2017年, 第24卷, 第11期 
刊出日期:2017-11-20
  

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  • 刘胜, 刘江华
    控制工程. 2017, 24(11): 2189-2194.
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    PID控制在伺服系统中应用十分普遍,但参数整定过程比较麻烦。为了实现PID控制器参数的自整定,提出了一种采用搜索者优先算法(SOA)的PID参数自整定方法。为了提高控制精度并针对自整定的PID控制系统阶跃响应易产生尖峰超调和微幅震荡的问题,对适应度函数的选取方法进行了改进。为了证明该算法的有效性,利用MATLAB先对两个二阶延迟被控对象进行了仿真,最后将改进的算法应用于直流调速系统PID控制器的设计,仿真结果表明所提出的改进算法优化效果更好、适用性更强,自整定的直流调速系统在空载和负载条件下的动态特性与稳态误差均可取得满意的效果,对PID控制器参数自整定算法的研究具有一定的参考价值。
  • 郑蓉建, 潘丰
    控制工程. 2017, 24(11): 2195-2200.
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    针对谷氨酸发酵产物浓度难以在线检测问题,提出一种基于核岭回归(KRR)的谷氨酸浓度软测量方法。该方法利用一致关联度(URD)对输入辅助变量进行相关性分析,降低模型复杂性,提高模型性能。然后,结合KRR软测量模型,实现谷氨酸发酵过程中产物浓度的预测。发酵数据仿真结果验证了所提方法的有效性,有助于对谷氨酸发酵过程优化控制提供及时指导。
  • 李昊, 戴天虹, 高丽娜
    控制工程. 2017, 24(11): 2201-2205.
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    针对无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)路由优化算法存在的问题,提出一种基于改进蚁群算法的无线传感器网络路由算法。首先在蚁群算法的基础上,引入位置带概念,减少不必要的能量消耗。然后提出抵抗素策略,来达到能量的均衡,并充分利用构造路径成功的蚂蚁在返回源节点的过程中释放的协助信息,从而用于解决WSN路由优化算法问题。最后将该改进算法与基本洪泛算法和EEABR算法分别进行比较分析,仿真结果表明该方法在减少网络能耗,延长整个网络生命周期与实现能量均衡等方面均优于其他两种路由算法具有更好的性能。
  • 侯利民, 李勇, 孙钊
    控制工程. 2017, 24(11): 2206-2210.
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    针对永磁同步电机(PMSM)在运行过程中出现的混沌状态行为将会影响调速性能,提出了在PMSM矢量控制调速系统基本框架下,采用非奇异快速终端滑模控制的方法来抑制永磁同步电机的混沌运动。首先给出了PMSM的混沌模型,通过仿真验证了电机混沌现象的存在;然后在此基础上设计了非奇异快速终端滑模控制器,较好地保证系统的鲁棒性,且该控制器设计简单,过程容易实现;最后通过仿真试验,永磁同步电机从开始正常运行,当在某些参数和工作条件下时产生混沌现象,通过控制器的切入抑制PMSM的混沌运动,验证了该方法的快速性与有效性。
  • 陈三风 , 韩鑫, 湛邵斌 , 卢鑫, 林广明, 陈熙
    控制工程. 2017, 24(11): 2211-2217.
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    该文将多协作冗余机械臂的运动控制问题转化成一个可完全分解的约束二次求解问题,并将该约束二次求解问题拆分成一系列独立的子问题,每个子问题对应于单个机械臂的运动控制模型,其大大简化了多协作机械臂的运动控制模型。另外,该文采用对偶回归神经网络求解该运动控制模型,每个独立的神经网络核对应于一个机械臂的控制模型。该文首次将对偶回归神经网络用于多冗余机械臂系统的控制问题中,具有很强的应用研究意义。与现有的对偶回归神经网络相比,该文提出的对偶回归神经网络结构非常特殊,其多项性能将大大提高,使得多协作机械臂的运动控制问题变成完全分布式。理论验证结果表明,该文提出的模型是全局稳定的并且可得到全局最优解。仿真实验结果表明本论文提出的方案是有效的。该文的研究结果可为多协作冗余机械臂的控制理论和技术发展提供新的思路。

  • 成晋军, 张晓娟
    控制工程. 2017, 24(11): 2218-2224.
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    针对当前空间域的多帧超清图像重构算法,在对具有较多未知像素的低分辨率图像修复时,存在重构效果差,且处理速度慢等不足,提出了基于形态学正则化算子的超分辨率图像重构算法。通过构造高低分辨率关系模型, 确定目标低分辨率改善因子;再估计高清图像,将修复问题转化为不适定问题,利用正则化方法求其稳定值,克服了因低分辨率图像中存在较多未知像素而难以实现高清图像重构的问题;并定义了基于形态学滤波器的正则化算子,联合Bregman迭代和算子分裂,有效解决最小化问题,再通过计算形态学正则化算子的次梯度,完成图像重构。仿真结果表明:与当前超清图像重构算法相比,在修复具有较多未知像素值的低分辨率图像时,拥有更好的重构效果与适应性,且具有更高的相似度。
  • 何悦, 张纯禹, 李万爱, 王彪
    控制工程. 2017, 24(11): 2225-2229.
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    发展核能是解决能源危机的重要方法,但是核电站严重事故给公众带来的严重后果,让人们产生畏惧。对安全壳内高温高压气体进行喷淋是缓解严重事故的发展而不产生其它影响的重要方法。利用法国放射性防护机构做的TOSQAN(Tonus Qualification ANalytique)试验,对该试验用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)软件中的FLUENT软件,采用欧拉-欧拉方法的VOF(Volume of Fluid)模型和标准湍流模型,通过编写UDF(User Defined Function)函数,对三维喷淋模型进行模拟仿真,将TOSQAN试验结果与CFD软件模拟结果进行比较,两者吻合较好,证明该软件能模拟严重事故下的安全壳的喷淋系统,对核安全的研究有重要意义。
  • 贺杰, 郭慧, 李琳
    控制工程. 2017, 24(11): 2230-2236.
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    车辆自组织网络中的空分复用接入方案可有效地提高网络吞吐量与传递效率,但其具有节点隐藏的问题,对此提出了一种根据车辆密度自适应调节空分复用距离的控制算法。首先,每个车辆估算本地车辆密度,并与邻居车辆进行分布式的融合;然后,车辆根据车辆密度动态地调节空分复用距离,从而降低节点隐藏引起的信号干扰与数据包冲突;最终,使得空分复用距离与数据包接收率达到平衡。在每个蜂窝中,使用同步传输来提高空间与带宽的利用效率。仿真实验结果表明,该算法有效地降低了数据包冲突,提高了车辆自组织网络中空分复用接入方案的数据包传递率,并降低了端到端延迟。
  • 熊印国
    控制工程. 2017, 24(11): 2237-2242.
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    针对青霉素发酵过程周期长,每个阶段表现出不同的特性,最小二乘支持向量机(least squares support vector machines, LSSVM)的全局模型预测精度难以保证的问题,提出了改进的基于模糊C均值聚类(fuzzy C-means clustering algorithm,FCM)和LSSVM的青霉素发酵过程分段建模方法。首先,在分析影响青霉素产物浓度相关因素的基础上选取输入变量,对样本数据采用FCM算法聚类,按照最大隶属度将样本归类为稳定过程或过渡过程;然后,分别为稳定过程的4个阶段和过渡过程的3个阶段分别建立LSSVM子模型,最后通过子模型切换策略得到系统输出。利用Pensim仿真平台数据,将提出的方法与FCM-LSSVM和LSSVM方法进行比较,平均绝对误差分别为0.013 2、0.014 3、0.014 9,均方根误差分别为0.017 8、0.019 2、0.021 6,实验结果表明,所提出的方法具有良好的精度和泛化能力。
  • 芮长颖
    控制工程. 2017, 24(11): 2243-2248.
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    主要针对自适应算法的电力系统谐波电流检测,介绍了两种基于LMS算法的自适应谐波检测方法,能够在三相负载电流不平衡时准确地检测出基波电流。但是该检测算法在实际工作中不能够兼顾收敛性与精度,所以提出了改进的LMS谐波检测方法,可以在不影响精度的情况下提高收敛速度。另外还介绍了一种基于LMS算法的自适应神经网络方法,它能够根据需要准确地检测特定次谐波电流。最后通过MATLAB/Simulink对这两种基于LMS算法的自适应谐波检测方法进行了仿真验证。
  • 王秀友, 范建中, 徐冬青, 刘华明
    控制工程. 2017, 24(11): 2249-2255.
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    针对当前多基地雷达系统中传统算法无法利用各自孤立的信息进行目标有效重建的现状,提出了一种利用互信息(Mutual Information)进行目标干涉配准及融合的研究方法。首先,对干涉InISAR回波模型及特点进行了分析。其次,提出了利用三维目标的二维投影进行仿射变换寻求最优互信息匹配参数,当两幅图像配准时,互信息达到最大。最后,将各个投影平面内融合好的二维图像重构目标的三维空间分布。仿真结果明确表明,融合后的三维分布比单独InISAR系统可以更好的展现飞机原始模型的分布,目标更多的特征得以表现。与传统方法进行对比,其成像图像质量有了明显提升,验证了算法的有效性。

  • 贾美美
    控制工程. 2017, 24(11): 2256-2262.
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    由于开关的高频切换作用,Boost变换器会出现混沌行为,这种非线性行为会导致系统工作性能恶化。因此,基于阻尼器的思想,提出了一种延迟微分反馈法来消除Boost变换器中的混沌行为。首先在控制前变换器数学模型的基础上,研究了变换器处于混沌状态时,它的动力学行为。然后基于施加延迟微分反馈法后变换器的数学模型,通过分析以反馈系数为分岔参数电感电流的分岔图,控制后的庞加莱截面、相图、电感电流波形、输出电压波形和开关逻辑图,研究了该策略的控制效果。结果表明该策略不需要预先确定期望的目标轨道,只需要通过调整一个外部反馈系数就能够将变换器的混沌状态控制在稳定的周期1轨道,且该策略与变换器的内部电路参数无关。该混沌控制策略为电力电子电路中混沌现象的消除提供了一条新思路。
  • 唐勇波, 丰娟
    控制工程. 2017, 24(11): 2263-2267.
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    针对变压器油中溶解气体浓度预测中存在的变量取值范围影响预测精度问题,提出了基于核目标度量规则(Kernel Target Alignment, KTA)和支持向量机(Support Vector Machines, SVM)的油中溶解气体浓度预测方法。在分析油中溶解气体产生机理的基础上选取输入变量,采用KTA对输入变量进行尺度缩放来避免变量的取值范围影响SVM泛化性能问题,利用交叉验证法选择SVM的参数,建立油中溶解气体浓度的KTA-SVM预测模型。将所提出的方法与SVM和灰色模型进行比较,均方根误差分别为0.156 8、0.179 1、0.220 5,实验结果表明了所提出的方法具有较优的预测精度和泛化性能。
  • 施琳琳, 陈强
    控制工程. 2017, 24(11): 2268-2273.
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    针对模型不确定的柔性关节机械臂系统,提出一种基于神经网络的反演滑模控制方法。与传统刚性机械臂相比,考虑柔性关节机械臂数学模型能更好的实现高精度控制性能。将反演法与滑模控制相结合,将复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的子系统,设计虚拟控制量,并在第一个子系统中引入积分滑模面来改善系统的控制性能。其中,通过sigmoid神经网络实现对未知函数和虚拟控制量导数的逼近来简化控制器的设计。仿真结果证明该方法具有良好的跟踪性能,柔性关节机械臂系统的输出能实现稳定跟踪。In this paper, a neural backstepping sliding mode control (NBSMC) scheme is proposed for flexible-joint robotic manipulators. To achieve a high tracking control performance, joint flexibility is taken into account in both modeling and control of manipulators. The backstepping technique and the sliding-mode control are combined to design the virtual control input in each step of the backstepping method. The complex nonlinear system is decomposed into subsystems whose order numbers are less than the original system, and the integral sliding mode surface is used in the first subsystem to improve the control performance. A simple sigmoid neural network is employed to approximate the nonlinear and uncertain parts in the control system. Comparative simulation examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed method and the outputs of robotic manipulators can fast and accurately track the expected trajectories.
  • 齐义文, 宋嘉伟, 金德智
    控制工程. 2017, 24(11): 2274-2278.
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    采用无扰切换控制方法对高超声速飞行器纵向飞行姿态进行了控制设计。首先,对高超声速飞行器在巡航状态下的纵向数学模型进行了描述,选取了飞行攻角作为纵向姿态的状态表征变量。基于此,先给出了基于PID控制的高超声速飞行器姿态控制器设计。考虑到PID控制的普适性,又鉴于自抗扰控制具有强鲁棒性的优点,提出了PID与自抗扰互为补充的高超声速飞行器姿态切换控制方法,并讨论了两种控制模式间切换的无扰过渡问题。最后,仿真结果展示了良好的控制效果和方法的有效性。
  • 赵霞, 林天华, 胡晓光
    控制工程. 2017, 24(11): 2279-2284.
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    根据物料提升机的控制特性,采用多模态滑模控制方法,实现了单斗链式旋臂物料提升机安全、精确、快速的位置控制。首先给出物料提升机的物理结构,并根据拉格朗日方程建立了其动力学模型。然后,为物料提升机设计了分时控制策略,减少传输过程中的安全隐患。而后,设计了由线性滑模和非奇异终端滑模组成的多模态滑模控制策略,实现快速精确的物料提升机位置控制。原理是:当位置误差较大时,利用线性滑模快速收敛的特性达到快速控制;当位置误差较小时,利用非奇异终端滑模有限时间到达的特性实现精确控制。最后,对上述控制算法进行仿真,结果表明采用多模态滑模的物料机位置控制策略具有安全、精确、快速的控制效果。
  • 朱坤云, 柴琳
    控制工程. 2017, 24(11): 2285-2289.
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    目前,变电站系统自动化程度越来越高。传统的测控系统中存在传输线占用设备空间、影响设备绝缘结构、设备不易改动和维护等问题,无线技术的应用则可以很好的避免这些问题。在现有的无线传输技术的基础上,设计了可以无线供电及传输数据的高压设备温度检测系统。该系统由主控模块和温度检测模块两部分组成,其中温度检测部分采用意法半导体公司的M24LR64芯片来采集电磁波并转换为电能为该部分供电,而两部分之间的温度数据传输由CC1101芯片实现。

  • 胡海峰, 史立新, 张士庆
    控制工程. 2017, 24(11): 2290-2295.
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    为了完善我校自主开发的拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT),同时为该无级变速器后期的改进、推广提供一定的基础,对该变速器的控制策略进行了设计、仿真与试验研究。设计了基于发动机最佳经济性工作曲线的模糊控制系统,以油门踏板开度、发动机转速作为控制器输入,以泵马达系统排量比、离合器的选择作为控制器输出。在AMESim中建立了无级变速器的仿真模型,在Matlab中建立了模糊控制器,通过联合仿真验证了控制策略的正确性。选用西门子S7-200PLC作为主控制器,搭建了相应的控制系统,进行了台架试验,得出了该套控制系统能够根据油门踏板开度自动调节变速器传动比,使发动机稳定于当前油门开度下的最佳经济性转速。同时负载自适应性较强,能够根据负载的变化调节变速器传动比,保证发动机的经济性。
  • 赵艳东, 刘尚麟
    控制工程. 2017, 24(11): 2296-2299.
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    为研究具有高斯白噪声的持续外界随机扰动线性离散系统的最优控制问题。提出了对于随机干扰的处理算法,并给出基于卡尔曼滤波方法的推导过程。利用求解Riccati方程和Stein方程推导出前馈-反馈最优控制律,根据分离原理推导出随机干扰的线性离散系统前馈-反馈最优控制律。通过仿真试验表明,噪声系统得到有效的改善,并在抑制外部扰动和鲁棒性方优于经典的状态反馈最优控制。
  • 张蔚, 王文林, 於锋
    控制工程. 2017, 24(11): 2300-2306.
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    针对传统的轴向磁场磁通切换永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet,AFFSPM)电机存在加工困难、互感严重等问题,提出了一种定子模块式轴向磁场磁通切换永磁电机。分析了该模块式AFFSPM电机的结构特点,推导了该电机旋转坐标系下的数学模型,并分别采用矢量控制和直接转矩控制对模块式AFFSPM电机的静态、动态、及低速运行等性能进行了仿真研究。仿真结果表明,相比直接转矩控制,采用矢量控制的新型定子模块式AFFSPM电机系统具有转矩脉动较小、低速性能优越等特点,更适合用在该新型电机的变频调速控制系统中。
  • 张向阳, 黄景涛, 郭喜风, 曹哲
    控制工程. 2017, 24(11): 2307-2313.
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    动态矩阵控制(DMC)在建模时会产生截断误差,从而影响系统性能。针对这一问题,本文在传统DMC基础上进行了改进,提出了一种预测模型截断误差自适应校正方法。根据系统阶跃响应偏差情况对预测模型进行动态校正补偿,减小了截断误差对系统性能的影响。与传统的DMC算法相比,改进后的DMC算法能很好的补偿由于模型时域过早截断而引起的误差,可有效减小控制系统的波动。通过大惯性双容水箱的仿真结果表明,自适应DMC算法对大惯性控制系统具有较好的控制效果。
  • 唐洪涛
    控制工程. 2017, 24(11): 2314-2318.
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    针对多目标跟踪中的误报检测效率低和处理速度慢的问题,提出一种基于聚合信道特征的滑动窗口头部检测器进行误报检测。首先,构建了一种可以处理背景对象误报和前景对象误报的运动模型;然后同步检测,运行跟踪算法;最后,使用关联数据确定正确的检测,运用马尔可夫蒙特卡罗数据链求解运动向量的闭合解。CAVIAR头部姿势数据集的实验结果验证了该方法的有效性。相比于其他方法,在两种多目标跟踪精度、检测精度和召回率方面,方法均高于其他方法。另外,方法运行达到了实时要求,对于1 080 p的高清视频,处理的视频播放率达到25帧每秒。

  • 巫红霞, 顾红其
    控制工程. 2017, 24(11): 2319-2323.
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    为了提高人脸识别率,加快人脸识别速度,针对当前人脸识别算法存在的不足,提出曲波变换和独立成分分析的人脸识别算法。该算法首先采用曲波变换提取人脸图像的曲波系数,再进行加权和融合,改善人脸识别的效率,然后采用独立成分分析对特征进行稀疏化处理,减少特征冗余信息,降低人脸识别的计算复杂度,最后在标准人脸库上进行了性能测试,结果表明,该算法能够获得较高的人脸识别率,且单幅人脸识别时间要小于其他算法,增强了人脸识别的实时性,具有更高的实际应用价值。
  • 白国振, 邱磊, 周媛, 杨磊
    控制工程. 2017, 24(11): 2324-2331.
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    针对气动加载伺服控制系统的时滞、强非线性,提出一种基于混沌粒子群(CPSO)的改进滑模干扰观测器(ISMDO)的控制方案。利用观测器预估理论对实际输出进行估计,计算出无延时的预估输出,并将此输出值与设定值的误差作为滑模控制器的输入计算控制量。同时采用粒子群算法进行控制器的参数寻优,为使寻优效果更好,首先采用混沌反学习法“初选”粒子,再利用“淘汰”条件对粒子群算法进行筛选,并基于混沌系统替换粒子策略对群体进行补充。通过与PID控制算法,滑模干扰观测器(SMDO)等不同控制策略对阶跃、正弦信号的系统仿真进行比较,证明算法能较好的解决系统的延迟和非线性。并通过试验验证对于气动加载系统来说,该算法具有较好的控制性能。
  • 王刻奇, 杨智, 杨德根
    控制工程. 2017, 24(11): 2332-2336.
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    基于Backstepping反推式设计方法和Lyapunov-Krasovskii泛函,讨论了一类具有三角形结构的非线性时滞系统的鲁棒镇定问题。从系统的最低阶次开始设计,逐步构造Lyapunov-Krasovskii泛函,直到最后得到使得闭环系统渐近稳定的状态反馈控制律。在每一步设计过程中,引入虚拟控制输入与误差变量,重构Lyapunov-Krasovskii泛函简化了设计步骤,放宽假设条件,扩大系统控制律的适用范围。仿真实例表明了结论的有效性。
  • 秦玉鑫, 张高峰, 王裕清
    控制工程. 2017, 24(11): 2337-2342.
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    针对煤矿灾害信息探测机器人自动导航中的路径规划问题,提出了一种改进的标号修正算法,该算法可解决复杂环境中的多目标路径规划问题。根据煤矿灾害现场的特殊环境,设定了影响机器人行进的3个影响因素,应用改进的标号修正算法,对这3个影响因素进行多目标优化;该算法设计了新的标号排序策略和Pareto最优解的支配准则,同时该算法能够在计算过程的早期剔除无法构成Pareto最优解的局部路径。实验结果表明,该算法能够得到质量优良的初始解,与其他算法相比,缩短了计算的时间,提高了算法的实时性,可用于大范围复杂环境下的智能机器人路径规划问题。
  • 沈治
    控制工程. 2017, 24(11): 2343-2349.
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    采用了分层结构的多Agent系统以实现微电网运行模式的平滑切换,该系统含上层协调Agent和下层执行级Agent。执行级Agent包含孤岛检测Agent、控制Agent和并网检测Agent,执行级Agent完成自身功能的同时,实时地与协调级Agent沟通协调。协调级Agent通过和大电网、执行级Agent之间的通信、协调,及时地对执行级Agent发出控制信号,使微电网能够在并网模式与孤岛模式之间平滑切换。提出了一种基于V/f控制的预同步控制方法,能够实现孤岛模式到预同步,同时实现微电网的平滑并网。
  • 罗鹏, 陈强, 周丹, 吴鸣
    控制工程. 2017, 24(11): 2350-2355.
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    针对部分状态不可测且带有摩擦和外部干扰的机电伺服系统,结合扩张状态观测器和自适应滑模技术,提出一种基于非线性扩张状态观测器的位置伺服控制策略。扩张状态观测器用于准确估计和补偿系统摩擦和外部干扰的影响,同时取消了系统所有状态完全可测的限制。观测器参数通过极点配置法确定,从而简化观测器的参数整定过程。在此基础上,设计自适应滑模控制器,保证系统位置状态快速稳定地跟踪期望信号。仿真结果表明,该控制器能够改善传统滑模控制容易产生的抖振问题,并提高系统的鲁棒性。
  • 张小平, 李震广, 张铸
    控制工程. 2017, 24(11): 2356-2361.
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    针对由两台开关磁阻电机构成的同步控制系统,提出一种基于模糊控制的同步控制方法。建立了开关磁阻电机平均转矩估算的数学模型,根据两台开关磁阻电机实际输出转矩的偏差,采用模糊控制算法得到两台电机转矩给定的调整值,通过对两台电机转矩给定的实时调节,使其实际输出转矩基本达到一致,从而达到双开关磁阻电机同步控制的目的,最后对该控制策略的效果进行了仿真验证,同时与传统交叉耦合控制进行了对比仿真分析。结果表明:该控制方法相对于传统交叉耦合控制具有更好的同步控制效果,因而具有更好的应用价值。
  • 李佳, 范巍
    控制工程. 2017, 24(11): 2362-2367.
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    提高网络入侵检测的检测效果,提出了一种基于改进D-S证据理论的信息融合网络入侵检测方法。该方法首先采用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)统计机器学习方法分别对基于主机和基于网络的数据进行训练;然后针对D-S证据理论无法解决证据之间冲突问题,从合成规则着手,提出一种改进的D-S证据理论;最后采用改进的D-S证据理论对SVM的训练结果进行融合,兼顾了两类检测结果的优势,提高了网络入侵检测的性能。仿真结果表明,与单一的入侵检测策略相比,该方法能有效提高网络入侵检测的准确率,降低漏报率,提高了网络入侵检测的整体性能。

  • 于建均, 徐骢驰, 阮晓钢, 门玉森
    控制工程. 2017, 24(11): 2368-2373.
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    针对机械臂行为动作获取的问题,设计了具有模仿学习机制的机械臂系统,并在ADAMS下搭建了其等比例运动学模型。通过拖动仿真模拟手把手示教过程,将采集到的示教行为信息用以表达模仿学习策略的BP神经网络进行训练,获得示教行为信息间的映射关系,应用于机械臂系统实现对示教行为动作的快速学习。结果显示:该方法具有良好的行为编码能力,能够实现机械臂连续动作的模仿,故本系统对机械臂行为动作的获取是可行的,解决了目前机械臂系统动作规划编程复杂的问题。
  • 赵金刚, 戈新生
    控制工程. 2017, 24(11): 2374-2379.
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    针对轮式移动机器人运动规划的非完整性问题,采用自适应动态规划(Adaptive Dynamic Programming, ADP)方法求解其最优控制。通过建立轮式机器人的动力学模型,选取状态变量和控制变量,将其转化为对动态规划问题的求解。根据自适应动态规划网络结构,利用评价网络近似性能指标函数,执行网络逼近控制变量,并给出了适合该类问题的一种效用函数的具体表达式,实现了对轮式机器人非完整运动规划的最优控制。通过数值仿真实验,验证了ADP求解轮式机器人非完整运动规划最优控制问题的有效性。
  • 王野, 于涛
    控制工程. 2017, 24(11): 2380-2386.
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    供热期终端热用户室内温度是供热运行过程中的重要参数,实时准确监测该温度,及时调整运行工况,可有效减少热用户投诉或供大于求的现象发生,实现热能合理调控。文章中介绍的无线室温采集系统由无线室温采集器及监控中心服务器组成,无线室温采集器以C8051F410单片机为核心,通过DS18B20数字温度传感器采集温度,数据经MG301-LCC型GPRS模块发送至监控中心服务器,服务器建立未来5 h室外温度预测模型,运行人员根据预测的室外温度及用户室温变化曲线的反馈,调整控制曲线,下达换热站调节参数。非供热期可在服务器端将设备批量设置为低功耗模式,并依据加速度计原理设计了防挪移提醒功能,有效防止了用户恶意移动设备从而影响实际测量结果。
  • 王龙, 章政
    控制工程. 2017, 24(11): 2387-2393.
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    为提高四轮驱动转向机器人在高速运行下转向的稳定性以及低速运行下转向的灵活性,研究了四轮驱动转向机器人的转向控制。首先,建立了机器人3自由度转向动力学模型,通过分析模型的运动学方程和动力学方程,确定了四轮转速和横摆角速度具有理想输出响应的控制目标。然后,设计了模糊控制系统用于控制四轮转速和横摆力矩。最后,搭建四轮驱动机器人系统,并进行试验验证。试验结果表明:所设计的系统可有效改善四轮独立驱动转向机器人高速运行下转向的稳定性以及低速运行下转向的灵活性系统具有较强的鲁棒性。
  • 陈思安, 葛为民, 王肖锋, 刘增昌, 刘军
    控制工程. 2017, 24(11): 2399-2404.
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    针对一类新型可重构机器人的构型自适应控制问题,采用牛顿—欧拉迭代方法自动生成其通用形式的动力学方程。对方程中含摩擦力及外部扰动的模型不确定项,提出一种模糊自适应算法加以逼近,基于李亚普诺夫稳定性理论设计模糊算法权值参数的自适应调节律,保证闭环系统的稳定性。针对系统存在建模误差问题,引入鲁棒项对其整体补偿以提高系统抗干扰能力。最后,将所提算法应用于3个单元模块所组成的可重构机器人中,采用一机器人的两种不同构型进行对比试验,结果显示该方法能快速适应可重构机器人的构型改变,具有良好的跟踪性能,验证了算法的有效性和可行性。