基于辅助信息补偿和控制信号编码的重放攻击检测方法

向最优控制信号中加入编码信号是实现信息物理系统(Cyber physical system,CPS)重放攻击检测的有效方法,但会造成系统控制性能的损失.如何在保证重放攻击检测率条件下降低系统的控制性能损失是一个值得研究的问题.为此,提出一种基于辅助信息补偿的控制信号编码检测方法,通过向测量值添加辅助信号补偿控制编码信号对最优状态估计的影响.首先,证明了此方案下重放攻击的可检测性,导出检测率的上界与检测函数阈值间的定量关系.其次,证明了加入辅助信号后系统控制信号与未添加编码信息时相同,之前时刻的控制编码信号不会造成累积效应.因此,系统当前时刻的控制性能损失仅与当前时刻编码信号的大小有关.最后,将编码信号的协方差矩阵、检测率和检测阈值之间的关系表示成一个最优化问题,给出了编码信号方差的计算方法.仿真结果表明,本文方法能有效地检测重放攻击的发生,且系统控制性能的损失较小.

一种改进的增量型随机权神经网络及应用

增量型随机权神经网络(I-RVFL)具有良好的泛化性能,在一定程度上避免了过拟合问题,但是,I-RVFL网络的输入权值和隐藏层偏差是从固定范围内随机生成的,可能会导致模型不稳定。针对上述问题,论文提出一种改进的I-RVFL网络。首先,利用指数加权平均对历史数据依赖随时间指数衰减且能平滑数据中异常值的特点,优化随机分配的输入权值与偏差。然后,将凸函数的下降梯度比应用到模型误差序列中,建立神经网络权值配置的约束条件。在UCI数据集上的仿真结果表明,改进的I-RVFL网络在分类精度以及稳定性上有显著提高。将论文方法应用于红外火焰识别,检测准确率达到98%,验证了该网络的有效性和实用性。

基于COA-PF融合的旋转设备RUL预测

旋转设备是现代工业的主要部件,是保证制造系统可靠性和稳定性的关键因素之一。因此,对旋转设备的健康状态监测和剩余寿命预测具有重要的研究意义和理论价值。基于郊狼优化算法,优化了粒子滤波权值退化的问题,提升了剩余寿命的预测精度。首先,采用深度相关对齐(Deep CORrelation alignment, Deep CORAL)域适应方法进行训练集与测试集的特征分布对齐,并利用长短期时间序列网络进行健康指标构建,提高了健康指标构建的准确性;其次,利用基于郊狼优化算法的改进粒子滤波算法,提高了旋转设备剩余寿命预测的精度和可靠性;最后,以刀具为例,引入PHM2010刀具磨损数据集,实验结果验证了所提方法的有效性。

带中继谐振器的磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率特性分析

探讨了带中继谐振器的磁耦合谐振式无线电能传输MCR-WPT(magnetic coupling resonant-wireless power transfer)系统的传输效率优化问题。通过构建和分析带中继线圈的等效电路模型,引入功率传输性能参数|Sij|2推导出当中继线圈和接收线圈位置固定时,发射线圈和带中继谐振器之间的最佳耦合系数的闭合形式解,进而确定发射线圈和带中继谐振器之间的最优距离,实现总系统传输效率最大化。通过线圈设计及相关实验,验证了分析结果与实验结果的一致性。研究结果表明,MCR-WPT系统可方便配置最佳耦合系数以实现电能传输效率最大化,为带中继谐振器的WPT系统效率优化提供重要参考。

基于多尺度加权形态网络的燃气流量计健康状态评估

燃气流量计是天然气贸易计量的重要仪器,而其健康状态的改变会造成计量偏差。为了减少燃气企业的经济损失,本文提出了一种基于多模态数据扩充、形态学特征学习和多尺度自适应加权形态学网络的燃气流量计健康状态评估方法。首先,采用基于Wasserstein距离和谱归一化的ACGAN算法进行数据扩充。其次,针对燃气流量计振动信号数据的复杂性和噪声影响,提出了一种基于平均帽变换的形态学方法提取信号的正负脉冲信息。最后,针对非平稳、变工况的工业条件,引入多尺度自适应加权形态学网络,采用具有不同结构元素尺度的多个分量来分别提取脉冲信息,并利用自适应加权融合来增强提供强脉冲分量的尺度。通过实验结果表明,所提出的方法对燃气流量计健康状态评估的准确度超过94%。该方法对实际燃气贸易计量有重要的应用价值。

具有随机时延的网络化控制系统基于等价空间的故障诊断

随着控制系统技术的飞速发展 ,把网络环节引入到传统的控制系统实现迅速准确的远距离闭环控制是人们日益关注的课题 .而网络中由信息的碰撞、重发而产生的网络延迟对控制系统本身带来的负面影响却不容忽视 .本文针对网络化控制系统 ( Networked Control System,简称 NCS)的随机延时 ,提出了延时估计和在线获得延时数据的两种方法 ,建立控制对象的数学模型 .利用 z变换来处理延时 ,由等价关系产生残差 ,通过参数设计解耦干扰向量 ,从而对网络化系统的控制故障进行了诊断 。

基于无记忆降阶观测器的网络化控制系统故障检测方法(英文)

网络化控制系统 (NetworkedControlSystem ,简称NCS)研究的是如何通过网络实现闭环控制 ,是涉及控制科学和计算机网络等多个学科知识的跨学科研究领域 .本文将网络化控制系统视为带有时延的采样控制系统 ,构造了一个无记忆的降阶状态观测器 ,通过比较观测器输出和系统实际输出来产生残差 ,从而对网络化系统的控制故障进行了检测 .

工厂供电课程多元化教学设计与实践

分析了工厂供电课程的特点和存在的问题,针对自动化专业提出了"模块化"和"多元化"相结合的新型教学方法,将课程内容整合为基本概念、基本理论、一次系统、二次系统、新技术理论等五大模块,每一模块突出体现传统理论和新技术的有机结合;采取动静交融的多媒体课件、现场实践、科学研究、课程设计等相结合的多元化教学方法。近几年的实践证明,这种教学设计优势明显,达到了预期的教学效果。

基于ANN的一种新型SVPWM控制器设计

分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,在此基础上提出了一种基于复合人工神经网络(ANN)的SVPWM新算法,充分地利用ANN的快速并行处理能力、学习能力,缩短了计算时间,减低了由控制延时引起的谐波成分。最后在MATLAB/Simulink环境下结合ANN工具箱建立了仿真模型,在感应电机直接磁场定向的矢量控制系统中进行了仿真研究,仿真结果证明了基于复合网络的SVPWM新算法的可行性。

基于WiFi信号强度特征的室内定位系统设计

针对室内GPS定位无法准确获取位置信息的问题,在Android平台上设计利用Wi Fi信号强度特征进行定位的系统。该系统由安卓客户端、Tomcat服务器以及My SQL数据库组成,在一般位置指纹定位算法的基础上,通过MAC地址对无线接入点(AP)进行过滤,选取固定的参考AP获取位置指纹信息,并结合改进的K最近邻匹配算法,进一步减小定位误差。实验结果表明,该系统定位速度快、定位精度高,具有较好的室内定位效果。

时延网络化控制系统的H_2/H_∞混合控制

针对存在多步随机传输时延的网络化控制系统模型 ,研究了其随机稳定性及H2 /H∞ 混合控制问题 .在一定的系统通信控制模式下 ,网络传输时延可以建模为一个马尔可夫随机过程 ,通过增广系统状态的方法将原系统转化为一个具有随机跳变系数的离散系统 ,同时通过建立随机跳变Lyapunov函数 ,构建了满足系统随机稳定的H∞ 次优和H2 /H∞ 混合控制状态反馈控制器 .该控制器可通过求解一组耦合的矩阵不等式而得 .仿真结果表明了此方法的可行性 .

三相四线有源电力滤波器新型神经预测控制

为补偿有源电力滤波器的控制延时,提出了一种新型三相并联型有源电力滤波器的RBF神经网络预测控制方案。建立三相四线制并联型有源电力滤波器的数学模型及电流预测控制的离散化模型,设计神经预测控制器,通过在线训练权值提高控制精度,控制有源滤波器产生用以抵消非线性负载的谐波电流。应用Matlab对该方法进行了仿真,并在以DSP为核心控制器的基础上对其进行了实验研究,仿真和实验结果表明该预测电流控制方法实时快速性好、动态特性好,验证了所提方案的可行性和正确性。

基于变采样周期方法的网络控制系统协同设计

提出了一种基于变采样周期的动态调度策略,通过实时调整控制系统的采样周期以适应网络中信息流的变化,改善网络中时延、丢包等问题。采用动态调度策略的NCS为一个变采样周期系统,考虑时延的影响,通过等效变换将时延和采样周期的不确定性转化为系统参数的不确定性,从而将NCS建模为一类具有参数不确定性的离散时间系统,并给出了系统D-稳定的控制器设计方法,实现NCS的控制与调度协同设计。最后通过数值仿真验证了所提出的方法的有效性。

网络化控制系统的信息调度与稳定性研究

针对具有通信约束的变速率网络化控制系统模型 ,研究在有系统信息丢失的情形下闭环系统的渐近稳定性问题 ;同时针对框架化的信息调度方法 ,探讨了在给定网络变速率采样模式下 。

物联网工程新专业本科人才培养方案研讨

针对目前物联网工程新专业大范围建设实施中出现的一些问题,从卓越工程师人才培养模式、物联网工程专业课程体系设置、本科人才培养新方案等方面着手,介绍一种物联网工程专业知识体系结构,明确该专业人才培养目标,构建一套人才培养体系,分析人才培养中存在的若干问题。

基于动态调度的网络控制系统设计方法

针对网络控制系统中存在多回路共享网络资源的问题,本文提出一种基于反馈和预测机理的动态调度策略,根据当前的网络状态在线调整控制系统的采样周期,以适应当前网络中信息流的变化,达到改善网络运行性能的目的.采用动态调度策略的网络控制系统为不确定变采样周期系统,经过等效变换,将系统等效为一类具有参数不确定性的离散系统.基于建立的模型,给出系统的鲁棒控制器参数化设计方法,并通过仿真实例验证了所提方法的有效性.

网络化控制系统的故障诊断与容错控制

介绍了网络化控制系统几类故障诊断与容错控制方法的基本思想。故障诊断与容错控制对于控制工程实践特别是对安全性有严格要求的控制系统是十分重要的。网络化控制系统通过共享网络资源实现控制而带来了各种优越性的同时,也给传统的控制理论带来了新的挑战。因此需要发展适用于此类异步的、基于信包的控制系统的控制理论与技术。网络化控制系统基于数学模型的故障诊断问题,在建立恰当的网络化系统模型后,可转化一类特定的时延系统故障诊断问题。

基于信息调度的网络化控制系统

针对具有通信约束的串行网络化控制系统设计问题,提出了一种简单灵活的控制系统信息调度方法。考虑到控制与通信的耦合情形,信息调度方法采用了轮流分批发送信息的方式,从而减少了网络信道中的数据流量,同时将网络环境下的系统模型转化为一种具有等价周期的采样数据系统模型。基于所得的数学模型和信息调度方法,给出了调度算法与反馈控制联合设计的过程。仿真研究表明该方法是有效可行的。

一种基于记忆增强预测网络的锂离子电池剩余寿命预测方法

文章提出了一种基于注意力机制的时间卷积记忆增强预测网络模型,该模型由四个模块构成,其中注意力模块可对重要参数和高度相关循环数进行捕获;时间卷积模块可基于注意力加权张量进一步提取潜在特征,从而更好地捕获局部空间和时间模式;记忆增强模块可将历史退化信息更好地纳入RUL预测中,从而采用内存增强模块对通过时间卷积模块获得的潜在特征表示进行进一步的处理和重构;预测模块可实现最终的RUL预测。实验结果表明,文章提出的方法具有泛化性能好、预测精度高、误差小等优点,能够对锂离子电池的退化过程进行有效的建模和准确的预测。