基于粒子群优化的自适应模糊制冷控制算法

为解决空间斯特林制冷机和探测器热负载不确定及存在变化的问题,提出了自适应模糊PID制冷控制。在空间环境中使用的斯特林制冷机参数会随着时间的变化而发生改变,探测器负载也会随着工作模式和工作时间的变化而变化,整个制冷系统涉及的变量多,参数非线性。采用传统的控制方法,在固定的单一条件、环境下得到的控制参数,环境和负载发生变化后容易性能变差甚至不稳定,控制精度和稳定性不能满足使用要求。设计了一种自适应斯特林制冷机控制器,通过综合自适应模糊PID控制的方法,采用粒子群优化算法调整控制参数以减小代价函数。通过仿真和试验验证算法的有效性和鲁棒性。     

软体微手鲁棒非线性控制设计

软体驱动器是构建智能软体机器人的基石。然而,由于软体驱动器具有非线性、耦合和不确定性等复杂的特性,如何对其进行有效建模与控制是目前极需解决的难题。以一种由三支单腔双向弯曲软驱动器构成的软体微手为研究对象,对其进行了鲁棒非线性控制设计研究。首先,进行了鲁棒非线性控制系统的总体结构设计分析。其次,对如何设计算子控制器、跟踪控制器、算子观测器实现其对软体微手的弯曲角度和力进行控制进行了分析和讨论。接着,分析和研究了鲁棒稳定和跟踪条件。最后,通过基于实验数据的仿真验证了所提方案的可行性和有效性。     

基于模糊PID的UEGO传感器控制方法研究

宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen,简称UEGO)传感器具有较宽的空燃比测量范围,广泛地应用于稀燃发动机空燃比控制系统。UEGO传感器需要配套控制器才能正常工作,通过控制传感器的温度和泵电流,实现空燃比的测量。然而,UEGO传感器温度具有非线性,泵电流参数存在摄动,给其控制带来了困难。为了缩短冷启动时间,采用斜坡加热与模糊PI相结合的分段温度控制策略,以克服温度的非线性和冷启动的加热限制;采用基于OE模型的系统辨识法,建立不同工况下的泵电流模型,据此采用模糊PID的控制方法提高泵电流的控制精度与响应速度,克服泵电流参数不确定性的影响,从而提高传感器的动态性能。在空气环境和混合气配气平台上进行实验,结果表明：UEGO传感器冷启动时间少于20s,温度控制精度较高,泵电流调节时间为191ms,动态响应速度快、抗干扰能力强。     

基于最优PID和LQG算法的空间望远镜大口径快摆机构控制系统仿真

空间望远镜在观测时会受到不确定性扰动,这些扰动的特性为幅值小,频带宽,控制难,而且望远镜平台的振动成分大部分在10 Hz以内。为了减小这些低频振动造成的干扰,对空间望远镜的大口径FSM系统进行控制器设计使其能够对低频扰动具有良好的抑制作用,选择的控制算法为在ITAE指标最优情况下的PID算法和带有积分作用的LQG算法。利用Simulink对系统搭建模型,仿真结果表明:FSM系统在PID控制器作用下的响应时间为0.4 s,在LQG控制器作用的响应时间为0.04 s,且都无稳态误差。利用OICETS卫星的振动功率谱密度数据对系统的抑制能力进行验证,在低频段0~10Hz范围内:跟踪模式时,系统在PID控制器作用下,抑制能力为14.5 d B,系统在LQG控制器作用下,抑制能力为32.5 d B;瞄准模式时,系统在PID控制器作用下,抑制能力为10.3 d B,系统在LQG控制器作用下,抑制能力为23.6 d B。经过比较,该大口径FSM系统在LQG控制器作用下的系统性能明显优于在最优PID控制器作用下。     

Infrared dim and small target detecting and tracking method inspired by Human Visual System

Detecting and tracking dim and small target in infrared images and videos is one of the most important techniques in many computer vision applications, such as video surveillance and infrared imaging precise guidance. Recently, more and more algorithms based on Human Visual System (HVS) have been proposed to detect and track the infrared dim and small target. In general, HVS concerns at least three mechanisms including contrast mechanism, visual attention and eye movement. However, most of the existing algorithms simulate only a single one of the HVS mechanisms, resulting in many drawbacks of these algorithms. A novel method which combines the three mechanisms of HVS is proposed in this paper. First, a group of Difference of Gaussians (DOG) filters which simulate the contrast mechanism are used to filter the input image. Second, a visual attention, which is simulated by a Gaussian window, is added at a point near the target in order to further enhance the dim small target. This point is named as the attention point. Eventually, the Proportional-Integral-Derivative (PID) algorithm is first introduced to predict the attention point of the next frame of an image which simulates the eye movement of human being. Experimental results of infrared images with different types of backgrounds demonstrate the high efficiency and accuracy of the proposed method to detect and track the dim and small targets.     

化学发光法大气氮氧化物浓度自动分析仪中光信号探测模块温控系统设计

化学发光法是测量低浓度的大气氮氧化物含量的有效方法,可用于24h连续自动分析的大气环境监测系统。然而该方法需要高温转换室、高压臭氧发生模块、高温反应室等模块,使得仪器内的环境分布极为复杂,仪器在长时间运行后容易出现灵敏度下降、信噪比降低等现象。针对上述现象,设计了用于仪器的光信号探测模块的温度控制系统。该温控系统基于PID控制原理,通过AVR单片机ATMEGAl6对半导体制冷片（Ther—mo—ElectricCooling,TEC）的闭环控制来实现温度的精密控制。实验结果表明,该系统可以使光信号探测模块的温度控制在5℃±0．1℃,光电倍增管的暗噪声从25℃时的363个／s下降到5℃时的8个／s光子数,噪声波动标准差也从22降到3,能够很好地满足系统对信号探测稳定性的要求。     

基于粒子群优化算法的船舶动力定位云模型控制器设计

云模型控制理论是智能控制学科的新兴领域,因此如何扩展云模型的应用范围并使其走向工程化实用化成为其研究重点。针对船舶运动模型具有不确定性和外部扰动随机性等特点,尝试将云模型应用于船舶动力定位的控制过程中。由于云模型控制器存在参数难以整定的问题,提出了基于粒子群算法的优化设计方法。针对标准粒子群优化算法容易出现早熟收敛的问题,引入自适应粒子群优化算法。仿真研究表明云模型控制及粒子群优化的可行性和有效性。     

高速1553B总线通讯控制器测试验证系统研究

通过对10M1553B总线通讯控制器的特性进行分析,再结合10M1553B总线通讯控制器的A、B总线通道切换测试及通讯强度测试的测试指标,提出了相应的测试验证系统方案;通过对测试验证结果的研究与分析,证实10M1553B总线通讯控制器具有较好的品质,能够在一定程度上替代国外的同类产品;同时针对10M1553B总线通讯控制器所设计的测试验证系统方案、各测试指标所对应的测试方法和通过准则,对于其它类似产品的系统级综合测试具有普遍性、适用性和指导性;并通过实际测试验证了该测试验证系统的可靠性和稳定性。     

自抗扰控制器在平面电机控制系统中的应用

针对平面电机调速系统在PID控制下控制性能差的问题,文章提出了自抗扰控制方案,在突加负载或扰动时,用自抗扰控制器进行估计、补偿和控制,解决了PID控制中产生的“快速性”与“超调量”之间的矛盾;文章详细描述了自抗扰控制器组成、平面电机速度控制器的搭建,最后在突加负载和摩擦力突变的情况下,通过比较自抗扰控制和PID控制,结果表明:自抗扰控制具有良好的动态性能和鲁棒性。     

光学消像旋高精度位置控制系统的算法与实现

为了解决周视光电观瞄设备中光学消像旋齿轮传动所带来的误差大、间隙难以控制等不足,本文提出去掉光学消像旋的机械传动,将其变为无机械传动的位置控制系统.结合现代控制理论,在分析了光学消像旋位置控制系统中被控对象模型的基础上,设计以比例-积分-微分控制器为主,非线性控制为辅的融合控制算法.以单片机C8051作为控制核心,编码器作为位置传感器,光电转台方位角度作为控制信号,组成位置控制系统并进行调试、试验测试,测试结果表明其实现的光学消像旋性能优于含有机械传动的光学消像旋性能,最终实现光学消像旋高精度位置控制.