基于控制器局域网络技术的火电厂电气监控系统设计

随着电力行业的快速发展,电气设备在火电厂中发挥着越来越重要的作用,火电厂电气设备的安全稳定运行对保障电力供应具有重要的意义。文章基于控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)技术,设计了一种适用于火电厂电气监控系统的解决方案。该设计利用CAN实现气设备之间的高效通信和数据传输。CAN作为通信媒介,连接各个电气设备,包括发电机、变压器、开关设备等。通过这些设备可以实时传输监测数据和控制命令,从而实现对电气设备的实时监控和控制,提高火电厂电气监控的可靠性、实时性以及安全性。

一种车载控制器局域网络入侵检测算法及硬件加速

控制器局域网(controller area network,CAN)总线协议广泛应用于车辆系统,是一种高效的标准总线,可实现所有电子控制单元(electronic control units,ECUs)之间的通信.然而,CAN总线由于缺乏安全防御功能,很容易受到攻击.针对车载入侵检测提出一种自注意力机制(self-attention mechanism,SAM)增强的网格型长短时记忆(grid long short-term memory,Grid LSTM)网络,称为SALVID.SAM可以增强针对CAN总线的攻击行为特征,Grid LSTM可以有效提取时序数据的深度特征.通过从实际汽车中提取的正常CAN数据生成5个攻击数据集,包括拒绝服务(denial of service,DoS)攻击、模糊攻击、欺骗攻击、重放攻击和删除攻击,比较了具有不同模型深度的各种模型的性能,结果表明,在检测CAN总线攻击方面,SALVID具有最佳性能.该模型可以识别带有小批量特征的攻击,整体检测准确率为98.98%,这在以往的研究中是很难做到的.还设计并实现了基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)嵌入式平台的SALVID模型,并基于训练好的模型使用并行优化和量化来加速计算.实验结果表明,即使有一定程度的量化,SALVID仍然表现出98.81%的高检测准确率和1.88 ms的低时延.该研究为设计高性能实时车载入侵检测系统提供了一种新思路.

局域网在中试试验装置控制系统的应用

详细介绍了中海油材科院如何利用局域网解决中试试验装置分散控制的难题。通过建立局域网,将不同品牌控制系统和通信方式集中融合到一个中心控制室,成功解决了分散监控的问题,并提高了自动化控制水平。局域网的成功应用对小规模、多台套中试试验装置及实验室设备实现集中控制、信息共享具有极好的推广和借鉴意义。

基于局域网监控的风冷散热器集中控制系统应用

为了满足内燃机模块化、集成化、自动化的发展需求,将内燃机的冷却水温度控制在更优的工作范围内,同时提升产品使用舒适度,对风冷散热器进行了控制系统的模式分析,并设计了基于局域网监控的风冷散热器集中控制系统。最后,通过试验验证了集中控制系统的应用效果。试验结果表明:集中控制系统通过模块化、集中化的控制设计,能够根据内燃机的温度控制要求,精准高效地控制风冷散热器的切入和切出,实现自动启停。集中控制系统可以通过以太网通讯实现局域网监控,通讯数据实时性高,能够将温度控制在目标温度的±2℃以内。

基于局域网的人工智能安全信息访问控制系统设计

近年来,受到网络环境复杂化、多元化变革的影响,局域网系统的运行安全性与稳定性遭受了严重威胁。为解决局域网安全隐患问题,文章以人工智能技术中的克隆选择模糊聚类算法为切入点,设计了一种适配于大部分局域网应用场景的信息安全访问控制系统。最终测试结果表明,在局域网环境中应用该系统能够有效检测出各类风险隐患,其中系统对内部用户的违规行为的捕捉精准度更是能够达到90%以上,并且对各类信息的检测与处理效率较高,最高每秒可以处理2 500条消息,具备持续研究与应用、推广的价值。

采摘机器人机械手避障方法研究——基于遗传优化和模糊PID控制器

为了提高采摘机器人机械手移动的自动化程度,使其在移动过程中有效避开障碍物,将基于PID控制器的避障系统引入到了机械手的设计上,并采用遗传算法和模糊算法对控制器进行了优化,提高了机械手移动的准确性和平稳性。模拟采摘机器人机械手的作业环境,对机械手的避障功能进行了测试,结果表明:机械手可以成功躲避障碍物,且采用遗传和模糊算法优化的机械手具有更高的移动平稳性,对于提高果实采摘效率和质量具有重要的作用。

一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计

这里提出了一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计,以提高电液位置伺服系统的控制准确度。从电液伺服系统的构造出发,分析了其组成结果与工作过程。以外界输入电压为依据,求取了滑阀的动力学模型,通过液压缸两个子缸压力差值形成的负载压力,计算出了滑阀动态运动时产生的流量,并通过负载压力得出了负载的位移平衡方程,进而以滑阀位移、负载位移及输入电压等系统的状态参数,获取了电液伺服系统的动力学模型。引入超螺旋控制器和广义超螺旋控制器的一般表达形式,以输入电压误差及负载位移误差为依据,构造了系统的滑动面函数,并将滑动面函数的导师与超螺旋控制器相结合,构造了基于超螺旋控制器的滑模控制器,为了提高系统的收敛速度,在基于超螺旋控制器的滑模控制器的基础上,借助广义超螺旋控制器,构造了高阶滑模控制器,以对电液位置伺服系统进行控制。实验结果表明,所提算法不仅具有较好的响应速度,而且对电液位置伺服系统的控制准确度较高,在对目标轨迹跟踪时,所提方法比模糊干扰观测器方法的跟踪准确度提高了33.11%。说明所提方法对电液位置伺服系统具有较好的控制性能。

基于激光传感器的农业机械控制器设计

针对当前农业机械控制器对农业机械器件控制能力较差,导致农业机械设备存在换挡异常与平衡性较差的问题,提出基于激光传感器的农业机械控制器设计研究。先选用拿度DPE-10-500激光测距传感器为控制器的数据测量设备,对中央控制模块展开优化。然后设定传感器测量距离与角度,使用圆拟合算法对测量数据进行修正。最后根据激光测量结果,以PID控制器为基础,构建自适应神经模糊控制器,对农业机械设备进行控制测试。测试结果表明:此控制器可按照预设要求完成机械设备的换挡,对机械臂为位置控制误差最大仅为0.58 cm,智能平衡开启状态时,其偏离最大角度仅为1.6°,偏离最大幅值仅为31 cm,极大提升了设备的调试位置精度及平衡性,进一步提升农业机械设备的应用效果。

一种移动感知的太赫兹无线局域网定向MAC协议

现有太赫兹无线局域网定向MAC(Medium Access Control)协议中,节点移动情况下PNC(PicoNet)发送beacon帧时存在部分控制字段浪费、CTAP(Channel Time Allocation Period)中PNC与DEV(Device)进行波束赋形开销偏大等问题。为此,提出了一种移动感知的太赫兹无线局域网定向MAC(Mobility-aware Directional MAC,MA-MAC)协议。该协议采用基于卡尔曼算法的节点扇区预测机制对移动节点的扇区范围进行迭代预测,采用基于DEV扇区预测的beacon帧内容填充机制对beacon帧中时隙分配字段进行填充,采用基于节点扇区预测的快速波束赋形机制使得PNC与DEV之间波束赋形操作简化。通过仿真验证,与基于IEEE 802.15.3c的太赫兹无线局域网定向MAC协议和现有协议进行对比,MA-MAC协议下网络吞吐量得到了提升,网络平均时延、网络整体控制开销得到了改善。

基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略

由于电力电缆的电容效应,海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象,造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置,在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型,基于该模型分析了谐波谐振放大的原因;随后,采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式,推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性,设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压,从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明,所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压,改善电能质量。

基于自发数据传输的高效双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

针对现有的双局域网(LAN)太赫兹无线局域网(Dual-LAN THz WLAN)相关介质访问控制(MAC)协议中存在的某些节点会在多个超帧内重复发送相同的信道时隙请求帧以申请时隙资源以及网络运行的一些时段存在空闲时隙等问题,提出一种基于自发数据传输的高效MAC协议——SDTE-MAC(high-Efficiency MAC protocol based on Spontaneous Data Transmission)。SDTE-MAC通过让各节点都维护一张或多张时间单元链表,使各节点与其余节点在网络运行时间上达到同步,从而获悉各节点应该在信道空闲时隙的什么位置开始发送数据帧,优化了传统的信道时隙分配和信道剩余时隙再分配的流程,提高了网络吞吐量和信道时隙利用率,降低了数据时延,能够进一步提升双LAN太赫兹无线局域网的性能。仿真结果表明,网络饱和时,相较于AHT-MAC(Adaptive High Throughout multi-pan MAC protocol)中的N-CTAP(Normal Channel Time Allocation Period)时段时隙资源分配新机制以及自适应缩短超帧时段机制,SDTE-MAC的MAC层吞吐量提升了9.2%,信道时隙利用率提升了10.9%,数据时延降低了22.2%。

融合主动减振的增程混动系统动力域控制器开发

针对增程混动系统的扭转振动问题,开发了一种基于多核单片机的动力域控制器,集成了整车控制、APU系统控制、发动机控制和电机控制的软硬件,在多核任务分配和核间协调的基础上,通过电机相位和发动机相位同步算法,利用矩形波进行扭矩补偿,实现了主动减振功能。试验结果表明:利用该控制器,恒转速倒拖工况发动机转速波动范围可以减少79.7%;倒拖起动工况和自由停机工况共振时,第一阶次频率分量的幅值降幅约42.9%。

永磁同步电机新型趋近律滑模控制器设计

针对传统指数趋近律因函数不连续性引起抖振、趋近速度与抖振抑制之间无法同时满足高性能控制系统要求的问题,提出基于系统状态变量的新型滑模趋近律,并应用于永磁同步电机速度、电流控制器中。趋近律引入系统状态变量幂次项和状态变量的双曲正弦值,使系统状态变量以等速和指数2种速率趋向切换面,可以加快系统到达切换面的速度,当系统接近切换面时,指数项接近于0,等速项开始起关键作用,对系统的抖振进行抑制。同时采用双曲正切开关函数替代符号函数,以去除因函数的不连续性所引起的抖振问题。既能提高系统到达滑模面的速度,又能有效抑制固有抖振,提升系统的动态性能。仿真和实验结果表明,新型趋近律相比于传统指数趋近律能够有效降低永磁同步电机启动时转速超调,提高系统的响应速度,抑制系统的抖振。

基于几何约束优化的重复控制器及PMSM电流谐波抑制应用

重复控制器凭借其具有多个谐振峰而广泛应用于电流谐波抑制领域,然而在实际电机控制系统中,由于系统采样频率固定而电流谐波频率随电机转速而变化,会导致重复控制器中出现分数阶延时环节,而该环节在实际控制器中无法实现。对此,该文针对现有分数阶处理方法进行讨论,分析了插值逼近方法中插值系数对重复控制器整体频率特性的作用,据此提出基于几何约束优化的分数阶重复控制器,通过优化各插值系数,电机在全转速范围内都可以保证谐振频率和电流谐波频率相吻合,并且谐振峰值更符合电机谐波组成规律;还分析了滤波器所处反馈回路位置对频率特性的影响,作为组合滤波器设计依据;为保证系统稳定,对包含PI、重复控制器以及离散电机模型的电流控制系统进行稳定性分析,并作为控制参数选取依据。最后,通过台架实验验证了该文所提出的方法的谐波抑制性能是更优的。

一种靶弹多功能控制器设计与实现

靶弹是模拟敌方来袭导弹技战术特性的实体空中靶标;针对退役导弹改装靶弹中面临的改装线路复杂、对动目标供靶精度不足等实际问题,对靶弹飞行控制规律和改装设计方法进行了研究探索,创新了靶弹制导控制方法,综合采用靶弹飞行控制回路状态转换、动目标供靶航路精确控制、靶弹功能扩展等关键技术,设计研制了集电气改装、接口转换、目标导引、安全控制等功能于一体的靶弹多功能控制器,实现了退役飞航导弹到多用途靶弹的通用化、标准化改装,探索了一种经济而有效的靶弹开发方法;试验结果表明,该多功能控制器具备简便可靠、工作量小、通用性好、弹道控制灵活等突出特点,较好地解决了靶弹改装难题,满足了防空武器系统试验训练的需要。

模态分解下的无线局域网室内全覆盖通信方法

室内无线局域网的覆盖率是影响用户网络通信效率的关键因素。若室内面积越大以及墙体过厚,且终端使用环境密封会导致通过折射等途径传输通信信号非常微弱,严重影响无线局域网的通信覆盖范围。为此,提出模态分解下的无线局域网室内全覆盖通信方法。通过划分局域网模态单元和确定室内信号振幅阈值,构建模态振幅阈值模型,消除无线局域网室内信号滤波噪声。从终端无线访问节点(AccessPoint,AP)的信号容量和天线传播损耗两方面分析影响无线局域网通信覆盖范围的原因。基于此,利用非朗伯发射器扩充无线局域网终端AP的信号容量,实现无线局域网的室内全覆盖通信。实验结果表明,研究方法应用下无线局域网的室内通信的盲点面积小,覆盖效率更高,实验场景室内通信信息传输率约为6.8Mbit·s^(-1),说明上述方法的可应用性更强。

基于PFC电路直流纹波抑制的二阶自适应滑模控制器设计

文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工作特性,推导该电路的等效模型及其模态扰动,并分析模态扰动量对其工作特性的影响;然后,结合高阶滑模理论与自适应控制两者的优点,设计二阶自适应滑模控制器,既使电路具有变结构控制的良好鲁棒性,又能最大限度的减小控制震颤。同时,基于电流带宽分析,设计比例谐振控制器补偿交流电流与工频相位,并设计基于扩张状态观测器的直流电压采样滤波方法,用于消除二倍频纹波造成的电流谐波影响。最后,基于BT-NPC电路,搭建220 V/50 Hz、1 kW/400 V的实验样机,实验结果验证所提变换器的可行性和控制方法的有效性。

考虑控制器饱和约束的单杆柔性机械臂鲁棒H∞保性能控制方法

针对单杆柔性机械臂建模误差,控制器饱和及外界扰动的不确定性因素,提出了单杆柔性机械臂的鲁棒H∞保性能控制方法。现有单杆柔性机械臂控制方法多是忽略了其质量对系统性能的干扰,未考虑控制器输入饱和对电机寿命的影响。因此,文章将柔性机械臂的质量作为建模不确定性,然后基于李亚普诺夫函数推导出不确定线性系统鲁棒H∞保性能控制器存在的充分必要条件,将控制问题转换为一个线性矩阵不等式的优化问题。最终使二次性能指标上界或H∞变化范围最小。仿真结果表明,所设计的控制器对于柔性机械臂的振动有很好的抑制效果。

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

基于一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制

同步磁阻电机在实现无速度传感器控制时出现交叉耦合效应,导致dq轴电感随着电流发生非线性变化,转速环使用传统PI控制器已无法满足系统较强的抗扰性能和较高的转子位置估计精度。为了改善此问题,该文提出一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制策略,利用其机械运动状态方程,将同步磁阻电机的交叉耦合效应及负载扰动变化视为扰动。首先通过扩张状态观测器对负载扰动快速观测并进行前馈补偿,以此来提高系统抗扰性;其次利用静止实验法,得到dq轴磁链与电流的非线性函数模型,将该模型运用至磁链观测器中,以减小交叉耦合效应,提高转子位置估计精度;最后在1.5 kW的同步磁阻电机对拖加载实验平台上进行实验,验证了该控制方案的有效性。