基于有限状态机的电网多源时空数据的区块链追溯方法研究

电网基础数据类型多、变化关系复杂,地理空间、时间周期跨度大,数据追溯困难,该文提出基于区块链技术的电网多源数据追溯方法。根据电网基础数据时空分布及数据流变动性特点,建立了基于区块链的多源数据追溯架构,研究了数据追溯依赖关系及溯源路径结构。提出了基于有限状态机模型的数据溯源的路径结构分析图,及路径构建算法,研究了多源时空数据区块的平行追溯方式。构建了基于有限状态机溯源路径的电网多源时空数据追溯优化流程,研究了多层次溯源数据区块时空序列关联性。工程实例表明,基于区块链、有限状态机可高效灵活追溯电网基础多源时空数据的完整可信分布序列。

基于有限状态机的次同步振荡在线监测与抑制策略

随着大规模风电接入电网,次同步振荡风险不断提高,现有研究提出的次同步振荡辨识指标不够全面,抑制方法或成本较高,或影响风电场有功输出。针对这一问题,本文对次同步振荡的在线监测方法与抑制措施进行分析,结合次同步振荡的启动门槛、功率振幅门槛、功率周期门槛和振荡次数门槛,提出一种基于有限状态机的次同步振荡在线监测方法及相应的抑制策略。该监测方法根据三相总瞬时功率的变化轨迹辨识次同步振荡的发生,感知次同步振荡的严重程度,并采取分阶段在转子侧变流器q轴、d轴附加阻尼控制器抑制次同步振荡。Simulink仿真结果表明,采取所提策略在不同串补度工况下均能准确辨识并抑制次同步振荡。

基于有限状态机的管道自爬行机器人研制

管道运输是长距离能源运输的重要手段,而管道内检测机器人在管道检测与维护中扮演重要的角色。针对现有管道内检测机器人存在的管道适应能力不足、难以爬升立管等问题,研制了一款可爬立管的管道内自爬行机器人,机械方面,传动齿轮箱与变径机构配合提高了机器人的通过能力。系统硬件方面,多种传感器配合提高了机器人的管道环境感知能力,在此基础上,基于有限状态机理论,提出了机器人管道内自主行进控制方法,机器人物理样机的实验表明:该机器人能够识别并通过长距离油气管道中各种不同的管道结构,对立管有较好的爬升能力,搭载检测设备能够高效的完成管道内检测任务。

基于有限状态机的三维平板织机故障快速诊断方法研究

针对三维平板织机传感器多,生产中传感器输入信号故障时故障诊断对检修人员要求高、诊断时间长等问题,提出了一种快速检测、准确定位的故障诊断方法。在有限状态机(FSM)控制模型上,新增超时报警函数,建立有限状态机诊断模型(FD_FSM),将复杂的并发关系网络转化为易于定位故障的顺序关系网络,构建了快速故障诊断的控制系统框架。通过读取PLC当前状态变量,从结构化编程的PLC源代码中提取对应的状态转换函数,分离显示操作码、操作数和实时值,根据指令执行状态定位输入故障的传感器。三维平板织机的提综开口控制试验表明,该方法能够实时检测故障和快速定位故障,故障恢复时间减少了75%,提升了三维平板织机的生产效率。

融合STPA及有限状态机的ADAS触发条件生成机制

现有高级辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)功能不断增多且系统复杂性不断提高,不可避免带来了预期功能安全(Safety of the Intended Functionality,SOTIF)问题。触发条件的识别与生成是预期功能安全活动中重要的一环,然而现有对触发条件识别仅借助系统过程理论分析方法(System Theoretic Process Analysis,STPA)进行分析,未充分考虑系统功能状态转换中存在的问题。本文以知识驱动的方式构建触发条件识别机制,将STPA及有限状态机(Finite State Machine,FSM)理论融合构建拓展型系统控制结构,针对拓展型控制架构及功能状态转换进行安全分析,根据系统存在的功能局限及人为误用,完成触发条件的识别、生成、规范化描述、分类及标签化。最后将本文提出的触发条件生成机制应用于集成式巡航辅助系统(Integrated Cruise Assistance,ICA),得到了该系统的触发条件及其分类,并将本文所提出的生成机制与现有相关触发条件生成方法进行对比分析,证明了本机制的实用性、可行性及有效性。

基于有限状态机的光储一体化能量管理系统

此处基于有限状态机(FSM)理论,根据光伏单元、电池单元和负载的运行状态以及峰谷电时段,研究了一种适用于光储一体化系统(PV-ESS)多模式运行的能量管理系统(EMS),并给出了PV-ESS的控制结构、工作模式以及FSM的设计实例。最后通过Matlab/Simulink仿真以及PV-ESS平台实验验证了EMS的有效性。

基于有限状态机的绝缘子检测机器人越障控制

为提升机器人的越障控制效果,提出基于有限状态机的绝缘子检测机器人越障控制方法。该方法首先对机器人具体结构展开分析,基于分析结果获取机器人控制系统动力学方程;结合有限状态机理论建立机器人越障时的各项参数状态集合,获取机器人越障姿态序列,建立机器人越障控制模型;再根据建立的越障控制目标函数,结合B样条曲线跟踪方法对模型实施求解,获取模型最佳越障路径规划结果,实现绝缘子检测机器人的越障控制。实验结果表明,使用该方法开展机器人越障控制时,控制方法的控制性能高、控制效果好。

基于有限状态机的航天器异常检测专家系统知识获取方法

面向航天器异常检测专家系统知识快速、准确获取需求,提出一种基于有限状态机(FSM)原理的“数据驱动+领域知识”融合获取方法。首先基于数据库中遥控指令、遥测参数、正常值范围等结构化数据,建立状态集、输入集、输出集;其次,将设备工况变化看作状态变量,以遥控指令、注入等事件为输入信号,建立遥测变化与状态迁移的映射关系,将“知识生成”问题转化为对状态转移函数的求解过程;最后,利用历史测试数据驱动有限状态机的状态转移求解模型,将得到状态转移函数集,生成可运行的知识。以中国空间站测控分系统遥测为例进行方法实验,实验结果表明,所提方法获取的异常检测知识可解释性强,且具有较强工程可用性,可为后续卫星工程任务检测知识获取提供参考。

基于有限状态机的数字化加工单元管控系统研究与应用

针对加工单元在数字化管控方面存在的设备管控与采集难、数字化程度低、系统响应慢等问题,以航天企业某单元为研究对象,分析单元业务流程,提出一种静态基础数据与动态业务数据分离的单元互联互通信息架构,构建面向硬件设备的数据通信模块,以实现多源异构设备的实时采集与封装。从响应式系统设计角度,引入有限状态机开展生产调度控制策略研究,分别以机器人和工件作为调度对象进行行为建模,结合面向对象方法,设计基于事件驱动的状态机程序结构。在此基础上,通过.NET相关技术,开发了面向单元全流程数字化管控的系统软件,并在生产现场验证了其有效性与可靠性。

基于有限状态机的煤矿辅助运输转载自动化控制分析

为了提高辅助运输转载的自动化控制效果,提高运输能力,本文提出了关于有限状态机下的一种煤矿辅助运输转载自动化控制设计方案,通过对煤矿辅助运输系统工作原理以及框架设计的阐述,在结合有限状态机模型构建的基础上,对具体设计要点进行概括总结,最后通过机械臂抓取实验进行测试验证,实验结果表明,机械臂平均成功率在85%以上,具有良好的稳定性与准确性。

基于有限状态机的代客泊车决策规划系统研究

针对当前代客泊车研究中对泊车规划起始点的位姿要求较高的问题,提出一种基于分层有限状态机的代客泊车系统决策方法,设计车辆上层功能状态机与下层行为状态机,根据车辆所处环境与定义规则,建立车辆各行为状态之间的逻辑切换关系,完成车辆代客泊车与定点召回功能。为确保车辆在进入泊车状态前处于不确定状态与位姿的情况下,针对垂直车位完成车辆泊入路径的规划,采用多段路径规划,同时对行车与泊车切换区域进行计算,保证车辆在不同位姿情况下,均可以规划出泊车路径。最终通过实车试验,验证了该代客泊车系统方案的可行性与可靠性。

基于有限状态机的预期功能安全危害识别方法

针对自动驾驶系统危害与场景不可分割的特点,提出了一种基于有限状态机模型(FSM)的整车级预期功能安全危害识别方法。首先,明确危害事件组成要素;其次,将自动驾驶系统抽象为有限状态机模型以明确车辆状态和运行环境;最后,通过识别车辆状态与运行环境的冲突情况,系统性识别自动驾驶系统预期功能安全危害事件,减少对专家知识的依赖。为验证所提出方法的有效性,在某SAE L3级自动驾驶汽车上应用了该方法进行危害识别。结果表明,相较于系统理论过程分析(STPA)方法,有限状态机模型包含更加详细且系统化的环境信息,且由有限状态机模型直接输出危害事件要素,提高了危害识别的系统性。

基于有限状态机的三电平逆变器双矢量模型预测控制策略

针对三电平逆变器使用有限集模型预测控制策略时,存在电流谐波大、对微控制器运算能力要求高、多目标优化复杂及输出矢量切换受限等问题,提出一种基于有限状态机的双矢量模型预测控制策略。首先,采用有限状态机来描述有限的控制集和受限的矢量切换,并以此作为三电平逆变器运行的基础,从而避免过大的相电压和线电压跳变;然后,提出一种适用于该有限状态机的简化控制集方法,使得候选矢量的数量不超过5个;继而,结合直流侧电容电压平衡控制,确定最优双矢量组合,且无须进行多目标优化;最后,计算双矢量的占空比,进一步降低输出电流的谐波。仿真和实验结果验证了所提策略的良好性能。

基于有限状态机的车间逻辑建模与仿真研究

离散型制造常见于飞机、船舶、电子设备、汽车制造等行业,为保证离散制造车间建模与仿真过程的正确性和灵活性,提出了一种面向离散制造车间生产过程的逻辑建模与仿真方法。基于离散事件建模理论与有限状态机理论,将离散制造车间中关键元素的属性与行为抽象为统一形式化的逻辑模型,通过类继承的方式实现了各种元素的功能;设计了一种针对统一模型的生产过程仿真算法;开发了二维图形化的逻辑建模与仿真原型系统,以某汽车涂装生产车间为例,与商业软件Plant-Simulation开展实验对比。实验结果表明:该方法有效且可行,对离散制造行业生产过程模拟具有参考价值与意义。

基于有限状态机的电力实时调度防误控制方法

传统的电力实时调度防误控制方法在实际应用过程中难以对电网中状态转移的过程进行模拟和描述,导致在进行实时调度的过程中容易忽略错误信息,影响实际的调度进度。设计一种基于有限状态机的电力实时调度防误控制方法,建立调度防误控制总体架构和基于有限状态机的调度防误模型,最后生成使用电力网络的实时调度防误控制规则,完成基于有限状态机的电力实时调度防误控制方法的设计。算例分析结果表明,在不同的错误调度信息下,与传统调度防误控制方法相比,该设计方法能够精准找出调度信息的错误位置,防误控制性能更好。

辅助动力装置多级嵌套有限状态机控制方法

对辅助动力装置的控制实现采用多级嵌套有限状态机方法,可以兼顾电子控制器自身的工作状态与辅助动力装置不同的使用场景及运行状态,并对电子控制器工作模态进行离散化处理。与传统方法相比,该方法提高了系统的可扩展性,针对不同的控制模态自适应制定相应的控制策略,可以满足不同工况下的控制需求,降低了控制策略的复杂性,同时提高了电子控制器软件的模块化设计程度和系统的可靠性。运用辅助动力硬件在回路仿真系统对该方法进行验证,结果表明该方法可以保证辅助动力装置稳定、可靠的运行。

基于有限状态机的航电显控系统仿真

针对当前飞行训练模拟器中航电系统显控逻辑仿真软件开发困难、可维护性差的问题,提出一种将显控逻辑判断与显示画面仿真独立设计的模块化、松耦合的显控系统功能仿真思路。根据显控系统交互式、多输入多输出的时序逻辑决策特点,基于有限状态机(finite state machine,FSM)理论构建显控逻辑仿真模块,并应用Simulink/Stateflow进行实现。结果表明:该设计思路结构合理,开发过程直观,程序可维护性、可移植性强,有利于提高显控逻辑仿真度和开发效率。

基于有限状态机的平滑航迹指令生成器设计

在空中加油近距对接段,加、受油机距离较近,且极易受到气流扰动等外部因素影响,受油机使用常规航迹指令进行跟踪控制时容易造成舵面偏转剧烈,从而引发安全事故,针对上述情形,重新定义加、受油机间关键相对位置及其状态转换逻辑,同时设计三种受油机的应急机动动作增加对接过程的安全性,之后采用有限状态机通过三次多项式拟合的方式对航迹进行平滑处理,并使用仿真工具软件可实现在空中加油近距对接段各状态间的安全逻辑转换,通过使用该指令生成器能够快速、稳定、安全的实现整个近距对接任务。

基于有限状态机的调度派车决策支持方法

自动化集装箱码头效率的瓶颈是岸边集装箱起重机,岸边集装箱起重机的持续作业是提升自动化集装箱码头效率的关键所在,而其是否能持续作业的关键因素是交互的水平运输设备(以自动导航小车为例)是否停靠到交互点。文中以有限状态机原理为基础,阐述一种用于调度选车的决策支持方法。与仅考虑自动导航小车数量的需量方法不同,文中所述方法在考虑自动导航小车数量的同时还引入了时间因素,更能适应岸边集装箱起重机主小车的连续作业可能中断的特点。

基于扩展有限状态机测试中测试输入数据自动选取的研究

扩展有限状态机 (EFSM )模型是有限状态机 (FSM )模型的一个扩展 ,它在FSM模型的基础上增加了变量、操作以及状态迁移的前置条件 ,通过EFSM我们可以更加精确地刻画软件系统的动态行为 .基于EFSM的测试可以应用到许多领域 ,因此具有重要的研究价值和实际意义 .许多研究人员已经提出了基于FSM测试的测试输入序列的构造方法 ,但基于EFSM的测试与FSM相比由于变量和状态迁移的前置条件的引入 ,增加了构造其测试输入的复杂性 .我们认为基于EFSM测试的测试输入应该包含两个部分 :即测试输入序列以及该输入序列上包含的输入变量的确定值 (测试输入数据 ) .手工选取这些测试数据的工作十分繁琐 ,极大地增加了测试的花费 ,因此自动选取这些测试数据可以大大提高实际测试工作的效率 .该文提出一种基于EFSM测试的测试数据自动选取方法 ,该方法利用两个关键的步骤 :①区间削减和②分段梯度最优下降算法来自动选取测试数据 .实验表明利用该方法可以自动选取大部分的测试数据 ,并且收敛速度较快 ;在某些无法得到确定解的情况下 ,区间削减也可以为测试人员提供一个较小的输入变量取值区间 ,方便了测试人员从中手工选择测试数据 .