系统”是自动化专业的核心课程,其理论性和应用性较强,内容涉及知识点较多,学生学习起来难度较大。为了激发学生学习这门课程的兴趣,培养学生发现问题和解决问题的能力,加深学生对课程内容的理解,进行了相应的教学方法研究,将“系统”概念和“比较”思想融入课堂教学中,并使用线上辅助教学方式。两年的教学实践证明,采用给出的教学方法能够提高学生的学习热情,更好地掌握该课程的内容。

探究式教学模式在《线性系统理论》教学中的应用

《线性系统理论》课程作为一门控制学科硕士研究生的核心课程学习难度较大,为激发学生学习兴趣,增强学习动力,应在教学中转变传统教学模式,将课堂“主角”从老师变成学生,以探究式教学模式为主,即以老师为辅,以学生为主,让学生以“自主、探究、合作”的方式更加深入理解课程,,探究式教学 更加注重对于学生独立思考、团队合作和创新能力的培养。本文简述了探究式教学的特等,探讨了探究式教学的材料分析,并将探究式教学模式应用于《线性系统理论》课程教学,强调以学生为本,培养学生探究习惯和挖掘学生探究潜能,对研究生的创新思维能力、科学研究能力以及综合素质的培养起到积极的促进作用。

孤岛微电网不同尺寸DESUs的SoC均衡方案

为实现孤岛微电网中不同尺寸(容量和电压)分布式储能单元(Distributed Energy Storage Units,DESUs)的荷电状态(State of Charge,SoC)均衡,提出一种基于P-ω下垂控制的改进型控制方案,在无需中央控制器和通信的前提下实现不同尺寸DESUs的SoC均衡,延长DESUs的使用寿命。在分析传统下垂控制原理和SoC的基础上,阐明所提方案实现不同尺寸DESUs的SoC均衡机理。仿真和实验结果说明:所提方案能够消除尺寸参数差异对SoC均衡的影响,通过SoC均衡因子的调节实现不同负荷下不同尺寸DESUs的SoC均衡。

沥青砂铺设在洞库储油罐换底施工中的质量管理研究

洞库储油罐罐底铺设沥青砂垫层对罐体使用寿命起到很大的延长保护作用,但沥青砂垫层铺设施工对质量要求十分严格,稍有缺陷就会导致罐底使用周期内加速腐蚀进而引起穿孔、渗漏,造成较大损失,因此加强沥青砂垫层铺设的质量管理十分必要。结合洞库储油罐换底项目中沥青砂垫层铺设施工,对施工的组织程序细化、施工质量管控、成品检查验收3个方面进行分析研究,针对性制定质量管理措施,进而提升铺设质效,延长油罐使用寿命。

基于C/S模式的Winsock网络通信程序的开发

主要介绍Ｗｉｎｓｏｃｋ的基本概念及其编程原理，同时通过实例来说明Ｗｉｎｓｏｃｋ的网络通信程序的开发，即分别利用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋和ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ开发了服务器应用程序和客户应用程序。

串行通信的实现及在测控系统中的应用

介绍了在VB环境中实现串行通信的技术,提出了一种解决不可见字符传输的方法。由于VB中ActiveX控件(MSComm.OCX)提供了使用RS—232进行通信的所有协议和标准的事件处理函数、过程、属性和方法,且巧妙地将复杂的Windows编程封装起来,从而使得编程简单,易于实现。以具体的测控系统中工业PC机与智能仪表间的串行通信给出了开发实例,同时针对通信过程中存在的不可见字符的传输问题,提出了重复一字节构成双字节进行传输的解决方法。实践证明,该方法是简便有效的。

基于RBAC的用户授权管理模型的设计与实现

在分析RBAC授权模型原理的基础上,提出了用户-权限组-权限的授权管理模型,并利用PowerDesigner进行了数据模型（CDM和PDM）的设计,最后详细阐述了基于VB和SQL Server的材料信息系统中用户授权管理的实现。该授权管理模型的设计与实现具有很强的通用性。

光电跟踪系统内模控制器的设计

针对光电跟踪系统,提出一种基于内模控制原理的新型位置控制器设计方法。内模控制是一种基于对象数学模型进行控制器设计的新型控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆。该控制器设计方法简单,只有一个可调参数,而且可调参数直接与系统的动态特性和鲁棒性相关,与常规 PID 控制器相比,参数调整更加方便。由实验数据统计分析得出,系统的方位跟踪误差和高低跟踪误差的均方根分别为 0.4mrad 和 0.3mrad,表明该控制器能够提高系统的跟踪精度,从而为高性能光电跟踪系统提供了一种新的控制方法。

直流调速系统的改进型分数阶滑模控制

针对直流调速系统中滑模控制容易引起稳态误差的问题,设计了一种改进型分数阶滑模控制(Fractional order sliding mode control,FOSMC)。通过对直流调速系统的一阶数学模型求导,建立了系统的二阶数学模型,将分数阶微积分理论引入到滑模切换函数中,结合指数趋近律和系统二阶数学模型,设计了分数阶滑模控制器,并在控制器的输出端串联积分环节,得到系统的控制信号,最后利用李雅普诺夫稳定性理论和分数阶微积分理论进行了稳定性分析。仿真和实验表明,本文方法不仅能够有效消除系统受干扰时产生的稳态误差,而且可以削弱系统抖振现象。

传感器技术和产品发展的重点

传感器技术是现代科技的前沿技术,国外已经得到迅速发展。根据传感器技术的发展趋势,应当重视发展先进的传感器制造工艺技术,研制新型传感器产品。当前应当大力发展MEMS工艺和微传感器,集成工艺和集成传感器,智能化技术和智能传感器,网络化技术和网络传感器。

一种时滞过程内模PID控制器鲁棒整定方法

针对典型的一阶时滞(FOPTD)、二阶时滞(SOPTD)以及一阶时滞积分(FODI)过程,提出了一种简便的内模PID控制器设计和参数整定方法.利用一阶泰勒级数逼近系统模型的时滞项,导出内模PID控制器参数表达式,且仅有一个可调参数β,该可调参数与系统的动态性能和鲁棒性直接相关.基于控制系统的鲁棒性能指标给出了控制器可调参数β进行鲁棒整定的解析表达式.仿真结果表明,该方法可使系统同时获得良好的设定值跟踪特性、扰动抑制特性和克服参数变化的鲁棒性.

交流伺服系统模糊内模PID控制器设计

针对高精度交流伺服系统,将内模控制和模糊控制相结合,提出了一种模糊内模PID控制器设计方法。该控制器仅有一个可调参数,且能根据系统的偏差及其变化,利用模糊逻辑在线自动整定,克服了常规内模控制器参数整定要在系统标称性能和鲁棒性之间进行折衷选择的局限性,仿真结果表明模糊内模PID控制器既改善了系统的动态特性,又增强了系统的鲁棒性,将该控制器应用于某位置伺服系统,实验结果表明系统的性能和精度明显优于常规内模控制。

永磁同步电机速度伺服系统的分数阶内模控制

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)速度伺服系统,提出了一种分数阶(Fractional order,FO)内模控制器设计方法。建立了PMSM速度伺服系统的简化数学模型,根据内模控制(Internal model control,IMC)原理,引入分数阶滤波器替代整数阶滤波器,推导出了一种分数阶内模控制器,该控制器仅包含两个可调参数,有效克服了分数阶PIλDμ控制器待整定参数较多的缺陷,并基于系统时域性能指标选择主导极点,给出了控制器参数的解析整定方法,避免了参数选择的盲目性。仿真结果表明,所提方法不仅可以使PMSM速度伺服系统具有较好的设定值跟踪和扰动抑制特性,而且对于系统参数摄动具有更好的鲁棒性。

一种自构建神经网络的内模控制方法

针对非线性过程,提出了一种基于自构建神经网络的内模控制方法(Internal Model Control,IMC)。采用自构建算法实现神经网络的结构学习和参数学习,在被控过程内部模型和控制器模型的辨识过程中,该网络能够根据给定的判定条件自动增加神经元节点,以满足辨识精度的要求;为了防止网络学习过拟合,基于灵敏度方法对神经网络隐层节点进行修剪删除;网络的参数学习采用梯度下降法。自构建算法可以有效地避免普通神经网络内模控制方案中网络结构难以确定的问题,仿真结果表明,该控制系统有良好的跟踪性、鲁棒性和抗干扰性。

电液伺服系统内模控制

针对电液位置伺服系统,提出了一种内模控制器设计方法。内模控制作为一种先进控制策略,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆。考虑到内模控制对系统模型精度要求不高的特点,本文降阶简化了电液伺服系统的模型。基于此模型所设计的控制器,只有一个可调参数,且该参数直接与系统的动态特性和鲁棒性相关,整定方便,避免了控制器整定的随机性与复杂性。仿真研究和实验结果表明,内模控制可以有效地克服参数变化对系统性能的影响,使系统同时具有良好的目标值跟随特性和鲁棒性,实现了调炮误差小于±0.36mrad的高精度要求。