井下无线传感器网络路由协议的研究

为了研究煤矿监测无线传感器网络的特殊环境,对NS2网络仿真场景进行了扩充,在NS2中加入障碍物构造出井下掘进工作面的场景.通过分析当前经典的无线传感器网络协议DSDV、DSR、AODV以及GPSR,使其运行在井下特殊的场景中.无线传感器网络由能量受限的节点组成,能量问题在井下尤为重要,在NS2中引入能量模型对其协议进行对比.按照包成功投递端到端的平均延时、包成功投递率和能量消耗这三个指标对四个路由协议进行了性能仿真评估,仿真结果表明基于地理位置信息的GPSR协议在井下表现出较好的特点、鲁棒性和节能效应,因此当网络结构变化频繁,要求较高的分组投递率时可选择GPSR协议.     

全局脑白质纤维群智能跟踪算法

为了解决概率纤维跟踪算法"过度"误跟踪,效率低的缺点,受蚁群路径搜索过程群体协作模式启发,提出一种全局脑白质纤维群体智能跟踪方法。首先,构建了一种全局纤维度量指标,综合考虑局部纤维方向分布和全局纤维走向,并利用贝叶斯方法建立局部纤维方向分布不确定信息模型。其次,提出一种群智能全局优化算法。该算法构建基于von Miser-fisher分布函数的信息素模型,通过信息素模型诱导迭代优化纤维轨迹。人工合成数据实验结果表明,跟概率跟踪算法相比,该算法解决了纤维局部误差积累导致的误跟踪问题,相对误差降低至原来的二分之一,计算规模降低至原来的十分之一。实际临床数据验证了算法的有效性。     

采用内点法和图像反馈的机器人视觉伺服预测控制

针对具有控制量约束和可视性约束的六自由度机器人的视觉伺服系统,研究了基于图像空间局部模型的预测控制器的设计问题.首先对特征点的投影图像的运动学方程进行离散化,得到系统的误差预测模型.然后通过选取合适的性能指标函数,将视觉伺服控制器设计问题转化为一个具有控制量约束和可视性约束的最优化问题.进一步,利用对数障碍函数处理约束,得到系统的牛顿方程,获得控制量的迭代求解公式.最后,利用数值仿真和实验验证了所提方法的有效性.     

基于等价输入干扰滑模观测器的磁悬浮球系统模型预测控制

本文针对系统不确定性和外部干扰引起的磁悬浮球系统控制性能下降的问题,提出了一种基于等价输入干扰滑模观测器的模型预测控制(MPC+EIDSMO)方法.首先将原系统转化为EID系统,采用等价输入干扰滑模观测器对EID系统状态变量及等价输入干扰进行估计;然后基于状态估计值设计模型预测控制器,并将等价输入干扰估计值以前馈的方式补偿后得到最终的复合控制律,实现对参考位置跟踪的快速性,准确性以及对总扰动的鲁棒性.值得注意的是,与传统EID结构中的龙伯格观测器相比,等价输入干扰滑模观测器中增加的非线性观测误差反馈项有助于提高状态估计的快速性和精确性.从理论上证明了该系统是全局一致毕竟有界的.仿真和实验结果表明,相较于基于EID观测器的模型预测控制方法和基于龙伯格观测器的积分模型预测控制方法,所提方法提高了磁悬浮球系统的跟踪性能,并且有效的抑制了系统不确定性和外部干扰.     

通信拓扑切换下车辆队列分布式模型预测控制

考虑通信拓扑切换下异质非线性车辆队列系统协同控制问题,提出一种能够保证车辆队列稳定和弦稳定的分布式模型预测控制策略.先结合车辆队列动态通信拓扑切换过程,构建与时间相关的图函数,再利用邻居车辆状态信息描述平均协同代价函数,并将其引入局部滚动时域优化控制问题.进一步,应用平均停留时间概念和切换系统Lyapunov稳定性理论,建立通信拓扑切换下车辆队列闭环系统的内部稳定性和弦稳定性充分条件.最后通过两组典型交通场景的对比仿真验证本文策略的有效性.     

分布式最小二乘估计中隐匿FDI攻击策略的设计

虽然分布式坏值检测方法能够消除观测数据中坏值对分布式最小二乘估计性能的影响,但是现有的分布式坏值检测方法中依然存在安全漏洞.针对一类分布式最小二乘估计算法研究了相应隐匿虚假数据注入(FDI)攻击策略的设计问题,设计依赖于部分节点系统信息的分布式隐匿FDI攻击方法,这一方法不仅使得FDI攻击信号无法被现有分布式坏值检测方法检测到,而且可以以预设的偏移量改变估计结果.最后,通过IEEE 118-Bus电力系统模型验证所设计FDI攻击方法的隐匿性和有效性.     

基于模糊卡尔曼滤波的短时交通流量预测方法

为解决卡尔曼滤波模型预测交通流量存在的时间滞后性问题,在已有卡尔曼滤波短时交通流量预测模型基础上,结合城市道路交通流日相似性特点,对已有卡尔曼滤波预测模型进行改进,并通过模糊逻辑方法对改进模型中的参数加以确定,设计出模糊卡尔曼滤波交通流量预测模型,从而对短时交通流量进行实时准确预测.数值分析及对比结果表明:相较于卡尔曼短时交通流量预测方法,模糊卡尔曼短时交通流量预测方法能够提升预测过程的实时性,并使平均相对误差降低0.27%,平均绝对相对误差降低7.26%,最大绝对相对误差降低32.43%,进一步提高了预测精度.     

基于多面体描述系统的鲁棒非线性预测控制

针对一类具有持续有界扰动的离散时间非线性系统, 提出一种基于多面体描述系统的鲁棒非线性模型预测控制策略. 首先利用泰勒级数构造多面体描述系统包裹原系统. 其次, 对该多面体描述系统构造鲁棒终端不变集和仿射输入型预测控制律. 进一步, 利用离散系统的输入状态实际稳定性(Input-to-state practical stability, ISpS)概念证明了闭环系统的鲁棒稳定性. 最后, 通过仿真验证了本结果的有效性.     

第二FM模型的两维离散状态时滞系统H∞控制

This paper is concerned with the problem of H∞ control for two-dimensional (2-D) discrete state delay systems described by the second Fornasini and Marchesini (FM) state-space model. A sufficient condition to have an H∞ noise attenuation for this 2-D system is given in terms of a certain linear matrix inequality (LMI). The optimal H∞ controller is obtained by solving a convex optimization problem. Finally, a simulation example is given to illustrate the effectiveness of the proposed result.     

线性时滞系统的无源控制

研究一类线性时滞系统通过线性无记忆状态反馈控制律的无源控制问题。通过某个Ｒｉｃｃａｔｉ矩阵方程对称正定解的存在性,给出了使得闭环系统严格无源的控制器存在条件。进而,利用这个方程的正定解给出了无源化控制器的一个构造方法。