空间相机CCD像面拼接重叠像元数分析与计算

针对一类具有分段仿射形式的混杂系统模型的控制方法问题,提出了一种高效显式模型预测控制算法。该算法通过将最优控制问题转化为多参数规划问题,离线求得具有分段仿射形式的显式控制器;在线过程,应用一种新的搜索算法,它能够快速准确的对系统状态点进行定位,确定其所属的控制器分区,再根据该分区所对应的子控制率,进行简单的线性运算,即可得到系统的输入。该控制方法避免了反复的在线优化计算,大大减少了计算量,并且,在线计算的速度更快,控制的实时性更好。将该算法应用到具有典型混杂特性的两容水箱系统中,仿真结果表明：水箱的液位从初始液位能够快速平稳的达到期望的液位,且与其它的控制算法相比较,该算法更加高效。     

智能照明系统KNX与DALI协议网关的设计及实现

先进控制算法在实际应用过程中,往往伴随着算法难以实现、调试繁琐等问题。为将先进控制算法高效地部署到DCS上,提出了一种方便快捷的实现方法。首先,在MATLAB自身集成的先进控制算法与实际工业对象之间建立OPC通讯,反复调试后得到与被控对象特性相匹配的控制算法;其次,通过MATLAB RTW将该MATLAB/Simulink先进控制算法生成C++代码;最后,使用软PLC高级语言编程技术,将算法的C++代码无缝集成到DCS当中。实践中设计了一种基于双容水箱液位控制的模糊控制算法。实验结果表明,以该方式设计的控制算法具有良好的控制特性和较高的实际应用价值。该方式缩短了以往控制算法的部署周期,为先进控制算法在DCS中的实际应用提供了强有力地解决方案。     

智能分区PID控制算法在电动缸伺服系统中的研究

针对电动缸伺服系统中的非线性环节,本文采用带线性补偿的分区二级前馈PID控制算法。首先建立电动缸伺服系统的仿真模型,并采用单组控制参数的二级前馈PID控制算法,通过仿真发现系统存在着抖动、精度较低的问题。然后提出了具有线性补偿的分区二级前馈PID控制算法,改进了相应的控制器结构并实现控制器的数字离散化。最后通过线性补偿的方法整定实际系统在各分区的控制参数,计算出相应的控制量。对比分析实际系统的稳态误差,发现智能分区PID控制器在电动缸伺服系统中能够取得更好的控制效果。     

基于粒子群算法进行参数自我调整的广义预测控制算法在汽包液位控制中的应用

PID控制算法的学习性能及泛化性能取决于参数设置;在常规方法中,这些参数以固定值形式参与运算,而当面对复杂分布的数据集时,可能无法挑选出一组能够胜任各种分布情况的参数;因此,提出一种基于粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)进行参数自我调整的广义预测控制算法(generalized predictive control, GPC);该算法根据工业锅炉现场环境的复杂性,机组参数的时变性,有效地解决了PID控制的控制精度受到限制的问题;着重讲述了汽包液位控制方案的设计,可看出PSO-GPC控制在汽包液位控制中的重要应用,其次,通过粒子群算法对参数进行辨识,并给出了仿真算例,参数辨识准确,最后用PID控制算法在液位控制中的仿真曲线与广义预测控制算法对锅炉汽包液位进行了仿真曲线进行了对比分析,可见广义预测控制增强了系统的快速性,稳定性好且抗干扰性强。     

特殊天气污水溶解氧浓度的自适应广义预测控制

污水处理过程具有非线性、时变、大滞后的特点,尤其在雨天暴雨等特殊天气下,污水的入水波动会对控制器造成严重干扰。文中提出一种基于模糊神经网络模型的自适应广义预测控制算法,实现对污水处理过程中溶解氧浓度的实时控制。该算法利用反馈线性化思想实现自适应广义预测控制器的设计,在证明其李雅普诺夫稳定的同时,得到修正系统的受控自回归积分滑动平均模型参数自适应规则,动态调整模型参数使系统跟踪误差达到最小。仿真实验结果表明,该算法能够稳定、快速地控制溶解氧浓度,具有较强的抗干扰能力和鲁棒性,该控制算法特别适合用于污水处理过程的特殊天气（如雨天和暴雨天）中。     

直膨式空调人工神经网络在线自适应控制器应用研究

直接膨胀式空调系统人工神经网络控制器已经有了一些研究成果,为了解决控制器控制范围和精度的问题,引入在线自适应控制系统。该控制器的控制能力测试采用直接膨胀式空调系统实验装置进行。试验结果表明,基于人工神经网络动态模型的在线自适应控制器进行训练的前提下,该控制器能够将室内空气的干球和湿球温度控制在一定范围内,具有较高的控制精度。     

一种改进型动态矩阵控制在水箱液位系统中的应用

针对三容水箱液位控制的多变量、强耦合、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了在一种在状态空间方程形式下的多变量动态矩阵控制（Dynamic Matrix Control, DMC）和分数阶PID (FOPID)控制相结合的新型模型预测控算法（MFOPID-DMC）,以改善控制品质。用李雅普诺夫第二方法证明该算法的稳定性。将该算法应用在三容水箱液位控制系统,并与FOPID和DMC控制效果进行对比。仿真结果表明,该算法克服了FOPID超调大和DMC动态响应慢的不足,是一种鲁棒性较强、控制精度高的控制策略,较好的解决了三容水箱液位控制系统的耦合性、难以建立数学模型等问题。     

基于快速全线性预测控制的混沌系统控制与同步

针对连续时间混沌(超混沌)系统的控制问题, 提出了一种基于扩张状态观测器的快速全线性广义预测控制算法. 利用线性扩张状态观测器估计和补偿混沌(超混沌)系统的非线性动力学和存在的不确定性, 将原始对象近似转化为积分器形式, 随后针对单积分器设计广义预测控制, 解决了预测控制计算量大的问题. 阶跃系数矩阵可以直接得到解析解, 而对于未来输出的预测则可以根据最近两个时刻的输出采样值直接计算得到, 避免了使用自校正算法和在线求解丢番图方程. 该线性算法可以直接应用于非线性对象的控制系统设计. 将该算法应用于典型Lorenz混沌系统的控制中, 数学仿真结果验证了有效性.     

基于演算子理论的液位控制系统应用研究

为了模拟工业锅炉液位过程控制,以水箱过程控制实验装置为基础进行了液位控制的实验研究。首先提出了基于演算子理论的右互质分解方法实现非线性控制系统的设计;接着以PCL-812PG数据采集卡为基础进行了数据采集与驱动设计;然后利用设计好的控制器在Visual C[HT6"H]++开发环境下对该液位系统进行了实验研究;实验中液位设定值为300 mm,结果显示液位控制系统上升时间小于260 s,系统超调低于5%,满足要求的性能指标;实验结果表明了控制系统设计的有效性。     

基于无模型方法的混沌系统自适应控制

传统的混沌控制方法大多需要获知混沌系统的模型知识, 但是工业实际中系统的参数经常是未知的,与此同时系统建模过程当中经常会不可避免地存在未建模的动态不确定性, 这种情况下常规的混沌控制方法不能取得优化的控制性能指标．为解决此问题, 提出了一类基于无模型方法的混沌系统自适应控制算法．该算法基于数据驱动, 无需混沌系统的先验知识, 无需训练过程, 在线调整参数较少, 是一种低成本的控制器．数学证明了该控制系统的稳定性, 仿真结果说明了这种理论的有效性． 关键词： 混沌控制 自适应 无模型 数据驱动     

基于滚动时域估计的飞行器姿态估计及三轴磁强计在线校正

针对飞行器姿态估计以及三轴磁强计在线校正问题, 提出了一种实时滚动时域估计算法. 首先, 为了解决在卡尔曼滤波框架下系统约束不能显式求解的问题, 设计了滚动时域估计滤波算法. 该算法将飞行器姿态估计问题转化为优化问题, 显式求解四元数归一化性质, 缩小搜索空间的同时提高了搜索效率和精度. 其次, 滤波时域窗内应用高斯-牛顿迭代法求解最优状态估计值, 满足了实时性要求. 最后, 在没有增加系统状态维数的情况下, 在线求解了三轴磁强计校正参数, 保证了磁强计量测值以矢量形式输入系统. 仿真结果表明, 由于合理地利用了历史信息, 该方法精度较高, 且对初始误差、系统误差均不敏感, 具有一定鲁棒性.     

一种IAE指标触发的继电反馈PID参数自校正方法

针对实际工业过程中固定PID参数不能适应系统特征变化的问题,提出了一种在线控制器参数自动校正方法。首先,以内模控制为基础,由系统工作数据估计得到设定值阶跃变化下系统可获得的最优累积绝对误差值(IAE),并以此建立评价当前控制器优劣的性能指标。若性能不满足要求,则触发PID参数校正算法工作,通过引入继电反馈环节使控制回路振荡,获得控制系统临界信息,再根据改进的Z-N规则计算新的PID控制器参数。最后,分别用仿真和实际液位控制系统验证所提方法的有效性。     

基于小波分析的某型装备发动机分布式在线检测系统设计

针对现代战车大型发动机强干扰下的在线故障检测需求,设计了一种基于小波分析的某型发动机分布式在线检测系统。整体设计基于分布式设计思想,在某型发动机合适部位设置检测节点,通过CAN总线传递数据到显控中心;利用CAN总线进行数据传送,提高了测量与控制的精确度,减少了传送误差,增强了故障分析的准确度;显控中心综合运用了小波变换和模式识别技术进行故障诊断,具有快速故障定位能力和拓扑适应能力;应用表明,该系统能够较好的适用于某型发动机的在线监控,使用方便,故障诊断快速有效,解决了发动机在线预警和故障诊断的问题。     

基于FPGA的微型直流电机控制器IP核设计

为了实现阵列天线波束高效控制和系统小型化, 实现多轴微型直流伺服系统达到高速、并行控制, 根据Nios Ⅱ处理器的Avalon总线规范, 利用Verilog硬件描述语言, 设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的微型直流电机控制器IP核。该控制器采用了有限状态机的方法, 分多模块实现硬件控制功能。针对微型直流电机特性, 采用了比例-积分-微分（PID）算法、分段控制及启停监测等控制策略。最后利用软件Quartus Ⅱ及DE0开发板进行了仿真和实验验证, 实验表明, 该控制器具有响应速度快、定位精度高、可靠性高、体积小等特点, 可以可靠地对各路微型直流电机进行独立控制, 且控制性能良好, 能够实现天线单元快速、准确的相位控制。     

光伏电池组件隐式、显式单二极管模型准确性对比研究

光伏电池组件非线性输出特性的物理建模及其优化参数的准确提取是光伏发电系统设计计算、性能评估及优化控制的重要前提.相对于传统的隐式单二极管模型,该文在光伏电池显式单二极管模型的基础上利用Lambert W函数推导了光伏组件的显式单二极管模型,提出一种基于重启边界约束Nelder-Mead单纯形算法的参数提取方法rbcNM,并利用两种典型光伏电池组件的实测数据对隐式、显式单二极管模型的准确性进行了对比测试和验证.结果表明:rbcNM算法可以快速准确的提取隐式、显式单二极管模型的优化参数,计算结果与实测数据具有很好的一致性,相对于已有文献在准确度上取得了大幅度的提升;显式单二极管模型的准确性显著高于隐式单二极管模型,对光伏电池组件的电流-电压和功率-电压特性曲线具有更高的拟合精度.     

基于RBF模糊神经网络的垂直轴风力机设计

半转结构垂直轴风力机具有优良的空气动力特性,为了进一步提高风电系统输出电能的质量,在RBF神经网络与模糊逻辑系统的函数等价条件下,探索了基于T-S模糊模型的RBF模糊神经网络控制算法,并依此设计出两叶结构半转式垂直轴风力机控制器;通过与常规PID控制算法的仿真比较,表明基于T-S模型的RBF模糊神经网络控制算法在两叶结构半转式垂直轴风力机的恒转速控制方面具有一定的优越性。     

基于PXI和RT-LAB的永磁同步电机快速控制原型设计

针对永磁同步电机控制器存在算法复杂、代码量大、开发周期长等问题,实现一种基于虚拟仪器的永磁同步电机快速控制原型系统。设计快速控制原型硬件平台,并对硬件设备进行选型,包括PXI虚拟仪器、功率驱动模块、电机对拖台架等;研究永磁同步电机转子磁场定向控制原理基础上,以一台3.1KW被测电机为被控对象,在RT-LAB实时仿真软件环境下,搭建永磁同步电机控制算法模型。实验结果表明,电机转速与定子电流均可无偏差跟踪参考给定值,系统控制性能良好,且该系统使电机控制器开发周期缩短、成本降低。     

一种改进的天棚半主动控制算法

针对传统天棚阻尼控制对参数可变的磁流变半主动悬挂系统不能进行有效控制的问题,设计了一种最小控制综合与天棚混合的控制算法;首先建立了理想天棚阻尼控制算法的模型,依据最小控制综合算法模型结构特点将理想天棚阻尼控制作为参考模型;然后依据磁流变阻尼器控制力特点,改进了最小控制综合算法的反馈控制方程,得到混合控制算法的控制律;最后对改进的算法进行了仿真分析;仿真结果表明,混合控制算法在悬挂系统参数发生变化的情况下能够有效降低车体加速度和车轮动载荷,具有较好的控制效果;所设计的改进的天棚半主动控制可以提高车辆的行驶平顺性,对被控系统参数的变化具有良好的适应性,具有较高的实用价值。     

利用x|x|控制混沌系统

提出了一种新的混沌控制方法，即对混沌动力系统增加一个具有分段二次函数x|x|形式的非线性反馈控制器，利用它控制了一大类系统从混沌运动转化为各种规则的运动.该控制器是一种活动控制器，它不影响原系统的参数，其结构相当简单而且在物理、电路上都容易实现.数值仿真表明了该控制方法的有效性与可行性. 关键词： 混沌 非线性反馈控制器 分段二次函数     

Hénon混沌系统广义预测控制无静差快速算法

提出了一种具有无静差跟踪性能的Hénon混沌系统广义预测控制快速算法.采用改进的时变遗忘因子递推最小二乘方法辨识混沌系统,通过在常规广义预测控制性能指标函数中引入前馈增益矩阵与柔化矩阵,并将MP神经元网络与BP算法相结合在线调整柔化因子,实现系统对参考信号的无静差快速跟踪.该算法避免了矩阵求逆计算,能够很好地跟踪参考信号.仿真结果验证了该方法的有效性. 关键词： 广义预测控制 Hénon混沌系统 前馈增益矩阵 柔化矩阵