Control-Net网络技术在污水处理厂的应用

Control -net网络是一个开放的、高速的、确定性的工业局域网,用于传输对时间有苛刻要求的信息,为对等通信提供实时控制和报文传送。可实现PC机、控制器、操作界面设备、I/O模块等不同设备间的联网通信。网络成功地应用在多种工业自动控制系统上。

基于模糊神经网络的微电网荷储协调智能控制方法

针对传统比例-积分-微分(proportional integral derivative,PID)控制和模型论控制方法难以应对新型电力系统背景下微电网面临的运行场景复杂多变的问题,提出了基于模糊神经网络的微电网荷储协调智能控制方法。首先确定了微电网模糊控制输入及输出变量,以平抑净负荷波动及减少储能充放电频次为目的,将微电网控制经验总结成模糊规则表,采用神经网络深度学习算法修正模糊控制模型的隶属度函数中心、宽度和输出权重来提高模型的自适应能力,从而制定了可调控负荷和储能的功率控制系数;进而针对模糊神经网络控制输出的负荷调控需求量在各可调控负荷间分配的问题,提出了基于灵活性供给指标排序的负荷调控优先级选择方法,最终完成了微电网系统储能单元和可调控负荷控制策略的制定。某典型微电网系统算例仿真结果表明,所提方法制定的各可调控负荷与储能控制策略能在避免储能频繁和过度充放电的同时,在并网状态下有效减弱并网功率对上级电网造成的随机扰动,在孤岛状态下能够有效平抑系统功率波动,提升系统运行稳定性。

追肥处理+防虫网对青瓜-豇豆轮作土壤养分及豇豆品质性状的影响

为保障豇豆质量安全,提高豇豆种植产量,同时改良产地土壤,在搭建白色防虫网条件下于青瓜-豇豆轮作土壤分别施用复合肥和酸性土壤改良肥追肥,比较分析2种不同追肥处理对网内土壤养分和网内外豇豆品质性状的影响。试验共设网内试验区和对照区、网外试验区和对照区4个小区。各小区面积统一为60 m^(2),单因素随机区组设计。结果表明,酸性土壤改良肥追肥处理的试验区土壤和复合肥追肥的对照区土壤pH均下降,分别下降0.44和0.61。网内试验区土壤有机质、速效氮、速效钾含量(w,后同)分别比试验前增加了2.56 g·kg^(-1)、42.37 mg·kg^(-1)、48.87 mg·kg^(-1),相对增加12.37%、34.20%、20.34%,有效磷含量(w,后同)比试验前降低3.98 mg·kg^(-1),相对降低1.95%。酸性土壤改良肥追肥处理的网内外豇豆商品荚率、荚果长、荚横径、单荚质量均高于复合肥追肥处理。两种追肥处理的网内外豇豆产品品质检测结果表明,网内外试验区豇豆商品荚率差异显著,而可溶性总糖、蛋白质、维生素C含量与对照区差异不显著,各处理豇豆脂肪含量均相同。综上,豇豆的综合性状以酸性土壤改良肥追肥处理更佳。

基于防虫网+的热区豇豆病虫害生态调控策略

豇豆是海南重要冬季瓜菜之一,生产受蓟马、斑潜蝇和枯萎病危害严重。目前海南豇豆病虫害防控主要依赖于化学农药,使得蓟马等抗性增强、农药残留超标,当地环境生物多样性受影响。对海南豇豆病虫害的现状及其防控中技术单一、滥用农药等问题进行分析,并提出了功能植物的引入、景观设计优化、农业管理的改进以及生物防治与科学用药4项主要生态调控技术,提出了具体的实施方案,为海南豇豆种植业的可持续发展提供科学指导和实践依据。

基于改进条件生成对抗网络的可控场景生成方法

可再生能源发电具有较强的随机性和波动性,为实现高效可靠的场景建模,提出一种基于改进条件生成对抗网络的可控场景生成方法。提出基于条件生成对抗网络的场景生成框架,结合Transformer的全局注意力机制以及常规卷积和深度可分离卷积的局部泛化机制,设计适用于提取可再生能源发电不同维度特征的网络结构;利用条件生成对抗网络模型建立低维气象特征隐空间和高维可再生能源发电数据之间的映射关系,提出一种可控场景生成方法,并建立随机场景生成、场景约减、极端场景生成和连续日场景生成4种生成策略。基于实际光伏、风电数据和气象数据的仿真结果表明,所提模型与方法能够有效学习可再生能源发电的随机性、时序性、波动性及空间相关性,实现对不同策略下场景的可控生成。

基于CLPN的系统安全性分析方法

随着安全性攸关系统的智能化、自动化发展,系统规模和复杂度急剧增加,传统基于链式/树式安全性因果模型的安全性分析方法在非线性致危因素、非失效致危因素分析方面存在很大的局限性,现代基于系统理论的安全性因果模型虽然在航空航天、核电能源等多个领域得到有效性验证,但目前该类方法尚缺乏严格统一的分析步骤和自动化分析工具。为此,提出复杂系统控制过程的建模工具——控制逻辑Petri网(CLPN),对控制过程中的活动及其之间的交互影响关系进行形式化描述,并对系统CLPN模型的可达图进行失效扩展,在不影响安全性分析的前提下尽量避免因失效事件建模造成的分析模型规模激增。基于CLPN模型,以系统理论事故模型与过程(STAMP)系统安全性因果模型危险因素分类为标准,在可达性分析的基础上对作为系统致危因素的危险控制活动进行探索,实现系统安全性的自动化分析。最后,通过实例分析和方法对比,对所提方法的可用性和有效性进行验证。实验结果表明,基于CLPN的系统安全性分析方法在结果完备性和分析效率方面具有较大的优势。

基于最大净功率输出的PEMFC阴极供气系统优化控制研究

通过建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极供气系统数学模型,分析空气压缩机电压和背压阀开度对系统净功率输出的影响;针对负载电流变化,研究PEMFC系统对应的最优过氧比和最优阴极压力,建立最大输出净功率-过氧比-阴极压力寻优表;考虑过氧比和阴极压力之间的耦合关系,基于辨识出的传递函数矩阵,设计针对空气压缩机电压和背压阀开度的前馈解耦控制器,优化氧气供给和压力控制,并进行相应的仿真验证。结果表明,所提解耦控制器能有效减小过氧比和阴极压力之间的耦合影响,在实现最大净功率闭环控制的同时,具有更快的响应速度和更小的超调量。

黄土高原地区生态脆弱性的空间分布格局及与其控制因子关系的一致性

生态脆弱性评估主要包括综合指标法和单一指标法,但有关两种方法评估结果的一致性尚缺乏系统性的量化研究。以我国典型生态脆弱区———黄土高原为例,基于依据“暴露⁃敏感性⁃适应力”模型框架的综合指标法和以生态系统净初级生产力为指标的单一指标评价法,定量评估了生态脆弱性的空间分布格局及与其控制因子关系的一致性。结果表明:(1)两种方法得到的生态脆弱性分布格局整体类似,中度及以上等级生态脆弱区面积占总面积的58%—63%,且呈现向西北递增的趋势;(2)像元尺度上,虽然两种方法估算的生态脆弱性指数显著正相关(r=0.80,P<0.001),但近一半像元(45%)的脆弱性等级存在差异,主要表现为单一指标法估算的生态脆弱性程度比综合指标法高一个等级,尤其在植被生产力相对较高的区域;(3)地理探测器模型分析表明,两种方法估算的生态脆弱性格局与驱动因子的关系整体一致,气候湿润程度与植被覆盖度均为主控因子,且年降水量和植被覆盖度的双因子增强交互作用具有最高的解释力,其对两种方法估算生态脆弱性格局的平均解释力高达85%。研究结果强调了两种方法评估生态脆弱性格局的一致性,但在植被较好区域可能存在一定差异。考虑到综合指标评估法存在指标计算复杂和结果年际波动大等问题,单一指标法可能是评估生态脆弱性分布格局更快速有效的方法。

基于多维泰勒网的欠驱动AUV双闭环姿态反步控制方法

该文针对欠驱动水下机器人(AUV)在水下动态对接时同速跟踪的姿态控制问题展开研究,设计了一种基于多维泰勒网的欠驱动AUV双闭环姿态反步控制方法。基于多维泰勒网的跟踪函数,设计内环多维泰勒网控制律,调整欠驱动AUV姿态角的变化速度,保证对接的精度。利用反步法设计外环反步控制器,调整欠驱动AUV的姿势角,使其航向实时跟踪动态变化的回收船位置,以提升复杂水文环境下对接的成功率。仿真结果表明,该文设计的方法能够实现欠驱动AUV姿态角与调整速度的精确控制,在外部水流扰动环境下具有较好的动静态跟踪能力,具有较高的一次对接成功率。

SSPN-RA:基于SS-petri网的工业控制系统安全一体化风险评估方法

随着信息化与工业化的融合不断加深,工业控制系统中信息域与物理域交叉部分越来越多,传统信息系统的网络攻击会威胁工业控制系统网络。传统的工业控制系统安全评估方法只考虑功能安全的风险,而忽略了信息安全风险对功能安全的影响。文中提出一种基于改进petri网的工业控制系统功能安全和信息安全一体化风险建模方法(Safety and Security Petri Net Risk Assessment,SSPN-RA),其中包括一体化风险识别、一体化风险分析、一体化风险评估3个步骤。所提方法首先识别并抽象化工业控制系统中的功能安全与信息安全数据,然后在风险分析过程中通过构造结合Kill Chain的petri网模型,分析出功能安全与信息安全中所存在的协同攻击路径,对petri网中功能安全与信息安全节点进行量化。同时,通过安全事件可能性以及其造成的各类损失计算出风险值,实现对工业控制系统的一体化风险评估。在开源的仿真化工工业控制系统下验证该方法的可行性,并与功能安全故障树分析和信息安全攻击树分析进行对比。实验结果表明,所提方法能够定量地得到工业控制系统的风险值,同时也解决了功能安全与信息安全单一领域分析无法识别的信息物理协同攻击和安全风险问题。

车车通信移动授权的功能建模及性能分析

车车通信列车运行控制系统中移动授权的生成对城市轨道交通运营效率有着较大的影响。通过分析车车通信列车运行控制系统中移动授权的生成过程及性能,建立基于有色Petri网(colored Petri net,CPN)的车车通信移动授权信息交互的模型,进行性能分析。研究移动授权生成过程中端对端通信传输时延的延时概率,根据不同信道质量下统计传输时延的平均值,计算移动授权完成的成功率。分析结果表明,基于车车通信的列车运行控制系统移动授权的生成过程,符合地铁长期演进(long term evolution for metro,LTE-M)系统端到端延时时间不大于150 ms的概率不小于98%,时延随着信道质量的下降而增加。

基于语义分割网络的植保机器人视觉伺服控制方法

为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线提取算法获取导航路径,并利用卡尔曼滤波对主导航线几何参数进行平滑处理,有效抑制了不平整地面导致的机器人运动颠簸与视觉图像测量噪声引起的导航参数波动。继而构建机器人前轮转向、后轮差速的阿克曼运动学模型;在图像空间坐标下设计纯追踪控制器实现植保机器人的伺服运动控制。大田环境下的现场实验结果为:总体横向偏差为0.092 m,验证了本文方法的有效性。

基于改进的U-Net网络模型的叶片病害检测

为了满足作物病虫害绿色防治对病虫害程度检测的需求,设计了一种改进的U-Net网络模型用于作物叶片病虫害程度的检测。首先,选择ResNet50网络作为模型的主干网络,借助迁移学习来提升训练收敛速度和降低计算成本。其次,引入注意力机制对U-Net网络的各层特征提取和融合进行优化,以提高网络模型接收关键信息的能力。实验结果表明,改进的U-Net512网络模型具有最优的检测性能,平均检测精度达到90.14%,平均绝对误差为276.3。通过分析模型不同采样深度下的各层特征图发现,注意力机制的引入使网络模型能够获取并融合叶片整体特征和病害区域特征两个维度的信息,进一步提升模型检测性能。这种方法不仅能够有效地检测作物叶片的病虫害程度,而且具有较高的准确性和可靠性,有助于实现作物病虫害的绿色防治。

空调温控负荷集群参与光伏消纳的潜力评估与互动框架

空调温控负荷集群作为当下最具调节潜力的需求侧响应资源之一,在削峰、填谷、分布式光伏消纳和电网调控中将发挥重要作用。因此,提出一种电力市场环境下,基于数据驱动和深度置信网络的空调温控负荷集群参与分布式光伏消纳的可调节潜力评估与互动框架。首先,利用数据驱动构建了基于深度置信网络的可调节潜力评估模型,实时输出温控负荷集群的可调节潜力;其次,考虑功率调整量在一定范围内变化的前提下,构建基于深度置信网络的需求互动模型,对温控负荷集群进行实时温度调控。最后,以冀北地区某10kV馈线作为实际算例进行分析,结果表明:所提框架能够充分利用空调温控负荷集群的可调节潜力,参与分布式光伏的消纳。

基于Diffusers框架的电商产品图制作方法研究

基于Diffusers框架与Control Net网络,文章开发并实现了服装产品图的制作流程,将Segment Anything与Grounding DINO结合,实现了自动分割衣服蒙版。将Semantic Segmentation与ViTmatte结合,实现了对皮肤的精细化分割。文章使用大模型的低秩适应实现了对图像风格的微调,利用Ultralytics框架,结合Diffusers提出了一种图像修复方法。将生成图与原图对比,实验结果表明:将Diffusers与Control Net网络结合,能够实现模特替换与背景替换,该方法可以为用户提供衣服上身的参考,降低商家的产品图制作成本。

基于Petri网的柔性装配系统的鲁棒控制

该文集中讨论了拥有不可靠柔性装配系统(Flexible Assembly System,FAS)的鲁棒死锁控制问题,确保当故障资源恢复后系统应恢复正常生产而不会出现堵塞现象,即不仅可以在无故障资源的情况下使系统远离死锁,而且还能在有不可靠资源时保证系统的顺利生产。首先,建立拥有不可靠资源FAS的Petri网模型,模拟整个系统的运行情况和资源的故障与恢复;其次,根据系统的控制目标,通过提出的进程可被推进算法和改进银行家算法设计了一种满足鲁棒性的死锁避免策略;然后,利用两个例子验证所设计的鲁棒控制策略的有效性;最后,对比实验结果表明,所提出的死锁控制策略所得到的可达标识数为30710个,显著多于其他论文的策略,在可允许性上具有一定优越性。

铁路智能电子移动信号牌和控制系统研究

针对目前铁路工程中需作业人员在非天窗时段进入护网更换移动减速信号牌为机车司机提供限速信息,从而存在安全隐患的问题,论文提出研发一种铁路智能电子移动减速信号牌和控制系统,对其外观、显示系统、控制系统以及杆体进行了设计,从而实现远程控制切换限速值,减少作业人员的工作量,以及人身、行车、施工安全隐患。

多模式融合的武器目标分配系统模型设计

目标分配是指挥控制流程中的核心环节,分配模式的优化对于提升防空反导作战能力具有重要意义。为提高防空反导目标分配的鲁棒性、适用性以及博弈对抗性等作战性能,以应对当前复杂多变的战场环境,本文提出建立多模式融合的目标分配体系结构,对商用订单式的服务模式进行适应性改进,将“派单”“抢单”“抢派单融合”三种模型改进定义为军事模型;通过使用美国国防部体系结构框架(Department of Defense Architecture Framework,DoDAF)建立“他分配”“自分配”“他分配与自分配结合”的新型目标分配体系结构;引入Perti网模型,构建并分析Petri网模型的可达图,通过仿真实验平台,构建复杂作战场景,验证了分配策略机制的可行性。结果表明三种策略各具优势,本文设计的多策略结合在匹配时间、成功率以及效用值方面相较传统的单一策略具有较大优势。

基于掘锚一体机的快速自动铺网技术研究

传统铺网作业高度依赖人工,不仅劳动强度大、安全隐患高,而且效率低下,成为制约采掘平衡的重要因素。为实现煤矿井下机器人标准化铺网,通过引入自动化、智能化技术,提升铺网作业效率,减轻工人劳动负荷,增强作业安全性,进而促进煤矿生产的高效、绿色、可持续发展。研究采取了仿真与试验相结合的方法,基于井下特殊环境和作业特点,设计了一种辅助掘锚一体机铺网作业的遥控机械手结构。该结构采用七轴关节型机械臂,搭配顶部抓手,以实现锚网的多角度、高精度铺设。此外,利用先进的计算机仿真技术,对机械臂的动力学性能、运动轨迹规划及受力特点进行分析,通过迭代优化机械臂的结构设计和控制算法,确保其在复杂井下环境中的稳定性和可靠性。同时,针对机械臂的运动控制,开发了一套自适应调整策略,使机械臂能够根据实际工况(如巷道形状、锚网材质等)自动调整运动参数,实现精准、高效的铺网作业。结果表明:自动化铺网设备显著提高了铺网作业的效率,相较于传统人工铺网方式,效率提升超过20%。通过自动化作业,实现了减员33%以上的目标,有效缓解了煤矿井下人力资源紧张的问题。大幅降低了工人的劳动强度,减少了高难度登高作业,降低了工伤风险,劳动强度降低超过80%。同时,自动化铺网过程减少了人为操作失误的可能性,显著提升了作业安全性。未来,随着技术的不断迭代和完善,该技术有望在煤矿智能化建设中发挥更加重要的作用,推动煤矿生产向更加安全、绿色、高效的方向发展。

大型场区光伏组件安全质量控制

光伏组件作为大型光伏场区中的关键工程,其安全质量至关重要。论文首先对该类型光伏场区施工质量影响因素进行分析与识别,并从光伏组件安装倾角和表面压力的角度对光伏组件的安全质量控制进行分析,根据分析结果发现光伏组件的辐照量与安装倾角并非呈现单一的线性关系,在同一安装倾角下随着风速的增大,光伏组件的表面压力也在随之增大,最后针对大型场区光伏项目在施工中容易出现的问题提出相应控制措施。