含丢包和量化的网络控制系统随机鲁棒稳定

针对一类含有随机丢包和考虑信号量化情况下的网络控制系统,通过量化状态反馈控制方法,研究了系统的随机鲁棒稳定性问题。采用满足伯努利分布的随机变量对丢包过程进行建模;同时,采用对数量化器对传感器-控制器通道的信号进行量化,利用扇形界的方法将产生的量化误差描述为扇形界的不确定性。设计状态反馈控制器,结合所设计的量化器和随机丢包模型,利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法得到系统稳定和鲁棒稳定的充分条件。最后,利用数值仿真实例验证了所提方法的有效性。

基于模糊控制的农产品冷冻库网络控制系统研究

介绍了农产品冷冻库网络控制系统的结构及其特点,设计了基于模糊自适应整定的PID控制器,实现了对农产品冷冻库网络控制系统的控制。基于TrueTime仿真工具箱的仿真实验表明:设计的农产品冷冻库网络控制系统具有响应速度快、稳定性强和抗干扰能力强等特点。

机电系统网络控制课程的多维度混合式教学探索与实践

针对研究生课程机电系统网络控制的教学现状与发展需求,开展多维度混合式教学探索与实践。构建包含课堂讲授、资源库、专题研讨等在内的线上线下多维度教学体系;针对主题研讨实践环节引入翻转课堂,以项目驱动和研讨式教学引导学生分组完成课程相关的项目任务,掌握并运用所学知识分析解决问题,体验科学研究的过程与思维方法,形成理论知识到科研实践的闭环训练;最终建立形成性和终结性相结合的多元考核评价体系,旨在通过课程学习培养专业基础扎实、科研素养和工程实践能力突出的高端创新型人才。

基于计算机网络控制的智能喷灌系统应用研究

为了实现植株根部含水率的精确控制,基于ZigBee技术建立了智能喷灌系统。计算表层含水率变化量、平均温度、日照长度与根部含水率变化量的相对关联系数,选定表层含水率变化量为自变量参数,采用线性拟合的方法,建立根部含水率变化量模型;探究喷灌阀控制信号和喷灌流量之间的关系,进而建立喷灌阀控制信号与表层含水率变化量之间的模型;设计系统工作流程,实现根部含水率精确控制。对网络系统监测表层含水率的精度和根部含水率恒定控制进行测试,表明系统具有良好的工作性能。

基于计算机网络控制的插秧机自动路径规划研究

首先,对插秧机导航控制原理进行了分析,建立了插秧机行驶模型;然后,通过确定矩形地块边界、直线和转弯路径规划实现了基于计算机网络控制的插秧机自动路径规划系统。系统采用Ω式转弯式覆盖方法,可以较大程度提高作业覆盖率。试验结果表明:插秧机在进行直线行驶的路径和仿真路径一致,只有在转弯时才会出现较小偏差,证明控制系统能够满足实际应用需求。

基于观测器和事件触发的分数阶非线性系统神经网络控制

针对一类分数阶非线性系统的跟踪控制问题,本文提出了一种自适应神经网络事件触发控制方案.首先,利用径向基函数神经网络来逼近未知的非线性函数,构造了基于神经网络的状态观测器估计原系统状态.然后,在控制器设计中引入了事件触发策略,通过Lyapunov方法分析了闭环系统的稳定性.本文提出了一个新条件来估计事件触发条件的时间间隔下限,避免了Zeno现象.理论分析表明,提出的控制方案不仅能确保跟踪误差收敛到原点附近的邻域内,而且保证了闭环系统中所有信号的有界性.最后,分数阶互联电力系统仿真展示了方案的有效性.

基于Android内核驱动的白名单网络控制

Android系统是目前主流的移动终端操作系统之一,其数据泄露问题日益受到学术界的广泛关注.恶意应用窃取用户敏感数据后通过互联网发送扩散,从而对用户实施进一步侵害.Android系统中网络权限属于常规权限,应用无需用户授权即可联网发送数据.针对上述问题,本文提出了一种基于Android内核驱动程序的网络白名单网络控制方案,用户可以监控所有应用程序的网络使用状态,选择信任的应用加入白名单中,对白名单中的应用程序实行内核级签名验证,防止程序代码被非法篡改,从而构建安全可控的网络使用环境.本方案为应用和内核的通信构建了专用通道,以确保网络白名单管理权限不会被其他应用窃取,随后通过进程识别针对性地管控网络权限,在不影响正常应用功能的情况下实现权限管理.经过实验验证,本方案可以有效防止恶意应用利用互联网泄露用户隐私,网络管控成功率达到了100%.系统运行稳定,被管控应用启动时间最大增加33.1%,最小增加3.6%.

网络控制系统中利用主动丢包的重放攻击检测方法

为实现网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)中重放攻击的检测,在现有研究利用物理水印检测重放攻击的启发下,设计了利用主动丢包对重放攻击进行实时检测的方法 .首先,在理论层面上,利用系统输出的残差构建检测函数,并通过受攻击前后检测函数的变化,证明该检测方法的有效性.然后,以一辆四轮汽车为被控对象,比较车辆受攻击前后速度与检测函数的变化.最后,综合考虑车辆对重放攻击的检测结果与速度跟踪结果,确定车辆的最优主动丢包率的范围区间.结果表明:加入主动丢包前,车辆受到重放攻击时,速度会发生剧烈变化而检测函数几乎没有变化;加入主动丢包后,车辆受到重放攻击时,速度剧烈变化的同时检测函数也产生了剧烈的变化;主动丢包率为12%~16%时,系统既能够准确地检测出重放攻击,又能够保证车辆平稳行驶,为后续的重放攻击检测研究提供了参考.

高速列车离散径向基函数自适应鲁棒滑模网络控制方法

[目的]为实现列车牵引制动关键系统的可靠控制,同时抑制通信时延对列车控制产生的影响,针对高速列车关键网络系统提出一种离散RBF(径向基函数)自适应鲁棒滑模控制方法。[方法]介绍了高速列车牵引制动网络系统;设计了考虑时延分数项的自适应鲁棒滑模控制方法,并对其进行了稳定性分析;在测试平台上利用组态软件对所提离散RBF自适应鲁棒滑模控制方法进行联合仿真分析。[结果及结论]将离散系统中的时延分为整数项和分数项,在充分考虑时延分数项的基础上,推导出离散趋近律下的时延补偿滑模牵引制动力,其中的未知非线性函数利用具有自适应调节特性的RBF神经网络进行精确逼近。为抑制列车运行过程中受到的较强干扰,将基于干扰观测器的滑模牵引制动力融入模型中,以增强其抗干扰性能。所提离散RBF自适应鲁棒滑模控制方法在稳定性能和响应性能方面优于其他控制方法,具有更为理想的时延补偿效果和鲁棒性能。

新能源汽车网络控制技术课程思政研究与实施

为推动课程与思政协同前行,实现价值塑造、知识传授和能力培养紧密融合的育人全过程,以信息化教学为依托,通过对新能源汽车网络控制技术课程思政教学任务分析,文章对信息化教学模式下课程思政教学实施过程进行探讨。确立基于课程思政的课程目标、开展“课前自主学习、课堂互动学习、课后交流学习”教学实施活动,实施“线上、线下、期末考试”三位一体教学评价等过程,将课程思政融入新能源汽车网络控制技术课程教学全过程。文章能为提升课程育人实效,为高职各专业课程思政建设提供借鉴。

具有执行器故障的网络控制系统的非脆弱保性能控制

对短时变时延下具有执行器故障的网络控制系统的鲁棒非脆弱保性能控制问题进行研究。为了降低保守性,利用标称点方法对系统进行建模,并结合时变故障矩阵与非脆弱控制,将连续时间系统模型转变为具有范数有界不确定参数的时变离散时间模型。根据Lyapunov对离散系统的稳定性判据以及线性矩阵不等式技术,给出保性能控制器的设计策略和相应的二次性能指标的求解方法,并通过算例验证了所提策略的正确性。

多网络控制器FC-AE-1553动态带宽调度机制

由于航电系统通信需求的日趋复杂化,对基于FC-AE-1553组网的通信系统需要采用多网络控制器(NC)构建分布式网络环境,如何实施多个控制器之间的控制权分配,并解决跨域业务冲突的问题是其中的关键。为实现多NC协同调度,提出了一种主从NC协作的多NC动态带宽调度机制,采用并发通信方式提高网络带宽利用率,同时提升各类业务的传输保障能力。对于周期性业务采用固定时隙进行传输,对于强时效性突发业务采用抢占式带宽分配,对于一般突发业务按照“先跨域后域内”分别进行带宽分配。通过OMNeT++搭建FC-AE-1553网络仿真平台,结果表明:该调度机制可以满足多NC条件下不同类型通信业务的协同带宽分配和调度,对于周期性业务和强时效性突发业务,可以保障其实时性通信要求;对于一般突发业务,在网络负载不超过57%时也能为其提供合适的带宽进行传输。与单NC集中式相比,当网络负载大于0.5或跨域/域内业务比值大于0.8时,多NC控制具有较明显的时延优势。

基于多层网络控制的个体化癌症驱动基因识别方法

目的识别癌症驱动基因,特别是罕见或个体特异性癌症驱动基因,对精准肿瘤学至关重要。考虑到肿瘤间的高度异质性,最近有一些方法尝试在个体水平上识别癌症驱动基因。然而,这些方法大多是将多组学数据整合到单一生物分子网络(如基因调控网络或蛋白质相互作用网络)中来识别癌症驱动基因,容易忽略不同网络所特有的重要相互作用信息。为了整合不同生物分子网络的相互作用数据,促进癌症驱动基因识别,迫切需要发展一种多层网络方法。方法本文提出了一种多层网络控制方法(PDGMN),利用多层网络识别个体化癌症驱动基因。首先,利用基因表达数据构建针对个体病人的个体化多层网络,其中包括蛋白质相互作用层和基因相互关联层。然后,整合突变数据,对个体化多层网络中的节点进行加权。最后,设计了一种加权最小顶点覆盖集识别算法,找到个体化多层网络中的最优驱动节点集,以提高个体化癌症驱动基因的识别效果。结果在三个TCGA癌症数据集上的实验结果表明,PDGMN在个体化驱动基因识别方面优于其他现有方法,并能有效识别个体病人的罕见癌症驱动基因。特别是,在不同生物分子网络上的实验结果表明,PDGMN能够捕获不同生物分子网络的独有特征,从而改进癌症驱动基因的识别结果。结论PDGMN能有效识别个体化癌症驱动基因,并从多层网络的视角,加深我们对癌症驱动基因识别的理解。本文所用的源代码和数据集可以从https://github.com/NWPU-903PR/PDGMN获取。

基于事件触发的Delta算子网络控制系统故障检测

针对网络控制系统在高速采样情况下,网络中由于通信网络带宽受限发生时延和丢包所引起的故障问题,文中采用了基于事件触发机制和Delta算子相结合的故障检测方法。在对故障检测滤波器和控制器进行协同设计的同时,在Delta算子滤波器模型中加入构造向量,避免了参数设计时双线性项的产生。构造δ域的Lyapunov-Krasovskii泛函,对残差系统的稳定性和H∞性能进行分析。数值仿真实例验证了文中所提事件触发机制的有效性,并通过残差评价函数证明了其对故障的灵敏度较高。

欺骗性攻击下基于动态事件触发的网络控制系统的混合H∞和无源故障检测

本文基于动态事件触发研究了受欺骗性攻击的非线性网络控制系统的故障检测问题。利用一个服从伯努利分布的随机变量来描述欺骗性攻击,设计了动态事件触发机制以节省网络资源,构造了相应的Lyapunov函数,得到了滤波误差系统均方渐近稳定且满足混合H∞和无源性能的充分条件。故障检测滤波器参数的设计以线性矩阵不等式的形式给出。最后通过一个数值算例,比较了动态事件触发方案与静态事件触发方案,说明了所提方法的有效性。

欧洲下一代轨道交通车辆网络控制技术研究

介绍了欧洲在轨道交通领域实施的Roll2Rail项目技术领域发展,该项目作为欧盟Shift2Rail的子项目之一,主要研究轨道交通车辆未来发展的关键技术。文章重点讨论了Roll2Rail中轨道车辆下一代网络控制系统最新技术发展,包含下一代网络控制制式、场景、需求以及架构拓扑结构等,并分析存在的难点及下一步研究方向,对国内未来轨道交通装备创新发展有重要的借鉴意义。

基于自由矩阵的线性网络控制系统稳定性分析

本文主要研究了一类线性网络控制系统的稳定性问题。首先,将建立的网络控制系统模型转换为时变时滞系统模型;其次,构造一种新型扩展Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF),同时使用广义的基于自由矩阵的积分不等式处理在LKF求导过程中产生的积分项,再基于引入的二次函数负定定理推导出一个具有较小保守性的稳定性准则。最后通过两个数例验证了该准则的有效性,进一步表明了本文所提出方法的可行性和低保守性。

考虑传播过程的应急网络控制系统故障恢复

紧急情况下,应急网络控制系统为人员提供远程控制能力,但系统仍存在一定故障率,且故障影响会利用系统灵活传输机制快速扩散,因此研究如何在故障快速扩散的情况下对系统实施故障控制,对保证系统安全运行具有重要意义.本文提出考虑传播过程的应急网络控制系统故障恢复策略.首先,基于复杂网络模型建立故障传播模型,定义传播路径上的故障强度,将分析故障信息关键传播过程转化为查找系统最大可能传播路径的问题,进而在连接边的故障传播属性乘积大于终止条件时,找到最大概率故障传播路径,有针对地布置故障检测点;再根据检测到的故障形式及检测点位置生成故障恢复策略库,结合系统可调度性和故障恢复效果,确定最优故障恢复策略.最后,以舰船应急火炮控制系统构建案例,验证方法可行性,并设置多节点故障,验证算法鲁棒性,仿真结果表明,在不同故障情形下均能制定最优故障恢复策略.

基于改进PSO-BP神经网络的网络控制系统时延预测

针对网络控制系统存在的随机时延问题,本文基于BP神经网络(Back Propagation Neural Network, BPNN)建模方法,在PSO(Particle Swarm Optimization)算法的基础上引入遗传算法中交叉和变异的思想,同时对惯性权重和学习因子采用线性递减和异步时变的改进策略,提出了一种性能更优的改进PSO算法,并用该算法优化BP神经网络,构建了一种改进PSO-BP神经网络的时延预测模型;然后运用MATLAB TrueTime2.0工具箱搭建仿真平台,结合获取到的历史时延采样数据对改进PSO-BP时延预测模型和PSO-BP、BP模型进行性能对比测试.实验表明本文所提出模型的预测精度更高,误差更小,能较好的解决网络控制系统的随机时延预测问题.

基于以太网技术的动力集中动车组一体化列车网络控制系统方案

为满足中国国家铁路集团有限公司运输及经营发展要求,进一步提高铁路运输服务品质,利用既有运输资源和机、客车的检修资源,结合既有动力集中动车组网络系统方案,提出了基于以太网技术的动力集中动车组一体化列车网络控制系统方案。该方案充分发挥以太网带宽高、速率快、组网灵活的技术优势,采用列车级和车辆级两级网络统一控制网、维护网和监测网,简化列车网络结构,实现多网络、多业务数据的融合。通过失效分析和可靠性分析论证了该方案的可行性,对比既有动力集中动车组的网络方案,分析了以太网一体化方案的技术优势,给出了技术升级方向。提出了以太网网络系统的网络安全防护策略。