T-S模糊系统的动态自触发有限时间H_(∞)控制

文中研究一类不确定Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统的自触发有限时间H_(∞)控制。首先,提出动态自触发方案,构造触发参数的动力学方程,从而使自触发机制能依据触发时刻状态自适应地调整触发参数;同时,基于当前触发时刻的系统状态实时计算触发间隔,预测下一个触发时刻。相较于T-S模糊系统的静态自触发方案,文中所提的动态自触发方案能进一步降低触发频率,节约计算资源。其次,基于有限时间稳定理论,设置系统状态运动轨迹的次临界界限;结合状态轨迹与次临界界限的相对位置关系和动态自触发方案,分析系统的H_(∞)性能;此外,设计依赖模糊规则的H_(∞)状态反馈控制律,保证T-S模糊系统的动力学行为有限时间有界。最后,给出实例仿真验证文中方法的可行性。

大规模用水节点的灌溉物联网监控系统设计

针对现有的大部分智能灌溉的农业物联网系统难以满足大范围多布点的实际灌溉监控管理需求的问题,结合现阶段大规模农业灌溉对海量用水节点监控管理的需求,设计基于工业常用的MODBUUS-RTU协议以及TCP协议进行测点数据的查询和检测站点的管理系统,测点传感器可采用任何满足协议要求的流量传感器;设计IOT服务器和WEB服务器2个服务进程,IOT服务器负责从电磁流量计中查询获取数据并上传至数据库,解决协议识别解析和高并发问题,提高系统处理大量监控节点的能力;WEB服务器从数据库查询相应的数据信息并进行权限管理,方便系统规模扩展;为了便于系统管理,设计开发具有测点数据查询以及设备管理等功能的配套微信小程序.设计的灌溉物联网系统在实现基本灌溉监控的基础上,综合考虑大规模节点部署、海量数据并发、系统权限控制等现实性问题,为实现节水灌溉提供了切实可行的解决方案.

谐振负载全桥逆变PSPWM ＆ PDM软开关控制研究

针对逆变器在串联谐振负载条件下,移相脉宽调制(PSPWM)中移相角变大时电流波形三角畸变严重,脉冲密度调节(PDM)轻载时电流断续的缺点,将PDM与PSPWM结合起来,组成移相密度复合调节(PSPWM&PDM),对逆变器进行功率控制,逆变器始终工作在零电流开关(ZCS)状态。详细分析了PSPWM&PDM的工作模式和控制原理,给出了仿真和实验波形。

基于改进Smith预估补偿的制冷系统抗干扰控制

针对受到干扰影响的制冷系统,提出了一种基于干扰观测器的控制方法。首先,利用改进的Smith预估补偿技术处理纯滞后环节的影响,并采用解耦技术将制冷系统简化成两个独立的单输入单输出子系统。然后,设计干扰观测器估计系统的不确定性和外界干扰,并结合前馈控制技术进行补偿。其次,采用PI控制方法设计反馈控制器,以保证闭环控制系统的稳定性,并使制冷系统的过热度和蒸发温度准确跟踪给定值。最后,仿真结果表明,该方法能够增强系统的抗干扰能力,提升系统的控制性能。

基于DSP控制的手持式高频感应钎焊电源的研究

针对目前感应钎焊电源都是感应线圈固定在主机上的,当工件比较大,特别经常需要焊多个焊点,移动式工作方式或操作狭窄的情况下,这类线圈固定式感应钎焊电源很难完成焊接工作,固提出了"手持式钎焊电源"的概念,将感应器与设备主机分离,中间由柔性电缆连接。将串联谐振与软开关技术相结合,来减小中间柔性电缆的损耗,本文主要完成主电路的搭建,基于DSP320F2812的控制系统设计(包括PSPWM&PDM混合功率控制及频率跟踪),并给出了实验波形。

基于DSMO的无位置BLDCM控制策略研究

永磁无刷直流电机(BLDCM)是多变量、强耦合的非线性系统,为改善连续域的控制方法不能较好预测系统的稳定性,提出基于离散滑模观测器(DSMO)的无位置BLDCM控制方法,并引入Sigmoid函数作为滑模观测器的控制函数,以削弱抖振;同时构建离散反电动势观测器直接提取反电动势信号,并利用李雅普诺夫理论证明其稳定性,进一步引入坐标旋转数字计算(CORDIC)算法,以提高电机转子位置的估算精度。实验结果表明,该控制策略能准确估计电机转子位置,同时削弱观测器的抖振问题,提高系统精度和可靠性。

基于图像熵信息的玉米种子纯度高光谱图像识别

种子纯度是种子质量的一个重要标志,为寻求快速有效的种子纯度识别方法,该文利用高光谱图像技术研究了玉米种子的分类识别问题。首先对17类玉米品种共1632粒种子的高光谱图像提取400～1000nm波长范围内233个波段的熵信息作为分类特征;然后利用偏最小二乘(PLS)投影算法对玉米高光谱图像进行最优波段选择,共获得65个最优波段特征;最后结合偏最小二乘判别分析法(PLSDA)实现了玉米种子的准确识别分类。分类结果表明,在最优波段数仅为全波段27.90%的情况下,其训练精度可以达到99.19%、测试精度为98.90%,可实现多类别样本条件下的玉米种子纯度识别。

融合改进差分进化思想的K-调和均值聚类

针对K-调和均值聚类算法易陷入局部最优的缺点,提出了一种基于改进差分进化的K-调和均值聚类算法。该算法通过引入基于Logistic变尺度混沌搜索和指数递增交叉概率算子的差分进化算法来增强全局寻优能力。实验结果表明,该算法能够较好地克服K-调和均值算法的缺点,在保证收敛速度的同时增强了算法的全局搜索能力。

量子粒子群优化改进的模糊C均值聚类算法

针对模糊C-均值(FCM)聚类算法对初始聚类中心选择敏感,易陷入局部最优的问题,提出一种量子粒子群优化改进的模糊C均值聚类算法。该算法引入的基于新距离标准的量子粒子群(AQPSO)算法不仅可以降低初始点敏感度,较快地收敛到最优解,而且能够提高全局搜索能力。仿真实验证明,该融合算法在摆脱局部最优区域,保证收敛速度同时使得聚类效果较好。

可控金字塔分解的立体图像质量评价方法

基于最小能量误差得到左右视图的视差图,分别对左、右视图和视差图进行4尺度、12个方向的可控金字塔分解,每一幅图像可得到1条高频子带和48条方向子带。对左、右视图分解后相对应的48对方向子带进行二元广义高斯分布拟合,提取其形状参数和尺度参数,并提取所有方向子带的跨尺度相关性、空间相关性等特征信息,将这些特征输入支持向量回归(SVR)训练预测得到立体图像质量评分。结果表明该质量评价模型在LIVE 3D数据库上的性能指标斯皮尔曼等级相关系数(SROCC)、线性皮尔逊相关系数(CC)均在0.93以上,与人类的主观评价具有较好的一致性。

基于荧光法的溶解氧传感器研制及试验

溶解氧含量的测量对水产养殖具有极其重要的意义,但目前中国市面上的溶解氧传感器存在价格昂贵、不能持续在线测量及更新部件维护困难等问题,难以在水产养殖物联网中大规模推广和发挥作用。本研究基于荧光淬灭原理,利用水中溶解氧浓度与荧光信号相位差的关系进行低成本、易维护溶解氧传感器的研发。首先利用自制备溶氧敏感膜,经激发光照射后产生红色荧光,该荧光寿命可由溶解氧浓度调节;然后利用光信号敏感器件设计光电转化电路实现光信号感知;再以STM32F103微处理器作为主控芯片,编写下位机程序实现激发光脉冲产生,利用相敏检波原理以及快速傅里叶变换(FFT)计算激发光与参照光的相位差,进而转化为溶解氧浓度,实现溶解氧的测量。荧光探测部分与系统主控部分采用分离式设计思想,利用屏蔽排线直接插拔连接,便于传感器探测头的拆卸、更换、维护以及实现远距离在线测量。经测试,本溶解氧传感器的测量范围是0~20 mg/L,响应延迟小于2 s,溶氧敏感膜使用寿命约1年,可以实时不间断地对溶解氧浓度进行测量。同时,本传感器具有测量方便、制作成本低、体积小等特点,为中国水产养殖低成本溶解氧传感器的研发与市场化奠定了良好的基础。

基于重构贡献和互相关的故障识别方法

目前基于数据驱动模型的故障检测研究中,用于故障定位的方法很少。针对常用故障定位方法--重构贡献法在使用中存在拖尾效应的问题,提出重构贡献(RBC)与互相关法(CC)相结合的故障识别方法。该方法通过重构贡献方法筛选出候选故障变量集,再通过蒙特卡洛模拟判断变量集中变量之间是否存在显著的因果关系,最后由互相关函数峰值得到滞后时间从而实现故障变量的识别。最后,通过TE过程仿真验证了该方法的有效性。

基于Voronoi图盲区的无线传感器网络覆盖控制部署策略

针对无线传感器网络在二维平面应用场景中的覆盖控制问题,提出了一种基于泰森盲区多边形形心的覆盖控制部署策略(blind-zone centroid-based scheme,BCBS).BCBS先对监测区域做Voronoi图划分以得到被每个传感器节点覆盖的泰森多边形,而后根据泰森多边形顶点的覆盖情况分析得出泰森多边形内的盲区,并构造与盲区形状相近的多边形,最后以该多边形的几何中心作为传感器节点移动的候选目标位置,从而达到提高网络覆盖率的目的.仿真实验结果表明,BCBS在覆盖率、节点分布均匀性与节点覆盖效率等方面相比CBS有明显优势.

基于N步不变集的时滞切换系统的饱和控制

构造离散时滞切换系统的不变集,提出基于N步不变集的切换控制器设计方法,估计执行器饱和非线性的吸引域范围。首先,考虑时滞的影响,选取依赖于时滞的Lyapunov函数,构造时滞切换系统的不变集,并将其表达为若干个椭球集的凸组合,椭球集的个数与时滞常数相关。其次,在系统的前N个采样时刻,分别施加不同的饱和约束,求解得到一组椭球集,椭球集的个数与常数N相关,而每一步计算得到的椭球集均为时滞切换系统的不变集。再将N个不变集用一组凸包系数拟合,即可获取较大的吸引域估计。最后,在满足平均驻留时间约束的条件下设计切换律,并设计状态反馈控制器,保证闭环系统渐近稳定。控制器的求解转化为线性矩阵不等式的可行性问题。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于卷积神经网络的侵入性酿酒酵母感染疾病的检测方法

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是常用于烘焙和酿造行业的发酵菌种,也作为益生菌用于预防和治疗各种腹泻及其相关疾病.然而,近二十年来,由于摄入酿酒酵母产生的侵入性酿酒酵母感染的病例一直在不断增加,特别是在老年人、免疫功能低下和危重患者群体中.此外,目前临床上所用酿酒酵母侵入性感染疾病的诊断方法耗时较长,而容易错过最佳的诊断时间和难以实现早期预防.本文提出了一种基于卷积神经网络的目标检测的方法用于对血液中的酿酒酵母细胞进行检测和识别,以达到侵入性酿酒酵母疾病诊断的目的.该方法是基于以ResNet-50网络结构作为特征提取网络构建的SSD算法.以实际采集的血液和酿酒酵母细胞混合液的样本图像作为算法的训练和测试数据,实验结果表明该方法的识别准确率可达到97.70%,检测时间为0.31 s.并且通过与相似的其他3种卷积神经网络算法的测试对比,结果表明该算法识别准确率也有着明显的优势.该论文通过实验验证了,基于卷积神经网络的目标检测方法有望作为侵入性酿酒酵母感染疾病检测和诊断的一种新方法;且该方法检测准确率高和时间短的优势有望实现侵入性酿酒酵母感染疾病的早期预防和及时诊断.

分子动力学模拟研究CGTase酶活性区域的热稳定性

环糊精葡萄糖基转移酶(cyclodextrin glycosyltransferase,CGTase,E.C.2.4.1.19)是食品、医药和化妆品等领域中的重要酶。文中通过分子动力学模拟研究了CGTase活性位点区域中分子内非共价键相互作用对蛋白质热稳定性的影响,以及在热压力下这些分子内非共价键相互作用又会如何发生变化。研究发现:在CGTase酶活性区域中分布着较多的盐桥和氢键网络体系,分析盐桥间的距离变化发现这些盐桥对高温具有很好的抗性,同时,高温下盐桥网络又比单个盐桥更加稳定;对该区域中氢键分析,发现随着模拟温度的升高,带电荷氨基酸之间形成的氢键在高温下具有很好的稳定性,同样,高温下氢键网络也比单个氢键更加稳定;通过对非共价键相互作用的分析中发现活性位点两侧的氨基酸残基与酶的热稳定性也有很大的关系。该蛋白酶的热稳定性与非共价键连接的数量、存在形式及形成非共价键相互作用的氨基酸空间位置都息息相关。该结果为用酶工程设计改造环糊精葡萄糖基转移酶热稳定性提供了突变方向,同时,为理解酶蛋白的热稳定机制,结构与功能关系的研究提供有益参考。

基于改进YOLOv3的多目标跟踪算法研究

针对目前多目标跟踪过程中漏检率高和检测速率慢的问题,提出一种改进YOLOv3网络结构的多目标跟踪算法。首先,利用K-means++聚类算法对数据集中的目标边框进行聚类,根据聚类结果优化网络的先验框参数。然后,在Darknet-53特征提取层中引入深度可分离卷积模块,用深度可分离卷积代替标准卷积,减少参数量,并在YOLO预测层中引入SENet模块,利用SENet模块突出特征图的关键通道信息。最后,选定经典的trackingby-detection框架,使用改进的YOLOv3算法来实现对目标信息的检测工作,跟踪部分选用Deep-SORT算法进行跟踪。实验结果表明,所提出的多目标跟踪算法能够有效地减小漏检率,同时兼顾了算法的检测精度和实时性。