CMAC-PID并行控制算法在电液伺服系统中的应用

该文提出了一种基于小脑模型神经网络(CMAC)和PID的并行控制算法,以得到高精度的电液伺服系统位置跟踪性能。PID控制器实现反馈控制以保证系统的稳定性,同时一个非线性跟踪微分器(NTD)用来给PID控制器提供高质量微分信号。而CMAC用作前馈补偿器实现系统的逆动态模型,并行控制器的输出作为系统的控制动作。通过CMAC的学习过程使PID输出趋于零,从而使系统的控制作用由CMAC产生。数字仿真的结果证明了该并行算法有很高的跟踪能力和抗干扰性,并且响应速度非常快。

基于CMAC-PID并行控制的主动队列管理方法

主动队列管理对于解决日益严重的网络拥塞问题具有极其重要的意义。本文针对PID主动队列管理算法的参数整定难且不能实时调整,不能适应复杂、非线性网络环境的缺点,提出了一种基于小脑神经网络(CMAC)与PID控制相结合的主动队列管理算法。该算法利用CMAC前馈补偿来确保跟踪误差的快速收敛,降低超调量,采用PID控制器实现回馈控制,保证系统的稳定性,而且抑制扰动。仿真结果表明,基于CMAC-PID并行控制的主动队列管理方法适应于多变的网络环境,较之常规PID主动队列管理算法具有输出误差小、响应速度快、鲁棒性强的优点。

基于延迟补偿的永磁同步电机并行自抗扰控制

为了解决永磁同步电机在多工况下转速易受到内外扰动的影响,提出一种基于延迟补偿的并行线性自抗扰控制策略。针对永磁同步电机可能受到信号处理、逆变器响应等因素从而引入的外部时滞效应的问题,引入Smith预估器与自抗扰控制相结合,使控制系统更加精确、快速地响应内部参数变化和外部扰动。同时,针对线性自抗扰控制器(LADRC)在有限带宽内其抗扰性能较差的问题,设计了并行线性自抗扰控制器,在保持其带宽不变与参数易于整定的同时,有效提高其抗扰动能力。最后,对自抗扰控制器的稳定性进行了分析,并在此基础上进行了参数设计与扰动性能分析。仿真与实验结果表明,所提算法相比LADRC在电机受到速度阶跃、负载扰动与内部参数变化时,在调整时间上分别提升了52.5%、49.5%与42.4%,从而验证了该控制策略能有效增强永磁同步电机在多工况下抗内外扰动与速度跟踪能力。

基于并行网络通信的隐私风险自适应访问控制数学模型

当前隐私风险自适应访问控制机制一般设定为单向结构,访问控制的约束效率较低,导致平均风险逐渐上升,为此提出基于并行网络通信的隐私风险自适应访问控制数学模型。根据当前的测试需求及标准,进行隐私风险访问控制问题描述及风险值计算,协同设定多目标自适应访问控制请求机制。以此为基础,构建并行网络通信隐私风险访问控制结构,以风险追踪链处理的方法实现访问控制。最终得出的结论表明:经过选定的5个测试小组的对比,在相同的环境下,访问控制执行者和恶意者所测定出的平均风险值差异较大,访问控制执行者的平均风险值差明显低于恶意者的平均风险值差,说明在并行网络通信技术的辅助下,隐私风险的自适应控制模型的实际应用效果得到了提升。

基于复合神经网络重构对象的永磁同步直线电机变参数型位移速度并行控制

针对永磁同步直线伺服电机(PMSLM)传统位移控制算法中控制器系数固定带来的控制精度不足等问题,提出一种基于复合神经网络重构对象的PMSLM变参数型位移速度并行控制策略。首先,利用动子位移、线速度的误差信息设计变参数并行控制器;其次,建立含有控制对象多维信息的复合径向基神经网络观测动子位移,并得到控制对象的偏导信息;再次,基于闭环稳定条件,以周期检索的误差与控制目标的比较结果为基础,构建完整的位移速度并行控制器参数更新策略;最后,实验结果表明,该文所提控制策略能实现不同给定位移的高精度控制,且具有控制不同对象参数的泛用性。

基于水文缆道自动测流的事件驱动异步并行控制设计

为确保外挂多种传感器和包容多种自动测流模型的水文缆道自动运行控制,须提升缆道测流系统对异常事件的响应能力,针对众多传感器之间数据交互的耦合度、信息数据交互的时滞对缆道自动运行控制的影响,提出将缆道的自动运行控制动作相对应的驱动事件编制成空间状态参数矩阵,将单次控制动作按时间节点编制成时间参数向量,根据事件组合和输出反馈动态调整事件权重矩阵变量。通过对矩阵方程组的求解,建立控制过程的输入变量和事件驱动控件状态与输出变量之间的关联,满足水文缆道自动运行控制的复杂要求。最后将事件驱动异步并行控制模型用于水文缆道的自动运行控制,并以走航式ADCP和雷达波流速仪2种测流示例,验证水文缆道自动测流的应用是可行的。

基于FPGA的访问控制列表并行查找设计与实现

在高安全要求的网络环境中,多种类型的网络设备均需要部署基于规则的访问控制功能。访问控制列表通过五元组进行规则匹配,实现对网络报文的筛选、过滤、处理、控制等操作。如何利用有限的资源实现更高查表性能、更多规则数量的访问控制列表,是相关设备的关键技术之一。通过分析网络通信设备中访问控制列表的一般工作流程,文章提出了一种改进的基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现的访问控制列表并行查找设计方法,并详细阐述了具体模块的实现方案。实验结果表明,该方案可以充分利用FPGA的存储与逻辑资源,实现较大规模的支持范围匹配的规则表项,并可以支持10 Gpbs速率等级网络通信的查表需求。

大规模激光相干合成主动相位控制技术研究进展

大规模激光相干合成是突破单口径激光特性极限、获得超高峰值/平均功率、超大脉冲能量、超高空/谱亮度等极端特性激光的有效技术路径之一,而大规模激光相干合成的关键是主动相位控制。主动相位控制技术可以对各路光束相位进行主动控制,补偿相位噪声引起的相干特性退化、合成效率下降,获得高品质的合成激光。自相干合成技术提出以来,研究人员开发了多种主动相位控制方法用于相干合成相位校正,其中适用于大规模激光相干合成的主动相位控制方法也得到了飞速发展。系统梳理了大规模激光相干合成的主动相位控制方法,深入分析了不同方法的原理、特点、适用场景和扩展能力,介绍了不同方法取得的相干合成研究最新进展及标志性成果,报道了19通道闭环上升时间仅6μs的相干合成锁相控制突破性结果,最后总结和展望了主动相位控制方法的发展趋势。

基于国产SOPC的多通道控制模块设计

针对某火炮对击发控制的高可靠性和准确性需求,设计了一种基于国产SOPC的多路信号采集和控制模块,应用于其击发控制。设计了以SOPC为核心控制器的信号采集和控制电路,其中SOPC微内核与内部FPGA之间为双向实时通信机制,硬件采用Verilog HDL对SOPC进行了逻辑设计和外设电路构架,实现了多信号采集和控制,利用内部微处理器完成与外部设备的通信和数据交互,依托仿真测试平台完成了SOPC的通信时序和功能验证,并利用示波器和上位机进行了测试。测试结果表明,从输入信号满足条件到输出相关信号的时延低至250μs,多次测试的时延误差不超过±10μs,而采用PLC控制器进行击发控制则需要3~8 ms,较好地满足了击发控制的准确性和可靠性要求。

超燃冲压发动机一维模型的GPU并行加速研究

发动机模型是控制计划优化、基于模型的控制和观测器设计等技术的基础,对控制系统的性能具有重要影响。然而,超燃冲压发动机一维模型由于依赖计算流体力学的网格计算,其计算量巨大,难以在机载控制器内实时运行。为解决这一问题,本文深入研究基于图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的并行计算技术,探索了网格解耦与划分、串/并异构设计、内存优化、代码优化、编译指令优化、硬件模式优化等方法,综合设计了一个高效的中央处理器(Central Processing Unit,CPU)+GPU异构模型,并在基于虚拟路径交叉连接(Virtual Path Cross-Connect,VPX)总线的嵌入式控制器上进行验证。为充分验证所设计异构模型的有效性、高效性与实时性,本文依次开展基线测试、软硬件优化加速测试、并行计算测试,在测试中对比一维模型在CPU,单核GPU,多核GPU上的计算耗时与数据误差。最后根据数据、曲线、监控工具等方式,展示了所设计的异构模型在不损失模型精度的前提下,加速超过了6.7倍,运行时间均不超过25 ms,符合工程预期的实时性要求,具有良好的应用前景。

电动缸举升机构伺服性能的亚全局并行优化设计

针对电动缸举升伺服机构的非线性环节对武器站伺服性能的影响,基于应用背景开展了伺服性能优化方法的研究。针对可设计非线性环节中的增益波动、间隙宽度、不平衡力矩和摩擦力矩进行了作用机理分析;基于机构布局和控制器参数建立了运动学、动力学和控制策略的数学模型、设计约束和目标优化函数;提出了亚全局并行优化方法,对可设计非线性环节进行了基于内点法的多目标优化,解决了局部串行优化的局部最优问题;对基于PI控制器+DOB观测器的复合控制策略进行了单独设计,解决了机械惯量参数、控制器参数和观测器名义模型不匹配的问题。经验证,亚全局并行优化方法的优化结果在整体上更佳,且更加贴合工程实际。

多船并行航行轨迹精准控制算法研究

多船并行时,为精准控制船舶按照期望轨迹航行,研究多船并行航行轨迹精准控制算法。构建多船并行航行模型,分析多船并行航行位置与速度信息、动力控制量信息后,从首摇转矩与螺旋桨转速调节的角度,研究轨迹控制方法。将需控制轨迹的船舶当下位置与速度信息、期望位置与信息,作为基于位置与速度调节的多船并行航行轨迹控制算法的控制样本,计算当下位置与速度的误差值后,由模糊控制算法整定航行轨迹控制器3种控制参数,输出位置控制量、速度控制量,作为船舶首摇转矩、螺旋桨转速控制量,实现多船并行航行轨迹精准控制。实验结果表明:使用此算法,理想工况中多船并行航行位置与期望位置、航行速度与期望速度均一致;恶劣工况中多船并行航行轨迹的X轴位置误差、Y轴位置误差均小于0.2 m,轨迹控制结果精准。

交直流输电线路混合电场的人体感受试验及设计控制值研究

交直流输电线路同走廊和同塔架设是随着我国电网技术发展而出现的新输电方式,国内外尚无相应的交直流混合电场设计控制值标准。因此,设计同走廊和同塔架设的交直流输电线路时,导线对地高度和走廊宽度的选取面临无据可依的难题。该文提出确定交直流混合电场设计控制值的原则;开展不同交流(工频)电场和直流电场组合下的人体直接感受和暂态电击感受试验;通过对试验结果的统计分析,获得不同概率下人体不出现明显感受时的交流(工频)电场和直流电场关系曲线;在此基础上,得出确定交直流输电线路混合电场设计控制值的公式。该研究可为同走廊和同塔架设交直流输电线路设计中交直流混合电场的控制提供一定技术支撑。

相控阵快速波束控制算法设计与FPGA实现

相控阵天线的电扫描特性使其具有扫描灵活、指向精确、可靠性高和抗干扰能力强等特点,其实现波束快速扫描、波束形状快速变化、同时多波束快速形成能力的关键技术之一是波束控制技术。针对多波束多阵元波束控制快速响应的需求,对常规单波束控制算法进行分解和优化,提出单波束内基于截断归一化的流水线设计算法、多波束并行计算方法,来进行移相控制码计算。该算法完成单波束内N个阵元的移相码计算仅需(N+12)T(其中T为系统工作时钟的周期,典型值为8 ns),可快速计算各天线阵元所需移相控制码。所提方法较传统单波束移相控制码计算方法时间缩短一个数量级以上,并已在FPGA上得到实际验证与应用。

海底钻机机架的同步升降控制方案设计

为了满足新型海底连续管钻机对可变高度机架的功能需求,开展了机架升降控制方案设计。首先根据海底钻井工艺和深海服役环境,设计了一套基于超长行程柱塞缸和电液比例节流调速的双层机架升降方案及作业流程,具有结构紧凑、稳定性好、油缸及高压管线安装方便、开发成本低的优点。为了减轻大跨距偏载和水下洋流扰动等因素对同步运动控制过程的影响,采用四缸主从同步闭环控制结构,并根据系统理论模型设计了一种内模鲁棒性控制算法,通过调节滤波器时间常数来改善控制器动态特性,仿真结果表明该系统具有良好的抗干扰能力,为深海环境下的准确和稳定控制提供了依据。

关于发展方程最优控制问题的时间并行算法研究

对发展型微分方程线性二次最优控制问题和带有逐点控制约束的线性二次最优控制问题的数值求解进行了研究和分析,提出了一种新的时间并行算法,并通过数值算例验证了该算法的有效性和收敛性。新的时间并行算法将求解最优控制问题的计算任务拆分成多个独立的子问题进行求解,显著提高了计算效率。这为解决实际工程应用中的最优控制问题提供了一种高效的计算手段,对控制系统的优化和性能提升具有重要意义。

杭州市通城大道快速路铁路并行段设计

为迎接第19届杭州亚运会的召开、完善杭州市和萧山区快速路网,萧山区启动了通城大道快速路的建设工作。根据全线总体布置,其中一段位于既有铁路线线路中心30 m铁路营业线范围内,通过对平面控制要素进行研究,确定铁路并行段路线走向,同时对高程点进行分析,确定纵断面要素。为减少桥梁施工对铁路的影响,工程选用预制装配率较高的钢-混组合梁。通城大道建设的设计与实施经验可为类似工程提供参考。

云控制系统并行任务分配优化算法与并联控制

利用Petri网模拟云控制系统的并行处理过程,引入并行处理系统的时钟周期、吞吐率和任务完成时间性能指标,运用极大–加代数方法分析和优化云控制系统并行处理性能.采用子过程细分的优化方式,通过求解一类最优控制问题,设计并行任务分配优化方案,以保证任务完成时间最短,并给出计算最短任务完成时间的有效算法.同时,采用重复设置多套瓶颈段并联的方式提高并行处理能力,并运用Petri网实现瓶颈子过程的并联控制,且给出并联控制在协同云控制系统中的一个应用.

基于并行口的微步进电机控制系统

本文介绍基于计算机并行端口的微型步进电机控制系统。针对双极型两相步进电机 ,设计了由集成音频功率放大器 TDA1 52 1组成的步进电机平衡桥式功率驱动电路 ;由计算机并行端口的数据端口组成步进电机的脉冲分配器 ,由软件实现步进电机的脉冲分配、电机的速度控制和断电相位记忆功能 ,通过对数据端口的扩展实现对 6个步进电机的控制。

航空发动机的CMAC与PID并行控制

提出了一种基于CMAC神经网络与PID并行控制方法,利用传统的PID控制器实现反馈控制,保证系统的稳定性,并抑制扰动;利用CMAC神经网络控制器实现前馈控制,保证系统的控制精度和响应速度。将该算法应用到航空发动机控制中,结果表明,与单纯PID控制算法相比,该算法增强了系统的控制精度,提高了系统的响应速度,并具有较好的抗干扰能力。