具有通信约束的网络控制系统稳定性研究(英文)

针对网络带宽的限制,在网络控制系统中需要采用多包传输.为了避免这些网络包发生时序错乱,每次只传输控制对象测量值分出的多个数据包中的一个,从而将这类网络控制系统建模为异步动态系统.多包传输网络控制系统中同样存在大的网络延时,这必将影响系统的控制性能,甚至使系统失稳.为了保证这类系统的稳定性,借助异步动态系统的Lyapunov稳定理论,给出了多包传输长时延网络控制系统的Lyapunov稳定条件.仿真实验结果表明了该方法的有效性.

网络化控制系统随机时延的补偿研究(英文)

在网络化控制系统中引入离散隐马尔可夫模型,建立网络状态与控制器-执行器时延之间的概率模型.网络化控制系统被建模成一个马尔可夫跳变线性系统,并预测出当前采样周期内的控制器-执行器时延.使用该预测值设计一个状态反馈控制器,实现对控制器-执行器时延的补偿.对比仿真实验验证了所提方法的优越性.

基于离散隐马尔可夫模型的网络化控制系统最优控制器设计(英文)

设计了一种最优控制器来补偿网络化控制系统中控制器到执行器之间的随机时延对系统的影响.引入了离散隐马尔可夫模型来预测当前采样周期内控制器到执行器之间的时延,并将这一预测值考虑到最优控制器的设计中以保证系统的均方稳定.仿真实验验证了最优控制器的有效性及其相对于状态反馈控制器的优越性.

《自动控制理论》离散系统部分教学研究

提出了在离散系统教学中利用MATLAB中的SIMULINK工具箱进行现场教学的方法。该方法利用直观地可视化动态仿真结果,进一步加深了学生对离散系统稳定性的理解,在教学过程中取得了良好的效果。

《现代控制理论》双语教学研究

目前,双语教学已经成为高校培养优秀毕业生的一种有效且可行的教学方法,其目的是使这些毕业生在国际市场竞争中更具实力。本文基于现代控制理论课程双语教学的当前形势,指出了存在的问题,主要集中体现在四个方面:课堂教学模式、教师培训、教材以及学生英语水平。为了提高现代控制理论课程双语教学的效果,文中不仅指出这些问题所在,同时提出了一些具有建设性的并且切实可行的解决方法。

新形势下普通本科院校毕业设计的几点思考

面对本科毕业设计质量逐年下滑的趋势,结合近年来亲身指导毕业设计的经历,分别从扩招对教学资源造成的压力、就业与毕业设计之间存在的矛盾、监管力度不足以及指导方式缺乏多样性四个方面着手,分析了普通本科院校毕业设计过程中存在的主要问题,并提出了相应的对策。

“信号与系统”创新教学模式探索

针对信号与系统传统教育模式中存在的问题进行深入剖析,指出问题发生的主要原因在于该门课程理论性较强,公式推导较多,内容较为抽象。为了解决这一问题,本文从四个方面进行了教学模式的创新探索,包括:开发基于MATLAB GUI的可视化教学仿真平台,推行网络教学构建主动学习环境,从资源、内容和考评上实行开放式实验教学,实施动态综合的考核方式。通过这些教学模式上的创新,有望大幅度提高信号与系统的教学效果。

一种应用于磁悬浮轴承的具有容错功能的多桥臂开关功放电路

功率放大器是磁悬浮轴承系统的重要组成部分,但其中的电力电子器件易发生故障,是整个系统中稳定性较为薄弱的环节。由于器件过压击穿、雪崩击穿、热击穿、器件破裂、焊接线破裂、焊接线浮起等问题,将会使功率放大器工作在非正常状态,轻则影响系统性能,增加其他器件的电压和电流应力;重则会使系统陷入崩溃。该文针对五相六桥臂开关功放的开路故障,提出一种具有容错功能的多桥臂开关功放拓扑,并给出相应的容错控制策略。首先分析容错功放拓扑的工作原理,然后基于电流差值变化的特点给出判断开路故障的方法,并通过相应的容错控制策略,实现冗余桥臂对故障桥臂的替换,以达到故障不停机的目的。最后,仿真与实验结果显示,该容错拓扑能够实现每相电流在发生开路故障后快速恢复控制,证明该容错拓扑的安全性和可行性。

网络控制系统仿真平台的设计与实现

基于MATLAB、NS2、Visual C++,采用软件组件设计思想,设计并实现了网络控制系统实时仿真平台NCS-RS(NCS-RealTime Simulation).NCS-RS主要包括Simulink控制器/被控对象模块、MATLAB数据接口模块、Visual C++网络接口模块以及NS2网络仿真模块,既发挥了NS2的网络仿真优势,又利用了MATLAB强大的控制系统仿真功能,很好的实现了对网络控制系统的实时仿真.最后,在仿真平台上进行了倒立摆网络控制系统的仿真实验,并分析了时延对控制品质和稳定性的影响.

无线传感器网络中DV-Hop定位算法的改进

针对传统的DV-Hop定位算法在定位过程中,存在锚节点与未知节点之间的平均跳距估计的不足以及定位过程中出现的未知节点坐标超出既定区域的情况,提出一种改进的DV-Hop(Distance Vector-Hop)定位算法。在改进算法中,对平均跳距进行补偿,并对超出定位区域的未知节点的坐标进行重新修正。仿真结果表明,改进后的DV-Hop算法能够更准确地对平均跳距进行估计,有效降低了未知节点的定位误差。

H.264/AVC自适应时空域错误隐藏算法

针对无线信道传输视频信号易发生丢包的现象,提出基于H.264/AVC的自适应时空错误隐藏算法。依据场景是否发生变化自适应选择空域错误隐藏或时域错误隐藏。时域错误隐藏采用时空结合边界匹配法,保持平滑性和结构相似性。空域错误隐藏采用多方向插值法,恢复主要边缘后沿每个主导边缘方向插值得到近似值,并利用加权平均法恢复像素值。实验结果表明,与Motion Copy,JM10.2,Kung算法相比,该算法具有较好的隐藏效果和图像质量。

多语音特征参数的端点检测方法研究

为了提高语音端点检测算法的鲁棒性,提出了一种在不同信噪比下采用不同语音特征参数的端点检测算法。对含噪语音进行基于背景噪声能量估计的信噪比估计,根据估计的信噪比大小选择不同的特征参数来进行端点检测,在高信噪比下采用传统的语音短时能量和过零率,在低信噪比下采用基音周期、高频与全频带能量比和谱失真,即算法能根据信噪比的大小来自适应调整检测方法。实验结果表明,该方法具有良好的鲁棒性,在不同的信噪比下检测的准确率都很高。

H.264/AVC的自适应时域错误隐藏方法

针对视频传输时容易发生损坏或丢失的特点,为了更好地恢复图像质量,提出了基于H.264/AVC平台的自适应时域错误隐藏方法,该方法依据边界失真准则自适应转换两种隐藏方法,一种是初次隐藏,另一种是集成隐藏。集成隐藏采用自适应加权集成初次隐藏和增强隐藏。实验仿真结果表明方法改善了隐藏性能。

基于多包传输的网络控制系统的稳定性分析

在网络控制系统中,由于通信带宽的限制,使得数据的传输失败,以至于影响整个系统的稳定性。针对传感器采用时间驱动、控制器和执行器采用事件驱动的网络控制系统,提出了多包传输的解决方案。假定传输时延可以忽略,则采用多包传输的网络控制系统可以描述为一个具有N个事件的异步动态系统,即同时包含连续和离散动态的系统。其中连续动力学由微分或者差分方程描述,离散动力学由有限的自动开关描述,并由异步的离散事件驱动。针对受控对象状态均可测,控制律采用状态反馈的情况,利用双线性矩阵不等式方法,讨论了网络控制系统指数稳定的问题,并给出了系统稳定性的充分条件。

基于RBF神经网络的织物透气性能预测研究

建立了反映结构参数与织物透气性能之间关系的神经网络模型,采用了径向基函数神经网络(RBF)算法对织物透气性能进行预测研究。研究结果表明,此算法识别能力强,训练时间短,更能准确地预测织物的透气性能,具有一定的应用前景。

基于曲线拟合的改进DV-Hop定位算法

针对传统的DV-Hop(Distance Vector-Hop)定位算法存在定位精度不高的问题,提出基于曲线拟合的改进定位算法.在改进算法中,以锚节点的实际直线距离和估计距离之间存在的误差作为样本之一,结合误差所对应的节点间跳数,采用曲线拟合找出两者存在的关系.曲线拟合的结果,用于估计和预测锚节点和未知节点之间的距离误差,并对两者之间距离进行修正,从而减小两者之间的距离误差,降低未知节点定位误差.仿真结果表明,改进后的DV-Hop算法能够较好地修正了算法中关键的估计距离,显著提高了对于未知节点的定位精度.

基于数据包丢失的网络控制系统的稳定性分析

网络控制系统中,传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,传感器的采样数据采用单包传输,假定传输时延可以忽略,且数据包传输的成功率一定,则整个网络控制系统可以建模为一个具有2个事件的异步动态系统。本文针对受控对象状态均可测,控制律采用输出反馈的情况,利用双线性矩阵不等式方法,讨论了网络控制系统指数稳定的问题,并给出了稳定性的充分条件。

基于图像处理的液体粘度检测方法

随着数字图像处理技术的发展,流体图像的检测已成为许多工程应用中的关键技术。因流体图像检测的环境比较复杂且实时性要求很高,所以限制了它的应用。本研究结合小波变换和双缓存技术等前沿学科知识,提出了一种分析流体图像的基本方法,试验证明了这种方法的有效性和快速性,并获得满意的效果。

网络环境下固定拓扑的多电机领航跟随控制

基于多智能体一致性理论,从领航跟随控制的角度解决网络环境下多电机的同步控制问题,其中考虑了网络时延对同步控制的影响。每个电机均被视为一个智能体,且每个智能体能且只能得到其邻域的输出测量信息,在此条件下,研究了在有向固定网络拓扑情况下多电机系统的同步控制问题。为了解决网络时延对电机同步控制的影响,提出了一种带有分布式观测器的时延一致性控制协议,应用Lyapunov稳定性理论证明了若单个电机是能观能控的,只要网络连接满足简单的拓扑结构,则多电机系统能够达到领航跟随一致性。最后通过仿真实验验证了该方法的正确性和有效性。

基于ARMA模型的NCS前向时延预测研究

网络化控制系统(Networked Control System,NCS)中固有的网络时延会降低系统性能甚至导致系统不稳定,网络时延主要包括前向时延和后向时延。考虑到前向时延在控制器设计控制律时尚未发生,采用自回归滑动平均模型对前向时延进行预测,并将其与径向基函数(RBF)神经网络预测结果进行了对比分析,验证了所给方法的有效性和优越性。