Output-back fuzzy logic systems and equivalence with feedback neural networks

A new idea, output-back fuzzy logic systems, is proposed. It is proved that output-back fuzzy logic systems must be equivalent to feedback neural networks. After the notion of generalized fuzzy logic systems is defined, which contains at least a typical fuzzy logic system and an output-back fuzzy logic system, one important conclusion is drawn that generalized fuzzy logic systems are almost equivalent to neural networks.

二阶系统有限时间控制方法综述

相比于传统且经典的比例–积分–微分(PID)控制,带有指数参数的有限时间控制方法具有更好的控制性能,因而引起广泛的关注和研究.本文首先从方法设计和稳定性分析角度,对现有主流有限时间控制方法进行整理和归纳,将其分为17种有限时间状态反馈控制方法及6种有限时间输出反馈控制方法.其次,以一类具有普遍和基础性的二阶系统为例,统一变量和参数,给出了每种控制方法对应的控制器的显式结构.然后,通过原理分析和比较分析,对每种控制方法的优点及不足之处进行了总结,尤其是给出了终端滑模控制具有“控制奇异与收敛时间矛盾性”的结论,以及指出了一些方法存在较大保守性的问题.最后,通过列表的方式展示了所有有限时间控制方法的优缺点及值得进一步深入研究的课题.

MIMO雷达反向投影成像算法

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的多收发固定阵列结构,在标准反向投影(back projection,BP)成像算法基础上,提出了一种修正BP成像算法。该算法首先对MIMO雷达距离压缩回波数据进行时延曲线校正处理,而后沿方位向直接相干叠加各路回波处理数据,从而无需距离插值即可实现方位聚焦。与标准BP算法相比,修正BP算法大大降低了运算量,同时也克服了现有快速BP算法大都没有考虑距离插值运算的缺陷。MIMO雷达外场实测数据处理表明:与标准BP算法相比,修正BP算法有效节省了运算时间,并保持了雷达成像质量。

基于K值分时段反向率定法的梯级水电站节水增发电考核

针对目前水能利用提高率计算中出力系数K值的选取方法会造成计算结果出现较大误差甚至错误的问题,将考核时段划分为n个分时段,每个分时段取一个K值,提出了K值分时段反向率定法,将其率定的结果应用于梯级水电站节水增发电考核中。结果表明,梯级各电站水能利用提高率计算结果均在合理范围内,同时与采用年均K值计算的结果进行比较,发现两者相差较大,且后者可能造成不合理的计算结果,由此得出K值分时段反向率定法的合理性和有效性。

基于反步滑模控制的动力定位船铺管循迹建模与分析

海底管道铺设是海洋工程中重要的特种作业,铺管循迹问题是一种特殊的具有不确定性的非线性系统输出跟踪问题。针对铺管循迹,首先讨论了铺管船期望路径与管道期望路径的映射关系。然后建立了铺管船及管道的运动学和动力学模型。采用反步滑模法分两步设计控制器,并基于设计过程中Lyapunov函数的定义,给出系统稳定的充分条件。最后通过仿真实例验证了所提出期望路径之间关系的正确性,及所设计控制器的有效性。为其他同类型输出跟踪问题提供了新的描述和控制方法。

塑件质量的BP神经网络智能控制研究

设计了一个多输入多输出的BP神经网络程序,依据正交试验设计训练样本,实现了注射成型产品多质量目标的高精度预测;应用质量控制环和工艺控制环构建的注射成型自适应控制系统可实现对产品质量的自适应调整,提高了实际生产效率,降低了废品率。

电厂凝汽式汽轮机最佳运行背压的确定方法

利用微增出力的通用计算方法计算汽轮机背压改变时的功率改变量,同时考虑到冷端设备投资、厂用电费用、冷却水使用费用和冷却水的热污染费用,建立了确定最佳运行背压的年净收益模型,给出了电厂凝汽式汽轮机最佳运行背压的确定方法。还以某电厂310MW凝汽式汽轮机组为例,进行汽轮机最佳背压的计算及分析,取得了满意结果。

一类非仿射输入和不确定性系统的输出跟踪控制

针对一类具有非仿射输入和不确定性的混沌系统,提出了鲁棒自适应RBFNN反演控制。RBF神经网络用来逼近设计过程中所有的未知非线性函数,并且对逼近的误差设计了鲁棒项,设计的自适应律是针对RBF所有权值的上界而不是权值本身,因而在线自适应参数数量减少了,节约了计算时间。该方法保证了混沌系统的输出能跟踪任意参考信号,并且跟踪误差是一致渐进收敛的。仿真结果表明该方法的可行性和有效性。

基于强震观测和多输出支持向量机的混凝土坝材料动参数反演

大坝的强震观测资料真实反映了地震作用下坝体强震监测部位的反应情况,是认识结构动力特性的重要特征量。目前,大坝强震观测资料分析的应用研究一般仅局限于获取加速度放大系数和结构模态参数。根据强震观测识别出大坝模态参数后,可进行结构材料动参数的反演,以便为结构抗震分析提供尽可能精确的数值模型,对大坝等大型水工结构进行动参数反演,需要考虑计算效率的问题。为此,提出了应用机器学习的优势算法,即多输出支持向量机(M-SVM)模型,替代有限元计算,以减少优化搜索过程中有限元计算的次数,提高计算的效率。通过对数值仿真算例和某混凝土重力坝实际强震观测数据的分析,表明所提出的基于强震观测和M-SVM模型的大坝材料动参数反演方法具有精度高和计算效率高等优点,在实际工程中有良好的应用前景。

电力市场条件下互联电力系统的分散H_∞控制

根据分散的自动发电控制AGC(AutomaticGenerationControl)的控制要求和电力市场的条件,研究了互联电力系统分散的鲁棒控制问题。采用虚拟控制区域的概念修正原互联电力系统的状态空间模型;利用大系统包含原理的约束和聚集条件将修正后的互联电力系统模型分解为各个子系统;根据LMI算法来设计可随时满足区域间功率交换合同的分散H∞自动发电控制器。此方法应用到受负载阶跃扰动的两区域互联电力系统中,结果表明了该方法的有效性,并且满足了电力市场条件下自动发电控制的要求。

基于遗传算法的特征结构配置及其在导弹控制中的应用仿真研究

本文研究采用遗传算法求解线性多变量系统在输出反馈作用下的特征结构配置及其在导弹控制系统中的应用问题。遗传算法是一种基于自然选择和群体遗传学机理的参数搜索方法。采用遗传算法求解特征结构配置问题，具有适用广泛和计算稳定等特性。对导弹控制系统的仿真结果表明，这种方法是有效的。

一种新型的非线性随机大系统自适应镇定方法

研究了一类具有严反馈形式并含有Wiener噪声扰动的非线性随机大系统,其互联项满足线性增长约束。利用微分几何的理论,应用Backstepping算法,基于Lyapunov稳定性理论,选择了适合这类组合非线性系统的状态观测器,设计了自适应输出反馈分散控制律和自适应律,使得闭环,互联的非线性随机大系统实现了概率意义下的全局稳定,仿真结果表明了控制算法的有效性。

输出反馈模式在量子随机数提取器中的应用

随机数提取器是一类输入伪随机源和一串真随机种子,输出真随机数的函数.1999年Trevisan等人通过分析伪随机数生成器与随机数提取器之间的关系,提出了一种构造随机数提取器的方法—Trevisan结构.Anindya De等人在2012年给出了Trevisan结构在量子边信息下的安全性分析.本文分析研究了Trevisan随机数提取器结构的优缺点,针对其随机种子使用量较大的问题,利用输出反馈模式对随机种子进行预处理,通过结合简化的5圈DES算法对初始随机种子进行伪随机扩展的方法,一定程度上缩小了真随机种子的使用量.并将提取器结构模块化,设计了一类种子使用量较小且在量子边信息下安全的强随机数提取器.同时,给出了这类提取器在量子边信息下的安全性证明.最后,结合一比特提取器—Xor-code,给出了改进后提取器的具体实现参数及与Trevisan提取结构的对比分析.在理想情况下,利用输出反馈模式扩展随机种子的方法可以将真随机种子的使用量由原来的O(log^(3)n)减少到O(logn).分析结果表明,本文设计了一类节约资源的量子边信息下安全的强随机数提取器.

基于BP神经网络的凿岩爆破参数优选

为了得到合理的凿岩爆破参数,使用BP神经网络进行优选。经过简化,以炮孔间距和排距作为输入因子,以总炸药单耗作为综合输出因子;通过有限次的爆破正交试验,建立网络学习、训练样本,优选出最佳的网络模型;增加各输入因子水平,组合成预测、优选样本,从而搜索出最优的凿岩爆破参数。以新桥硫铁矿为例,优选出炮孔间距为1.30m,排距为1.10m;预测总炸药单耗为0.4597kg/t,比原炸药单耗(0.8288kg/t)降低44.53%。

空冷凝汽器积灰对机组出力影响的计算分析

富煤缺水地区空冷机组装机容量不断增加,而空冷凝汽器的积灰决定着机组能否安全高效运行,为此有必要研究积灰厚度与机组出力的关系。利用传热学以及换热器原理对积灰前后的换热系数进行推导计算,并根据某电厂330 MW机组的实际数据,给出传热系数随积灰厚度的变化关系,进而给出机组背压随积灰厚度的变化关系,最终得出积灰厚度对机组出力的影响程度。研究结果表明,对于330 MW机组,空冷凝汽器积灰1 mm时,机组出力会减少1.4%。

一种基于阻抗缓冲匹配技术的高效率Doherty放大器

为了在功率回退时满足功率放大器对高效率的要求,提出了一种采用阻抗缓冲匹配技术的Doherty功率放大器。通过负载牵引仿真,得到功放管的最佳基波和谐波负载阻抗。在此基础上,采用一种谐波控制阻抗匹配网络设计方法来设计主/辅路放大器的输出匹配网络,实现了高回退效率。为了验证该方法的有效性,设计并实现了一个1.635GHz高效率Doherty功率放大器。测试结果表明,该放大器的饱和功率大于44dBm,峰值效率为75%,6dB功率回退时的效率为70%。该方法能有效提高Doherty功率放大器的回退效率。

一种高运算效率的MIMO雷达BP成像算法

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达反向投影(back projection,BP)成像算法运算量大、实时性差的问题,提出一种基于距离补偿和波束形成的高运算效率改进型MIMO雷达BP成像算法。首先通过匹配滤波完成距离压缩和发射波形分离,然后在极坐标下对各个距离单元散射点的时延特性进行分析并简化,将传统BP算法中的延迟相加过程转化为波束形成过程,从而完成方位向聚焦。所提方法避免了对所有像素点逐个求时延,减小了运算量,并且便于数据的并行批量处理,极大地提高了运算效率。仿真实验验证了所提方法的成像性能和高运算效率。

水下滑翔机的反步与反馈线性化控制对比研究

水下滑翔机是高阶非线性系统,传统的线性控制方法在滑翔机俯仰角大幅度转换过程中易出现调整时间变长,控制精度下降等问题。通过研究水下滑翔机动力学模型,在保留模型非线性特征的前提下,分别设计了基于反步法以及基于输入输出反馈线性化的水下滑翔机纵倾运动控制器。数值仿真表明,在俯仰角大范围转换动态过程中,2种方法均能实现滑翔机纵倾运动的控制,反步控制器更适宜用于俯仰角的控制,而输入输出反馈线性化对压载水囊质量的控制则更胜一筹。

双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制

针对通风管道系统,安装单台永磁同步风力发电机不能二次利用风能、风能利用率低,安装多台成本较高的缺点,提出一种具有前后两个半径不同的风机,且风机旋转方向相反的双转子永磁同步风力发电机。在分析双转子永磁同步风力发电机和传统最大功率跟踪控制的工作原理的基础上,得出前后风机风轮半径的关系、前风机作用下发电机输出功率和前风机的最佳转速的算法,提出一种不需检测风速、基于前风机作用下发电机输出功率反馈的转速控制方法。仿真证明,在设计合适的前后风机风轮半径和所提的转速控制的基础上,实现了双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制。

一种长寿高效Boost超级电容掉电保持后备电源

本文设计了一种掉电后备电源,采用超级电容作为储能元件可长期浮充,大电流放电,提高了使用寿命;采用升压型拓扑,优化了超级电容容量配置,可在5V@5A条件下,持续工作10s,并在电容因欠压停止工作时,可迅速关断输出,输出电压单调下降,不产生振荡,满足了大多数设备的需求。