动态周期事件触发机制下DC-DC变换器切换鲁棒控制

解决了基于动态周期事件触发切换控制策略的DC-DC变换器系统稳定性问题.事件触发机制可以在提升控制效果的同时节省通信资源.并且在事件触发机制中引入动态变量可以令事件触发条件基于系统的实际情况发生改变,提高了系统的稳定性和鲁棒性.经过对各种触发策略的比较分析,结果表明动态周期事件触发的切换控制方法能够在保证系统性能的前提下有效降低通信负担.最后,通过DC-DC升压变换器仿真实例说明了所建立结果的有效性.     

执行器饱和NCS的满意容错与通信的协同设计

基于离散事件触发通信机制(DETCS),研究了非均匀传输周期下具有执行器饱和的网络化控制系统(NCS)的满意容错与网络通信间的协同设计问题.通过将保持器端数据的非均匀更新周期对系统性能的影响转化到对系统时滞的影响中,建立了一个具有执行器饱和的闭环故障NCS模型,该模型将建模中的多个因素集成在一个框架下,如执行器饱和约束、执行器失效、事件触发条件、非均匀传输周期、传输时延、计算时延和控制器信息等.基于不连续的Lyapunov-Krasovskii函数、互反凸技术、线性凸组合技术及琴生不等式,为具有多种性能的闭环故障系统提出了网络通信与满意容错间的协同设计方法.借助仿真算例,验证了提出的协同设计方法的有效性,此外还对不同性能指标和DETCS中的触发参数间的相容性进行了分析.     

基于一般二次函数的非周期事件触发的H_∞控制

在事件触发控制框架下,采样数据发送到控制器的传输时间是由预先给定的事件条件确定。相对于时间触发控制,事件触发控制能有效地降低对通讯资源的占用。到目前为止,周期事件触发策略是实现事件触发控制最常用的方法,其局限性是忽视了相邻采样时刻间的系统信息,从而可能导致控制性能下降。为此,文中提出了基于一般二次函数的非周期事件触发策略,既可减少控制任务的执行数量,同时,通过对系统输出的连续监测能有效避免最坏情况对系统性能的影响。为降低结果的保守性,根据闭环系统的混杂结构特征,构造了分段时间依赖的非正定Lyapunov泛函。运用凸组合和矩阵不等式方法,建立了系统具有指数稳定性和给定L_2-增益的充分条件。将事件触发参数矩阵的设计问题转化为一组线性矩阵不等式(LMI)的求解问题。最后,通过模型的数值仿真证实了文中方法在保证系统具有一定的L_2-增益性能的前提下能有效减少量测数据的传输次数。     

状态反馈事件触发控制系统的分析与设计

针对线性系统状态反馈事件触发控制在工程应用中仅使用单一动态门限或静态门限存在Zeno现象的缺点,提出了动静门限相结合的事件触发机制。将闭环控制系统建模为脉冲系统模型,应用脉冲系统理论,导出了确保控制系统稳定的触发机制参数确定定理,得到了便于实现触发机制门限参数设计的线性矩阵不等式条件。针对确保系统稳定的触发机制门限参数可在一个区间内选择的特点和静态门限分量大小影响系统稳态区域大小的特点,进一步提出了变门限触发机制,可使系统在稳态情况下自动将静态门限分量减小,显著减小稳定区域,提升事件触发控制的稳态性能,从而可实现精确控制。定量仿真表明,变门限触发机制可以在通信资源消耗量几乎相同的情况下将稳态范围缩小到固定门限方法的12.3%。     

基于模型的网络化控制系统事件触发控制

研究了事件触发通讯机制下基于模型的网络化控制系统鲁棒H_∞控制问题。通过构造一个依赖于对象和模型采样状态的事件触发传输方案,并考虑网络诱导时延的影响,将闭环系统建模为一个带有区间时变时延的增广系统。利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以线性矩阵不等式的形式给出了系统的鲁棒H_∞性能判据和控制器的设计方法。最后,通过一个数值仿真例子验证所提方法的有效性。     

CAN总线时间触发机制的实现

分析了CAN总线的时间触发机制，基于8052单片机和CAN控制器SJA1000设计了时间触发机制的实现方案，给出了网络中基本周期中可传输的最大消息数目及可调度分析方法。以汽车引擎控制系统为例进行的实验结果表明，利用CAN总线时间触发机制不仅可以有效地管理消息的传输，而且提高了总线带宽利用率。     

DoS攻击下信息物理系统事件触发保性能控制

针对信息物理系统的安全控制问题,提出拒绝服务攻击下基于事件触发的保性能控制方法.首先,考虑到拒绝服务攻击行为的随机特性,将拒绝服务攻击描述为具有固定丢包数的伯努利随机分布过程;其次,为了降低网络通信负担,采用离散事件触发通信机制对传感器的量测信息进行传输;随后,根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出拒绝服务攻击下系统稳定的充分条件,进而在给定的保性能水平下设计了基于事件触发机制的保性能控制器;最后,通过仿真实例验证了所提出控制方法的正确性和有效性.     

基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV指定时间收敛自适应控制

针对当前吸气式高超声速飞行器自适应控制结果仅能实现误差渐近收敛于预设包络、神经权值在线更新存在计算爆炸、对机载资源过度占用的难题,提出了基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV 指定时间收敛自适应控制方法。首先,阐述了一种不依赖精确误差初值同时又能确保误差指定时间收敛的改进预设性能控制机制;其次,构建了用于FAHV 干扰辨识的相对阈值事件触发神经网络;最后,设计了相对阈值事件触发控制算法,有效降低了闭环控制器对通信资源的消耗,在非等周期信号传输的基础上实现了良好的控制精度。仿真结果表明,所提方法能够在低计算与传输资源消耗下对高度/速度参考信号实施指定时间跟踪。     

多重事件触发机制下四旋翼飞行器的姿态跟踪控制

为减少四旋翼飞行器姿态跟踪控制中内部计算与通信资源的损耗,提出了基于反步法和多重事件触发机制下的四旋翼飞行器姿态跟踪控制。建立了四旋翼飞行器的动力学模型,并以滚转角系统为例,利用反步法设计连续控制器,实现了飞行器滚转角对参考信号的跟踪控制;通过引入事件触发机制构造了事件触发控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的事件触发控制器可以使滚转角系统保持稳定,且避免了Zeno现象;同时,在不同的参数作用下,采用相同方法对四旋翼飞行器的其他3个系统分别设计了各自对应的事件触发机制和事件触发控制器;由此构建的4个事件触发机制共同构成了四旋翼飞行器的多重事件触发机制。仿真结果表明,在多重事件触发机制作用下,所提事件触发控制器在3 s内共触发150次即可达到与周期采样控制器连续采样3 000次相同的跟踪效果。     

基于动态事件触发机制的双通道时延网络预测控制

本文针对传感器-控制器通道和控制器-执行器通道均存在时延的网络控制系统(NCSs),研究了在动态事件触发机制(DETM)下基于模型的网络预测控制(NPC)问题。通过在静态事件触发机制(SETM)中引入一个内部动态变量,设计了双通道动态事件触发机制,采用龙伯格观测器对系统状态进行估计,提出了基于模型的网络预测控制方法主动对双通道网络时延进行补偿,根据Lyapunov稳定性理论,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。     

基于记忆合金的大承载低冲击解锁机构设计与试验研究

为满足航天器大承载、低冲击、快速响应的连接与分离需求,提出一种基于记忆合金驱动、具有非自锁传动特性和多级增力结构形式的解锁机构,对解锁触发系统和承载传动系统设计方法进行了研究,通过理论分析、仿真和测试,确定了影响记忆合金驱动性能和非自锁梯形螺纹副设计的关键参数。试验结果表明,该解锁机构承载能力强,解锁冲击小,响应快速,解锁时间同步性好,可重复使用,在航天器连接与分离系统中有很大的应用潜力。     

时隙式延时期概率检测控制WSN协议分析

提出了一种低功耗的随机多址无线传感器MAC协议——时隙式非坚持与p概率检测多通道随机多址联合控制协议.算法通过划分系统的传输期,在不同的时段采用不同的控制策略和休眠机制,使系统获得较优的性能.通过对多通道多业务随机多址系统的理论建模分析,得出系统吞吐量、多业务吞吐量以及这种协议下传感器网络的能量效率的重要系统参数表达式.还通过计算机仿真实验与理论值进行对照,验证了理论的正确性,并发现其节点具有较长的生命周期.     

事件触发机制下二阶多智能体系统量化追踪控制

为了解决控制器频繁更新及通信带宽有限性的问题,对二阶线性多智能体系统在事件触发机制下的量化追踪控制进行研究.设计与均匀量化器相关的事件触发控制机制,提出基于事件触发的追踪控制算法,并使用均匀量化器对控制输入中的所有跟随者状态进行量化处理.基于Lyapunov稳定性理论分析,得到在该算法下使系统渐近趋于一致的充分条件.研究结果表明:所提出的控制协议可以排除芝诺行为.最后,通过数值实验说明理论结果的有效性.     

智能分注系统中流体波码信号的传输机理

流体波码通信用于分层注水智能监控系统,但其流体压力信号的产生与波码传输的机理一直不明。基于稳定流的流体能量方程建立流体压力信号的产生与传输过程的数学模型,研究地面电控阀及井下配水器产生的压力信号及影响因素,揭示信号在注水管中的传输机理。研究表明,地面及井下压力信号的产生来自于地面阀及井下配水器开度改变引起的流量变化,压力信号幅度受流体、输水管网、注水管或井筒参数、流体装置结构及流体控制参数的影响;信号沿注水管的传输为电控阀开度改变引起流量变化的诱导;注水管长度对地面信号的下传基本无影响,但对井下信号的上传有一定影响。数值计算表明,注水管最大流量及电控阀阻力系数的变化量对压力信号幅度的影响很大,较大的流量及阻力系数的变化量可以产生较大的信号幅度,有利于信号的传输及信号的检测与处理。该研究对于流体波码通信系统的设计与性能改善具有一定的理论指导作用。     

基于双稳态永磁操作机构的智能低压真空断路器设计

分析了低压真空断路器的双稳态永磁操动机构的基础上微处理器为控制单元,研究了断路器电流三段保护的工作原理。以全波傅里叶算法为测量算法滤除复杂环境下的高次谐波干扰及恒定直流分量,得到的基波幅值与微处理器的设定值比较后发出指令控制晶闸管基极触发信号利用晶闸管来控制分合闸线圈中电流的通断。样机测试了三段电流保护性能并利用仿真工具MATLAB对测试数据进行了分析。实验表明,配电系统发生故障时,所设计的控制器能够在误差允许范围内对断路器实现有效分合闸从而提高了断路器控制的可靠性增强了配电系统的稳定性。     

基于单片机的可控硅全控桥数字触发控制系统

针对中小型水电站励磁系统设计了一种基于单片机的新型实用的可控硅数字触发电路，运用单片机高速输出口实现可控硅全控桥的触发控制，该电路集控制，触发于一体，使其外围元件少，集成度高，控制精度高，稳定可靠, 用多种控制理论和最新电子技术及检测技术，用单片微机实现了水轮发电机组励磁控制系统的采样，控制，存贮，通讯，数字触发脉冲，软件调差及全软件实现各控制功能模，克服了模拟集成电路的缺点，使其结果简单，功能完善，可靠性高，成本低，使中小型水电机组励磁控制性能进一步提高，并阐述了一个应用于水电站励磁控制系统中的实际应用。     

High-fidelity transmission of sensory information by single cerebellar mossy fibre boutons

Understanding the transmission of sensory information at individual synaptic connections requires knowledge of the properties of presynaptic terminals and their patterns of firing evoked by sensory stimuli. Such information has been difficult to obtain because of the small size and inaccessibility of nerve terminals in the central nervous system. Here we show, by making direct patch-clamp recordings in vivo from cerebellar mossy fibre boutons-the primary source of synaptic input to the cerebellar cortex-that sensory stimulation can produce bursts of spikes in single boutons at very high instantaneous firing frequencies (more than 700 Hz). We show that the mossy fibre-granule cell synapse exhibits high-fidelity transmission at these frequencies, indicating that the rapid burst of excitatory postsynaptic currents underlying the sensory-evoked response of granule cells can be driven by such a presynaptic spike burst. We also demonstrate that a single mossy fibre can trigger action potential bursts in granule cells in vitro when driven with in vivo firing patterns. These findings suggest that the relay from mossy fibre to granule cell can act in a 'detonator' fashion, such that a single presynaptic afferent may be sufficient to transmit the sensory message. This endows the cerebellar mossy fibre system with remarkable sensitivity and high fidelity in the transmission of sensory information.     

机器人力控制系统仿真分析

本文对由Movemaster-EX机器人和HUST-FS6腕力传感器组成的力控制系统进行了分析,讨论了接触物体和腕力传感器刚度、力反馈矩阵、库仑摩擦以及间隙非线性对整个力控制系统稳定性的影响;引入力的微分反馈有助于增强力控系统的稳定性,用单关节机器人模型进行了仿真研究.结果表明,接触物体综合刚度、力反馈矩阵、库仑摩擦和间隙非线性对力控系统影响很大;引入力微分反馈能改善系统性能.     

Automatic gain control in the echolocation system of dolphins

In bats and technological sonars, the gain of the receiver is progressively increased with time after the transmission of a signal to compensate for acoustic propagation loss. The current understanding of dolphin echolocation indicates that automatic gain control is not a part of their sonar system. In order to test this understanding, we have performed field measurements of free-ranging echolocating dolphins. Here we show that dolphins do possess an automatic gain control mechanism, but that it is implemented in the transmission phase rather than the receiving phase of a sonar cycle. We find that the amplitude of the dolphins' echolocation signals are highly range dependent; this amplitude increases with increasing target range, R, in a 20 log(R) fashion to compensate for propagation loss. If the echolocation target is a fish school with many sound scatterers, the echoes from the school will remain nearly constant with range as the dolphin closes in on it. This characteristic has the same effect as time-varying gain in bats and technological sonar when considered from a sonar system perspective.