基于结构改进Smith预估单神经元PSD的长时延NCS研究

针对长时延网络控制系统（NCS）中存在时延和被控对象等问题,提出了一种新型结构改进Smith预估单神经元PSD控制器.新型控制器由结构改进Smith预估器和单神经元PSD控制器组成,结构改进Smith预估器通过对传统Smith预估器模型结构上的改进,避免了建立网络时延的预估模型,无需对网络时延进行在线测量、估计或辨识,补偿了网络时延对系统的性能带来的影响;单神经元PSD控制器解决了结构改进Smith预估器的模型失配问题,通过Matlab环境下的TrueTime工具箱对NCS进行仿真实验,并对传统PID控制方法、结构改进Smith预估PID控制方法和结构改进Smith预估单神经元PSD控制方法进行了仿真比较.研究结果表明,该新型控制器有效地补偿了网络时延对NCS的性能带来的影响,在模型失配情况下具有良好的鲁棒性和适应性,是对长时延NCS-种可行且有效的控制方法.     

广义预测控制方法在网络遥操作机器人系统中的应用

Internet网络的时变时延及网络数据丢包严重影响了遥操作机器人系统的操作性能,甚至造成系统不稳定.为了解决这一问题,提出一种新的基于Intcrnet的遥操作机器人系统控制结构.通过在主端对给定信息加入时间标签获得过去的系统回路时延,采用多元线性回归算法,预测下一时刻系统回路时延,然后在从端设计一个广义预测控制器控制远端机器人,从而改善时变时延对系统性能的影响.应用广义预测控制器产生的冗余控制信息,降低了网络数据丢包对系统的影响.最后根据预测控制稳定性定理,推导出系统的稳定性条件.仿真试验结果表明,该方法能有效解决时变时延以及网络数据丢包引起的性能下降问题.     

基于输入时延的线性连续时不变系统量化分析与控制

针对网络控制系统中同时存在的网络诱导时延和量化误差问题,对系统的建模、稳定性分析、控制器设计等3个方面进行了研究。基于数量化反馈控制器和零阶保持器的工作机制,利用了扇形界方法,将系统建模为带有输入时延的时滞系统。其中,在网络控制系统的传感器到控制器通道(S-C)和控制器到执行器通道(C-A)分别加入了对数量化器,用来量化系统的状态信号和控制输入信号。运用Lyapunov理论提出了一种Lyapunov-Krasovskii泛函方法,并得到了相应的稳定性判据,该判据是以两个线性矩阵不等式(LMIs)来表示的。基于该稳定性判据,设计了量化状态反馈控制器使得闭环系统渐近稳定。研究结果表明:两个量化器的量化密度直接影响系统的控制性能。     

数字缸伺服系统线性二次型最优控制仿真研究

根据数字缸伺服系统的框图结构,建立了系统的状态空间方程数学模型;利用线性二次型最优控制理论,给出相应控制算法,设计了系统最优控制器,并通过MATLAB对系统特性进行仿真分析;对于采用最优控制算法前后的系统分别进行了阶跃响应和频率响应仿真分析,以验证该算法对系统动态特性的影响,同时又探讨了最优控制器中的加权矩阵对系统稳定性的影响。仿真结果表明,最优控制算法改善了系统动态品质,实现简单,且控制精度高,工程实用性强。     

实验用微型采煤机液压系统设计与动态特性仿真

在介绍实验用微型采煤机的基础上,对其液压系统进行了设计。建立了液压系统的数学模型和MATLAB/Simulink动态仿真模型,并进行了仿真分析。仿真结果表明：放大器增益系数、液压缸的负载大小和压缩总量对系统动态性能影响较大,PID控制器能够提升系统动态性能。研究结果为采煤机液压系统设计及优化提供了理论依据。     

随机时延网络控制系统的优化控制

对具有不确定信息传输时延的网络控制系统的优化控制方法进行了研究。首先应用时间戳的BP神经网络对时延加以预测并建立了加热炉网络控制系统的数学模型。基于时间乘误差绝对值积分最小优化策略,给出了一次优化的设计方法,并导出相应的离散状态方程式。基于最优状态反馈提出的二次优化方法进一步提高了控制系统动态性能。最后的仿真和实验结果表明,提出的控制策略能有效地改善系统静态和动态特性。     

电液比例系统的H_∞鲁棒性控制设计

针对电液比例系统中系统控制数学模型参数时变要求控制器鲁棒性强的特点,通过分析电液比例系统的物理模型,利用线性分式变换(LFT)方法,引入乘性不确定性参数,给出了参数时变的电液比例模型,并得出了具有参数不确定性系统状态空间函数模型。运用线性矩阵不等式(LM I)的H∞控制器的处理方法,设计出基于H∞控制的电液比例系统控制器。利用该控制器可有效的抑制参数时变对系统输出的影响。仿真表明该控制器在较大不确定参数的变动下,控制器仍然能够使系统具有较好的输出性能,结果说明该鲁棒控制器的有效性。     

考虑漏磁和磁饱和的混合悬浮系统控制性能分析

相比于纯电磁悬浮系统，混合悬浮系统由于增加了不可控的永磁体，其控制难度增加，且更容易发生吸死状况。本文针对混合悬浮系统的控制性能展开研究。首先，基于混合悬浮电磁铁结构建立其数学模型，利用有限元仿真软件对数学模型进行修正，得到更与实际情况相贴合的数学模型。其次，对系统运动方程进行线性化处理，建立了系统的传递函数，并进行稳定性分析。最后，分别建立PID和模糊PID控制器，并通过SIMULINK模块进行仿真。结果表明，两种控制器均能实现稳定悬浮，但模糊PID控制器超调量更低、防吸死性能更佳，具有更优的控制性能。     

0.6MN自由锻造液压机力闭环控制系统性能分析

为提高锻件性能和材料利用率,研究了锻造液压机的工作原理,并建立其数学模型,采用频域分析方法,研究负载刚度对力控系统特性的影响。利用AMESim与MATLAB/Simulink建立协同仿真平台,分析系统动态性能,同时分别引入PID控制器、积分分离控制器以及模糊PID控制器分析研究其对于0.6MN自由锻造液压机力闭环控制性能的影响,并通过实验验证仿真结果的正确性。     

基于模糊PID控制的电动负载模拟器研究

介绍了电动负载模拟器的系统结构和工作原理,分析了所存在的摩擦现象对负载模拟器控制系统的影响,建立了负载模拟器系统的数学模型。针对负载模拟器设计中主要存在的控制问题,采用模糊自适应整定PID控制方法设计控制器,消除摩擦等非线性因素对系统的影响,并基于结构不变性原理设计前馈补偿以抑制多余力矩。     

Independent motion control of a tower crane through wireless sensor and actuator networks

The problem of independent control of the performance variables of a tower crane through a wireless sensor and actuator network is investigated. The complete nonlinear mathematical model of the tower crane is developed. Based on appropriate data driven norms an accurate linear approximant of the system, including an upper bound of the communication delays, is derived. Using this linear approximant, a dynamic measurable output multi delay controller for independent control of the performance outputs of the system is proposed. The controller performs satisfactory despite the nonlinearities of the model and the communication delays of the wireless network.     

不可靠WSN时钟同步网络化输出反馈MPC量化分析

在Cyber-Physical环境下,时钟同步双向信息交换过程中,包含时钟信息的数据包丢失将对时钟同步性能产生影响。讨论了现代控制理论状态空间模型的输出反馈Tubes-MPC时钟同步方法。由分离原理,设计了本地化的状态估计器与控制器,实现了输出反馈Tubes-MPC时钟同步的指数稳定。以不完全量测下的观测模型为基础,定量分析了统计意义下的同步误差方差上界与下界,并采用MPC中Set-Theory-in-Control方法,将完全量测下的干扰误差集合运算于由丢包所引入的附加的估计误差集合,建立了集合约束下的模型预测优化模型。已构建的统一框架下的输出反馈Tubes-MPC时钟同步系统化方法,综合考量了控制理论在线计算复杂度与网络控制观点应用的可行性,对无线网络的不可靠性、网络规模、收敛性能具有鲁棒性,进一步容易扩展为网络级绝对时钟状态空间模型。     

群塔防撞自动控制系统无线通讯方式研究

提出了一种基于无线网络连接的新型群塔防碰撞自动控制系统,叙述了该自动控制系统的性能特点及组网方式的选择,并就该类型装置的无线网络通讯实现做了重点研究。     

基于个人数字代理的制造质量控制与加工误差分析研究

为了满足高效便捷灵活地控制零件工序质量的要求，将无线网络技术引入制造过程，提出了基于无线网络技术的制造质量控制模式，并从运行逻辑和物理实现两个方面进行了深入描述与分析。该模式以基于个人数字助理的移动质量控制终端为核心，实现零件工序质量信息和制造过程各节点信息的实时处理与分析。研究了无线网络环境下多生产模式工序质量控制的实现技术，提出了将过程质量控制图与加工设备工况信息相结合的加工误差关联分析方法。最后，建立了基于无线网络技术的在线工序质量控制和误差分析原型系统，并对上述理论和技术进行了验证。     

基于无线网络的室内移动机器人定位方法研究

基于超声波测距原理,研究开发了一种以nRF24L01无线通信芯片为核心的移动机器人(mobile robot,MR)室内无线网络定位系统。定位系统由阵列式分布的超声波接收器和控制器、一台计算机、一个主控制器组成。使用STC12C5616AD单片机作为核心控制芯片,主控制器接收来自无线网络节点的数据,通过串口将数据发送到上位机进行数据采集和处理,再通过无线模块将此发送给车载系统以控制移动机器人运动。实现了上位机与室内定位系统及移动机器人之间的无线通信,以及移动机器人的实时定位。实验结果证明:该定位系统具有结构简单、成本低、抗各种干扰能力强的优点;定位误差不积累,精度较高,能满足工业用室内移动机器人定位精度的要求。     

工业无线通信技术：第十章基于无线技术的井下定位系统

本文介绍了一种井下定位系统。该系统采用无线传感网技术,通过采集布置在井下的移动无线节点信息,完成对井下移动目标的定位,并进行数据分析、处理和存储。系统有助于提高井下作业的安全和管理水平。     

时滞对振动主动控制系统控制效果的影响分析

为解决振动主动控制技术在实际工程应用中反馈环节的时滞会导致受控系统失稳的问题,以获得最优的控制效果,提出了采用逐步输入荷载项的方法,对精细积分方法进行修正,用以求解含双时滞受控系统的动力学方程。通过数值仿真,计算不同时滞情况下的系统响应,在得到不同反馈增益下含双时滞的动力系统响应峰值分布基础上,分析了时滞变化和反馈增益不同的取值对系统响应的影响。研究结果表明,时滞对受控系统控制效果的影响程度随反馈增益的增大而增大,当时滞量和反馈控制增益匹配调节适当时,可以使系统保持稳定状态,该结果可为考虑时滞影响的结构振动主动控制算法的合理设计提供依据。
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异构无线传感器网络中基于POMDP的实时调度算法

针对异构无线传感器网络节点性能存在差异和易受环境影响的特点,提出一种基于部分可观察Markov决策过程(partially observable markov decision process,POMDP)的实时休眠调度算法,使用状态转移函数和观察函数表示系统完成用户请求任务中存在的环境噪声和传输冲突等不确定性,使用回报函数表示采用不同调度策略对异构网络感知准确度和能量消耗的影响,采用基于当前信念点的在线求解算法求取最优策略。仿真结果表明:该算法能够平衡数据准确性与能量消耗,延长网络生存时间。     

地下管线安全监测系统

为了防止地下管线被破坏,开发了一种基于ZigBee无线传感器网络的地下管线安全监测系统.监测系统由上位PC机、基于CC2530的中心控制节点和传感器节点以及传感器模块组成.在分析地下管线安全监测系统特点的基础上,确定采用长直线型拓扑结构.搭建了具有1个中心控制节点和5个无线传感器节点的无线传感器网络.设计了声音传感器和震动传感器节点的硬件电路.用C语言在IAR Embedded Workbench for MCS-51 Evaluation环境下开发无线传感器节点程序.基于Qt Crealor平台开发了上位机控制系统软件.     

基于Web的光伏电站远程无线监控系统

文中提出了一种基于ZigBee技术和Web的光伏电站远程无线监控系统方案,介绍了系统的整体构成,分析了无线传感器网络节点的硬件设计,接着运用ASP.NET编程技术和数据库技术设计了光伏电站不同电池组件、逆变器等监控项的基于Web的详细参数页面,历史数据查询页面等.可以通过因特网或以太网通过通用的浏览器打开Web页面查看系统的运行状态,实现了在任何时间,任何地点对光伏电站的实时监控,体现了监控的真正意义.