《自动控制原理》教学模式探索与实践

《自动控制原理》是电气信息类专业的核心专业基础课,其理论性和抽象性特点决定了该门课程的难度。为了有效提高该课程的教学效果,文中从教学方法、教学手段和教学形式等方面进行了教学模式的探讨,提出了改进措施,为《自动控制原理》课程教学研究提供了参考。

MOOC在现代控制理论课程教学中的应用

在教学中,我们应正确认识MOOC的作用,将MOOC与现有的课堂教学合理地结合起来,充分发挥MOOC的优势,使其服务于现有的课堂教学。在现代控制理论课程教学中,可以将MOOC用于协助翻转课堂教学,将重要概念和知识点、典型例题解析做成MOOC,还可以利用MOOC补充该课程涉及的众多数学知识点,以缓解学时压力。

随机丢包时延网络控制系统动态输出反馈控制

针对传感器与控制器、控制器与执行器之间具有随机丢包和时延的网络控制系统,研究统一建模及动态输出反馈控制问题.采用多个马尔可夫链分别描述前向通道和反馈通道的随机丢包与时延过程,将闭环网络控制系统建模成具有多个模态的马尔可夫随机跳变系统.利用增广矩阵技术和李雅普诺夫方法得到闭环系统随机稳定的充分条件,给出动态输出反馈控制器的设计方法.通过倒立摆系统验证动态反馈控制的有效性.

随机泛函微分系统的脉冲镇定

针对一般的随机泛函微分系统,提出了可脉冲均方一致渐近镇定和可周期性脉冲均方一致渐近镇定的定义.利用Lyapunov函数和一个一维线性脉冲时滞系统的渐近稳定性条件,得到了随机泛函微分系统可周期性脉冲均方一致渐近镇定的充分判据,并给出了脉冲控制律的具体设计方法.脉冲控制函数为正比例函数,脉冲发生间隔则依赖于系统本身的参数和选取的脉冲控制函数的比例系数.数值例子表明所设计的脉冲控制器是有效的.

我国高校本科生导师制的意义与对策

起源于英国牛津大学的本科生导师制,已经纷纷受到各国高校的借鉴与效仿。导师制提高了本科人才培养的质量和水平,但是也存在着很多的不足。本文介绍了本科生导师制的发展历程,分析了实施本科生导师制的重要意义。同时结合安徽工业大学导师制的实施情况,指出了我国导师制在实施过程中存在的若干共性问题,并针对这些问题,从导师队伍建设,导师工作职责和导师考核评价机制等方面提出了相应的改进措施。

马尔可夫跳变系统的有限时间保性能控制

本文主要研究具有时变时滞的脉冲随机马尔可夫跳变系统的有限时间保性能控制问题.通过选取模态相关的李雅普诺夫泛函,使用线性矩阵不等式(LMI)、平均驻留时间方法等技术,得到一些新的充分条件来确保系统有限时间稳定,并给出了系统的上界性能指标.基于该充分条件设计了系统的状态反馈保性能控制器.最后,利用Matlab的LMI工具箱进行数据仿真,得到相应的均方轨迹图.数值例子结果表明,得到的仿真结果和理论结果一致,验证了文中理论的有效性.

基于混沌系统和RSA算法的图像加密算法

为了提高图像加密算法的复杂性和安全性,构造了一种新的四维四翼混沌系统,其相图呈现四翼形态,通过研究系统的平衡点性质、Poincaré映射、Lyapunov指数和分岔图等基本动力学特性,发现该系统对初值有高度的敏感性,并且动力学特性较为复杂。同时基于电路仿真软件设计了一个模拟振荡电路,仿真结果证明了该混沌电路可在硬件层面上实现。最后基于新混沌系统和RSA算法设计了一种图像加密方案,该方案利用RSA算法大整数模幂运算增强混沌系统的不确定性,借助混沌系统构建一个伪随机序列发生器,通过加取模算法混淆像素点,其次通过明文相关置乱算法隐藏图像数据,再次执行GF(17)有限域扩散算法进一步隐藏图像信息。结果表明,提出的图像加密方案是有效的,应用于图像加密具有较强的抗攻击性和密钥敏感性。

具有Markov切换脉冲随机时滞系统的有限时间稳定

针对一类具有Markov切换和时变时滞脉冲随机系统,利用Lyapunov–Krasovskii(L–K)泛函法和平均脉冲区间条件建立系统均方有限时间稳定的相关性准则。利用广义伊藤公式求出L–K泛函关于时间的导数,根据积分不等式对求出的L–K泛函导数进行放缩,降低判据的保守性;结合平均脉冲区间条件约束均匀时间间隔内脉冲发生次数,得到以线性矩阵不等式(LMI)形式的时滞相关稳定性判据,进一步降低判据的保守性;设计使系统满足有限时间稳定的状态反馈控制器,且给出实例进行验证。结果表明:本文建立的相关性准则,通过选取模态相关的泛函且利用平均脉冲区间条件,可进一步降低判据的保守性。

一类脉冲随机系统的有限时间有界性分析与H_∞控制

本文研究一类线性脉冲随机系统的有限时间有界性及H_∞控制问题.首先,利用Lyapunov函数和平均脉冲区间条件,建立了系统有限时间均方有界定理;其次,基于H_∞控制理论,获得了保证系统有限时间有界且满足一定的H_∞性能指标的判据;再次,针对有限时间H_∞控制问题,给出了状态反馈控制器存在的充分条件.最后,用一个数值例子表明了理论结果的有效性.

基于失配补偿Smith-RBF神经网络的主蒸汽压力控制技术

针对燃气发电锅炉主蒸汽压力控制系统对象的大滞后、不确定性和煤气扰动大的特点,设计了一种基于失配补偿Smith预估及RBF神经网络的控制方案。利用RBF神经网络的在线学习能力整定常规PID的参数,并通过失配补偿Smith预估控制器对系统中存在的纯滞后进行补偿,有效解决了火力发电锅炉主蒸汽压力对象动态特性模型失配及纯滞后的问题。通过仿真研究及实际应用表明:该控制方法对于火力发电锅炉主蒸汽压力控制具有很好的稳定性和抗干扰能力。

混沌时变时滞系统的有限时间脉冲同步

通过设计一种混合脉冲控制器,研究了具有混合时变时滞的混沌系统有限时间同步问题,所设计的混合脉冲控制器包括线性反馈部分和脉冲控制部分,可以通过调节反馈控制增益来使系统达到有限时间同步.由于在实际系统中,不同的时刻受到不同的脉冲扰动,可能导致去同步脉冲和同步脉冲同时存在.因此,首先在系统模型中同时考虑了去同步脉冲和同步脉冲;其次,利用比较引理、Lyapunov函数、Gronwall不等式和平均脉冲区间法,给出了系统有限时间同步的充分条件;最后,给出一个数值算例表明了理论结果的有效性.

工程认证背景下自动控制原理课程教学改革与实践

针对自动控制原理课程理论性强、内容抽象、学生学习内驱力不够、课堂学习效率低等问题,基于工程认证的三大理念进行教学改革与实践:结合培养创新型人才调整教学内容,引入课程思政;综合运用翻转课堂、项目驱动、计算机辅助设计与仿真等多种教学手段,突出实践教学;围绕学习成果产出改革考核内容和方式,构建一体化评价体系。教学改革与实践表明,学生在学习主动性、工程实践能力与创新应用能力方面有明显进步,教师的教学能力得到明显提高。

具有有界时滞的脉冲随机泛函微分系统的有限时间稳定

本文研究了具有有界时滞的脉冲随机泛函微分系统的有限时间稳定和有限时间渐近稳定问题.基于Lyapunov函数、Razumikhin技巧以及平均脉冲区间条件,本文建立了关于该系统有限时间稳定和有限时间渐近稳定的相关性准则.最后,给出例子说明结论的有效性.

一类时滞脉冲随机系统的有限时间稳定性

针对一类线性时滞脉冲随机系统,基于平均脉冲区间理论、伊藤引理和带有时滞微分不等式的Lyapunov-Krasovskii泛函,提出并建立了系统有限时间均方稳定定理。最后给出一个数值算例,利用Matlab中的LMI工具箱,验证了结论的有效性。

面向三全育人的“信号与系统”课程教学改革和探索

随着社会主义办学对“课程思政”建设的要求以及人工智能、大数据和智能制造等科学技术的发展,高校自动化类专业的信号与系统课程需要面向三全育人进行改革。“信号与系统”是自动化类专业的专业必修课程。该课程的教学目的是让学生掌握信号和线性时不变系统的基本理论和求解方法,了解信号与系统的发展概况,理解信号变换基本理论,掌握常用的系统分析方法,重点掌握频域、S域和Z域分析。我们通过分析信号与系统的教学现状,指出教学过程中存在的问题,针对此类问题,从教学内容、教学模式和考核方式等方面进行研究和探索,提出了相应的改革措施,确保高校全员、全过程和全方位育人。