基于国产FPGA的高速SS7信令研究与实现

高速SS7信令是一种在数字通信网中使用的公共信道信令技术,适用于无线和有线的公共交换电话网。现有高速信令解析方案可拓展性相对不足,在实际应用场景中扩展成本巨大,并且大都采用外国平台实现。随着国家信息系统软硬件平台对自主可控要求越来越高,文中提出一种基于国产高云FPGA的高速SS7信令解析方案。信令解析过程包括信令采集模块和信令过滤模块,分别对其进行了详细的介绍,并且解析信令的同时统计系统运行信息。相比现有方案,文中方案采用国产平台实现,满足自主可控要求,并对方案进行了模块化参数化设计,可以很容易地实现不同应用场景的扩展。最终设计实现了8路高速SS7信令的并发处理,经过实网测试验证,达到了预期的目的,并成功投入商用。

增强型海鸥优化算法及其在动态优化问题中的应用

近年来群智能优化算法因其原理简单且具有良好的全局寻优性能,在控制向量参数化方法的框架下,被广泛应用于化工动态优化问题的求解。为进一步提高化工动态优化问题的求解精度,提出一种增强型海鸥优化算法。该算法采用约束初始化思想来生成初始种群,引入动态收敛因子优化海鸥的攻击模式,以及将Levy飞行策略与动态收敛因子结合并应用到海鸥位置的更新过程,以增强算法跳出局部最优的能力。最后,将提出的改进算法应用于管式反应器的平行反应和批式反应器的优化求解,并与其他智能优化算法以及相关文献的优化结果进行对比分析。实验结果表明,增强型海鸥优化算法可以取得有竞争力的结果,算法具有较强的寻优性能。

基于输入轨迹参数化的间歇过程迭代学习控制

针对间歇过程的迭代学习控制问题,提出了一种基于输入轨迹参数化的迭代学习控制策略。根据最优输入轨迹的主要形态特征,将其参数化为较少量的决策变量,降低传统迭代学习控制复杂性的同时维持良好的优化控制效果。基于输入轨迹参数化的迭代学习控制策略能保持算法的简洁性和易实现性,在不确定扰动影响下逐步改善产品质量。对一个间歇反应器的仿真研究验证了本文方法的有效性。

一种求解最优控制问题的非均匀控制向量参数化方法

传统的均匀参数化方法在求解固定终端时刻最优控制问题时,不能精确地逼近最优控制轨迹。针对这一问题,提出一种非均匀控制向量参数化的数值解法。首先将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的优化参数;然后引入时间尺度因子,将非均匀参数化的最优控制问题转化为标准化时域上的均匀参数化问题;最后建立目标和约束函数的Hamilton函数,通过求解伴随方程计算梯度,采用序列二次规划方法获得数值解。针对两个经典的化工过程最优控制问题进行仿真研究,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

一类大时滞不稳定对象的PID控制器设计

针对工业过程控制中一类常见的一阶大时滞不稳定对象不易控制的问题,本文首先采用内模控制和控制器参数化原理,提出一种简单PID控制器的解析设计方法。然后引入一个调节参数,对PID控制器结构进行改进,参数的引入不仅没有改变控制系统的内稳定性,反而提高了系统的动态响应性能。最后分析了系统的鲁棒性能,得到了闭环控制系统满足鲁棒稳定性的充分必要条件。仿真实例结果表明,本文设计的控制器减小了控制系统的调节时间和超调量,而且系统具有很好的动态响应性能和鲁棒性。

离散LPV重复过程的鲁棒H_∞状态反馈控制

研究离散线性参数变化(LPV)重复过程的鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题。通过引入一个附加矩阵解除了系统矩阵与依赖于参数的李雅普诺夫函数之间的耦合,从而提出依赖于参数的解耦的鲁棒H∞性能判据。进一步,根据参数线性矩阵不等式技术导出鲁棒H∞控制器存在的充分条件,通过利用近似基函数和网格技术把相应的控制器设计问题转换成求解一个有限维参数线性矩阵不等式的凸优化问题。

湿法炼锌沉铁过程氧化速率优化控制

湿法炼锌沉铁过程针铁矿沉淀形成的条件要求苛刻,亚铁离子的氧化速率必须控制在合理的范围内才能保证溶液中的铁离子以针铁矿形式除去.本文在沉铁过程动态模型的基础上,根据针铁矿沉淀形成的条件和结合流程工艺要求,优化设定每个反应器出口的亚铁离子浓度,进而建立针铁矿法沉铁过程氧化速率优化控制模型.采用控制参数化方法将最优控制求解问题转化为非线性规划,通过状态转移优化算法求取最优的氧气和氧化锌控制率,以合理控制沉铁过程亚铁离子的氧化速率.仿真结果表明,优化控制模型计算所得的控制量不仅可以保证反应过程的氧化速率符合生成针铁矿沉淀的条件,而且可以稳定生产流程.

基于控制参数化的注塑工业过程最优反馈控制方法

本文针对一类典型的注塑工业过程系统,研究了注塑填充过程中产生的熔体流动速度最优跟踪控制问题,提出了一种基于控制参数化的计算最优反馈控制器设计方法以实现注塑过程中熔融聚合物流动前沿位移的最优跟踪控制,进而达到改善注塑零件性能的高效生产目标.首先,面向注塑工艺复杂生产过程建立了动态过程系统数学模型,提出了注塑机内部熔融聚合物流动前沿位置的动态最优跟踪控制问题;其次,设计了一种多级反馈控制律,通过控制参数化方法将控制反馈核进行了参数化表示,将控制器设计问题转化为一序列最优参数决策问题;然后,通过状态灵敏度方程分析方法,求解出了目标函数及约束条件关于决策变量参数梯度信息的显式表达式,并基于所提供的梯度信息结合序列二次规划算法进行了高效优化迭代求解;最后,通过实验仿真验证了本文所提出的最优反馈控制器设计方法的可行性和有效性.

一种求解最优控制问题的变时间节点控制向量参数化方法

控制向量参数化方法是求解最优控制问题的一种常用数值方法。它通过离散化控制时域,将控制向量近似地表示成一组参数化的函数。离散化后的时间网格通常是固定的,其划分会影响到最优控制问题数值求解的精度和效率。为了同时优化控制参数和时间网格节点,提出了一种时间节点可变的控制向量参数化方法。推导出了最优控制性能指标对时间参数的导数与对时间分段长度导数之间的关系,得到了性能指标的梯度表达式。用两个经典最优控制实例对所提出的方法进行了测试,结果表明所提出方法能够更好地逼近最优控制轨迹。

基于控制周期计算的锌液净化除铜过程优化控制

净化除铜过程是锌直接浸出冶炼工艺中硫酸锌溶液净化的第1个步骤,其效果直接影响着后续工序的正常进行以及最终锌产品的质量.本文针对除铜过程中控制周期与锌粉添加量不确定性,造成出口铜离子浓度波动大及锌粉浪费等问题,研究基于控制周期的除铜过程锌粉添加优化控制方法.首先通过分析反应器中氧化还原电位(oxidation-reduction-potential,ORP)与锌粉的时序变化关系计算除铜过程反应响应时间,然后分析响应时间的统计特性,从而确定锌粉控制周期.在确定控制周期的基础上,采用基于控制周期的固定节点控制参数化方法,从而将最优控制求解问题转化为非线性规划问题.最后,采用状态转移算法对该非线性规划问题进行求解.采集工业现场数据进行实验证明了该优化控制方法的有效性,为类似的净化过程的优化控制提供了新思路.

一种高效的快速近似控制向量参数化方法

控制向量参数化(Control vector parameterization,CVP)方法是目前求解流程工业中最优操作问题的主流数值方法,然而,该方法的主要缺点之一是计算效率较低,这是因为在求解生成的非线性规划(Nonlinear programming,NLP)问题时,需要随着控制参数的调整,反复不断地求解相关的微分方程组,这也是CVP方法中最耗时的部分.为了提高CVP方法的计算效率,本文提出一种新颖的快速近似方法,能够有效减少微分方程组、函数值以及梯度的计算量.最后,两个经典的最优控制问题上的测试结果及与国外成熟的最优控制软件的比较研究表明:本文提出的快速近似CVP方法在精度和效率上兼有良好的表现.

动态优化问题的瞬态自适应麻雀搜索算法求解

动态优化普遍存在于工业过程控制领域,是实现系统稳态与产值最大化的重要手段,应用并发展更加高效的动态优化方法逐渐成为了当前研究的热点。鉴于此,提出一种基于瞬态自适应麻雀搜索算法(TASSA)的动态优化问题求解方案。首先,分析了原始麻雀搜索算法的缺陷,为了提升全局勘探能力,引入瞬态搜索策略指导加入者的寻优过程;其次,采用随迭代而变化的惯性权重调节具体的搜索方式,增强了算法的动态适应能力,并通过九组基准函数的数值测试确认了改进策略的有效性;最后,采用时域等分的方式,在控制变量参数化(CVP)的框架下利用TASSA对三组典型的动态优化问题进行求解,对比不同文献中的方法,所提算法取得了更精确的结果。

基于PSO-控制变量参数化混合策略的间歇化工过程优化控制

控制变量参数化方法作为一种化工过程动态优化的梯度搜索算法,其求解效率过于依赖初始给定轨迹。目前初始轨迹一般都是设定在边界值或中间值,缺乏科学依据,从而大大影响了算法的收敛速度。针对这一问题,提出了一种粒子群优化(PSO)与控制变量参数化方法混合的策略,首先利用粒子群优化对间歇化工过程最优控制量进行求解,结果作为控制变量参数化方法初始给定轨迹,进行二次优化。双层优化的混合策略提高了控制变量参数化方法的收敛速度和粒子群优化算法的求解精度。将混合策略应用于两个间歇化工过程优化控制实例,仿真结果表明了该算法对求解化工过程动态优化问题具有可行性和有效性。

面向注塑工艺过程中的注射速度最优操纵混合优化控制方法

在注塑工艺过程中,注射速度控制是其重要环节之一,实现注射速度的快速可靠优化控制对于注塑产品的高效生产具有重要意义。该文针对一类典型的注塑装备中的伺服电机驱动恒泵液压系统,研究了注塑机工作过程中的注射速度最优跟踪控制问题,提出一种高效的基于控制参数化与粒子群优化相结合的混合智能优化控制方法,分别设计实现了开环最优控制器和状态反馈最优控制器,将控制器设计问题转化为一序列最优参数选择问题,实现了在给定时间内对所期望的注射速度跟踪控制的高效求解。最后通过实验仿真结果验证了所提出的混合优化控制算法对于求解注塑工艺过程中注射速度的动态优化问题的可行性和有效性。

运动控制器在丁字管加工机上的应用

开放式运动控制器为设计师提供了灵活的使用环境和方法，使设计师能设计出满足特殊需求的系统。使用开放式运动控制器开发的数控丁字管加工机，向用户提供了参数化编程方式，大大简化了用户的使用方法，降低了用户操作培训成本。

基于非均匀参数化的自由终端时间最优控制问题求解

针对自由终端时间最优控制问题,提出了一种基于非均匀控制向量参数化的数值解法.将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的控制变量.通过引入标准化的时间变量,原问题转化为均匀参数化的固定终端时间最优控制问题.建立目标和约束函数的Hamilton函数,通过求解伴随方程获得目标和约束函数的梯度,采用序列二次规划(SQP)获得数值解.针对两个经典的化工过程自由终端时间最优控制问题进行仿真研究,验证了所提出算法的可行性和有效性.