控制工程

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赵小强, 谢亚萍

控制工程. 2018, 25(12): 2115-2119.

摘要 ( )

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由于仿射传播(AP)聚类算法中偏向参数对聚类精度有着直接的影响，但其偏向参数都是经验取值导致不能得到最优的聚类结果，针对这一问题提出了基于差分改进的仿射传播聚类算法(DE-AP)，该算法首先进行 AP 聚类分析，其偏向参数取经验值；然后根据得到的聚类结果判断偏向参数是否最优，如果不是则把偏向参数作为差分改进算法的输入群体；最后使用差分算法的变异、杂交和选择操作对参数进行智能调整，选择适应值最高的个体作为偏向参数，返回再次聚类。采用经典数据集验证，实验结果从类数、正确率和FMI 三方面表明 DE-AP 算法能够有效地解决偏向参数对聚类结果的影响，从而提高聚类精度。

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土钉支护基坑开挖的动态规划方法研究

曹净, 普琼香, 刘海明, 李帅

控制工程. 2018, 25(12): 2120-2127.

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根据既有的土钉支护基坑设计方案，首先采用均匀试验确定土钉支护基坑开挖参数;然后采用 FLAC3D对每种开挖参数组合情况进行分层、分区、分段开挖的三维施工全过程模拟，计算出每组开挖参数对应的基坑坡顶位移，经对比得出最优的开挖方式:进而运用 ACE 非参数回归技术构建基坑开挖参数与最优开挖方式下的基坑坡顶位移的改进响应面关系;最后基于改进响应面关系，运用枚举法对基坑开挖参数进行优化，寻求开挖工期最短的施工方案。通过实例验证表明:该基坑开挖规划方法能实现快速、高效的优化求解，精度较高，为基坑开挖动态规划提供了一种新思路。

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板带轧机主传动非线性系统扭振控制

张瑞成, 杨蔚海, 梁卫征, 张悦

控制工程. 2018, 25(12): 2128-2133.

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针对板带轧机主传动系统存在非线性因素的问题，在传统线性模型的基础上，考虑非线性阻尼和非线性刚度等因素，建立并完善了以电机转速、负载转速和弹性轴扭转力矩为状态变量的轧机主传动二质量系统模型。为了应用自抗扰技术对非线性系统进行控制，利用坐标变换将系统模型转化为积分串联型系统。通过与轧机主传动线性系统自抗扰控制进行对比，证明了轧机主传动非线性系统自抗扰控制的可行性和有效性，并可将动态速降控制在 0.77 %以内，为解决轧机主传动非线性扭振问题提供了有效方法。

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赤铁矿混合选别过程智能运行反馈控制

李海波, 王博, 庞新富, 赵大勇, 贾瑶, 岳恒

控制工程. 2018, 25(12): 2134-2139.

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赤铁矿混合选别过程是选矿工艺中最为重要的生产环节，直接影响选矿工艺的运行指标精矿品位和尾矿品位，其控制目标不仅仅是使底层回路跟踪期望设定值，而且要确保整个混合选别过程的安全稳定运行，实现表征混合选别过程整体运行性能的精矿品位和尾矿品位等运行指标的优化。针对我国广泛采用的由再磨、浓密和浮选工序组成的赤铁矿混合选别过程，由于矿石性质成分复杂且不稳定、品位波动大、运行指标不能在线测量、难以建立过程精确数学模型，提出基于数据驱动与知识相融合的智能运行反馈控制方法，包括基于案例推理的预设定模块、基于最小二乘支持向量机的运行指标软测量以及基于规则推理的动态调节器。为了验证所提方法的有效性，将所提方法应用于国内某大型选矿厂混合选别过程，取得显著应用效果。

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面向异构多核平台的两段式多任务调度算法研究

赵茂行, 徐德刚, 苏志芳, 桂卫华

控制工程. 2018, 25(12): 2140-2146.

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相对于单核处理器，多核处理器在指令并行化、处理性能等方面具有明显的优势，如何实现异构多核处理器的实时多任务调度进而提高处理器的整体性能成为当前迫切需要解决的前沿研究问题。针对多核异构处理器调度，通过融合列表调度算法和组合优化算法的寻优策略，提出了一种新的两段式多任务调度算法。该算法第一阶段采用一种基于异构环境下的动态关键路径调度算法，产生了初始较优解，第二阶段提出了改进状态转移优化算法，以获得的初始解为基准继续寻找最优解。对比其他调度算法，该算法在异构多核平台任务调度方面具有较高的性能。

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光照不均匀钢坯缺陷图像的二值化方法

刘晓玉, 王欢欢

控制工程. 2018, 25(12): 2147-2152.

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以钢坯低倍组织缺陷的自动检测为背景，针对光照不均匀钢坯图像，研究相应的光照均衡化和二值化方法。首先利用钢坯图像中间亮两边暗的光照分布规律，提出一种基于抛物线拟合的光照均衡化方法。而后依据钢坯图像直方图的单峰特征，即目标（钢坯缺陷）在背景（钢坯组织）中占比极小，提出一种基于直方图梯度的自适应二值化方法，将单峰直方图中低梯度值区与高梯度值区之间的分界点（拐点）作为图像二值化阈值。所提方法源于对实际工程对象的数据分析，经实验证明，能有效分割钢坯图像中的缺陷目标，满足钢胚低倍组织缺陷自动检测的需求。

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一种基于模糊控制内核的智能清新剂释放器

林明松, 林齐兴, 牟文杰, 田森平, 荣军, 刘明雨, 易启胜

控制工程. 2018, 25(12): 2153-2157.

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一种基于模糊控制内核的智能清新剂释放器，能实时监测并降低封闭空间中的氨气浓度。通过检测装置检测封闭空间氨气浓度，并将检测信号送至主控制器;主控制器根据实时监测的氨气浓度进行智能分析处理，实现智能化控制清新剂的释放量和释放速度，并通过控制活性炭过滤装置和排风机将污浊空气过滤或排出封闭空间，改善空气质量。

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基于 Spark 的火电大数据挖掘方法的研究

宋鸣程, 贾立, 叶灵芝

控制工程. 2018, 25(12): 2158-2165.

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传统数据挖掘在处理火电大数据时，普遍存在计算瓶颈。针对此问题，提出了基于 Spark 的火电大数据挖掘方法。该方法根据机组实际运行特点，对火电大数据进行稳态工况判定和基于外部约束的工况划分，并在 Spark 计算框架下，引入了分布式的理念，使用基于 Spark 的 K-means 算法对火电大数据进行离散化，并使用基于 Spark 的 FP-growth算法对火电大数据进行关联规则分析，挖掘出各工况的强关联规则，进而得到符合优化目标的参数所达到过的最优值。该方法应用到安徽某电厂 300 MW 机组，对该机组某月 10天的运行数据进行挖掘。仿真结果表明，该方法能够有效地对火电大数据进行数据挖掘，且在数据量大时，该方法与传统的数据挖掘相比计算效率具有明显优势。

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基于并联多级均衡补偿光纤色散抽头控制

张萧, 付大伟 , 徐明奇 , 李瑞涛

控制工程. 2018, 25(12): 2166-2170.

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为提高光纤多载波滤波器组（FBMC-OQAM）系统的色散补偿控制性能，提出一种基于子载波多抽头分数间隔并联多级均衡器的光纤色散补偿控制算法。首先，针对考虑只有一个极化的 FBMC-OQAM 传输问题，利用傅立叶变换建立系统色散补偿控制问题模型；其次，为提高补偿控制过程的有效性，建立了多抽头分数间隔子载波均衡器，并在此基础上建立了并联多级均衡器，消除由信道变化和符号估计造成的 k 阶失真，实现了模型均衡补偿控制性能的提升；最后，通过仿真实验显示所提算法具有相对更小的解调误差，从而验证了所提方法的有效性。

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基于相机与手眼标定的机械手移载引导算法

丁翠

控制工程. 2018, 25(12): 2171-2176.

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为了解决当前标定识别算法引导机械手移载材料时，由于手眼与相机图像标定存在误差，导致抓放偏差的问题，并提出了基于相机标定与手眼标定相融合的机械手移载引导算法。首先，对张正友标定法进行分析，引入相机内外参数矩阵计算模型，从而改进其标定流程，以减小计算量，完成相机标定，实现摄像机坐标系与图像坐标系的绑定。然后，机械手正交走位，提取机械手与摄像机系统坐标，计算旋转矩阵与平移矩阵，从而构建坐标转换模型，最终完成机械手与图像坐标系的绑定，从而完成手眼标定。实验测试结果显示：与当前机械手移载引导算法相比，在面对移载误差频发时，本文引导算法拥有更高的标定准确性和移载正确率。

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三相并网变流系统 nk±m 次谐波重复控制

卢闻州, 王尉, 颜文旭, 惠晶

控制工程. 2018, 25(12): 2177-2183.

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为了“净化”电力电子并网接口，实现三相并网变流系统并网电流的精确、快速跟踪控制，探讨了 nk±m 次谐波重复控制器（nk±m RC）及其数字控制系统。nk±m RC 是一种基于内模原理(IMP)的控制器，相对于常规重复控制器(CRC)，具有误差收敛速度快、数字单元需求少的优点。将 nk±m RC 应用于三相脉宽调制(PWM)并网变流系统，包括三相整流和三相逆变并网系统，实验结果验证了 nk±m RC 的有效性和相对于 CRC 的优越性。nk±m RC 为三相并网变流系统提供了一种高性能的并网电流控制策略。

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基于外力观测器的 MIS 机器人双边力反馈控制

桑宏强, 陈发, 刘芬, 贠今天, 杨铖浩

控制工程. 2018, 25(12): 2184-2190.

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针对现有微创外科手术机器人缺乏力感知和力反馈问题，提出了基于外力观测器的微创机器人鲁棒滑模双边力反馈控制结构。设计了非线性外力观测器，用于实现主从机器人的外力观测。为获得准确的外力观测，需要对摩擦和扰动进行补偿，确定关节摩擦为 Stribeck 模型，采用遗传算法对模型中参数予以辨识，采用等效法对扰动进行补偿。为实现准确的轨迹跟踪和保证系统的稳定性，设计了鲁棒滑模控制器。通过仿真和实验对所提出的控制结构进行了验证，结果表明所提出的双边力反馈控制结构，能够实现无力传感器下外力的准确观测，同时具有仅通过位置-位置的硬件结构获得位置-力硬件结构的优点，为无力传感器下的主从运动控制奠定了研究基础。

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严反馈系统的指令滤波自适应反步法控制

吉月辉, 周海亮

控制工程. 2018, 25(12): 2191-2196.

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针对控制方向未知和参数不确定/非参数化不确定下的非线性严反馈系统，论文研究一类指令滤波自适应反步法，避免传统反步法中虚拟控制的解析求导过程，解决传统反步法中“计算膨胀”问题。综合指令滤波反步法、滑模积分滤波器、非线性小增益定理和 Nussbaum 函数，设计满足输入状态实用稳定性条件(ISpS)的自适应控制策略，为严反馈系统的稳定跟踪控制提供一类简洁有效的控制思路。基于机翼摇晃模型实现了数值仿真，验证所提出控制策略的有效性

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含光伏电场的电力系统概率潮流计算

苏宏升, 严岩, 车玉龙

控制工程. 2018, 25(12): 2197-2202.

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针对概率潮流计算中采用拉丁超立方算法存在精度低，操作性复杂的特点，本文提出一种将随机行走原理和拉丁超立方采样相结合的概率潮流计算新方法。该方法应用随机行走原理中各样本更具随机性、均等性和无偏性的特点，对拉丁超立方算法中排序进行改进，旨在改善排序问题中存在的缺陷。通过在含光伏电场的 IEEE-14节点系统和 IEEE-118 节点系统概率潮流计算表明：该方法能更好的反应概率潮流计算中随机变量的数字特征，解决拉丁超立方计算中精度相对较低，操作性复杂的缺陷。是一种有效的概率求解算法,具有较好的工程实用价值。

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条件触发 MPC 在飞行器控制中的应用研究

赵熙临, 刘斐, 常雨芳, 吴胧胧

控制工程. 2018, 25(12): 2203-2209.

摘要 ( )

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提出了一种基于条件触发机制的模型预测控制算法，旨在解决传统模型预测控制（MPC）在线滚动实施过程中计算复杂度过高的问题。首先，针对传统 MPC 在线计算复杂度约简问题，引入条件触发机制，拟通过控制变量与输出变量状态的判断，进行 MPC 在线滚动计算过程的选择触发，并对基于条件触发机制的 MPC 执行过程进行了描述；然后，以Qball-X4 四旋翼飞行器为实验平台，构建飞行器姿态控制数学模型；最后，通过对飞行器轨迹跟踪控制过程的仿真，验证了本文所提算法的可行性和有效性。

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基于蝙蝠算法的 PSS 参数优化研究

赵峰, 郭程林, 司晶晶

控制工程. 2018, 25(12): 2210-2218.

摘要 ( )

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为了抑制故障发生时，在多机电力系统中的低频振荡，文中提出了一种协调优化(Power System Stabilizer, PSS 电力系统稳定器)参数的 IBA 算法(Improved Bat Algorithm，改进的蝙蝠算法)。首先采用 Prony 算法辨识系统低频振荡的机电模式，并采用 IBA 算法将 PSS 的设计过程转化为一组参数进行寻优，最后通过算例证明了该算法的合理性。结果表明：IBA 算法可以有效的适用于多种运行方式下的阻尼控制器参数优化，且具有良好的鲁棒性，可以有效地抑制低频振荡。此外，通过比较多机电力系统基于 IBA 算法、粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）算法和基本 BA 算法的 PSS 参数优化结果，可知基于 IBA 算法设计的 PSS 在抑制低频振荡方面具有最佳的效果，且该算法克服了基本 BA 算法容易陷入局部最优、后期收敛速度慢等缺点。

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一种自抗扰最优控制器设计方法研究

张华, 郑加强

控制工程. 2018, 25(12): 2219-2223.

摘要 ( )

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为解决自抗扰控制器参数整定的难题，基于 MATLAB 免费遗传算法工具箱，对二阶系统自抗扰控制器的 5 个关键待整定参数进行了整定算法研究；综合考虑控制误差、动态特性和控制能量约束，建立了优化求解的目标函数，并在 SIMULINK 仿真模型中以离散化形式表达了目标函数并进行了仿真求解；最后对比了基于人工试凑法和遗传算法的自抗扰控制器的控制效果，结果表明，基于遗传算法的自抗扰控制器控制精度更高，超调量更小，控制能量更低，对扰动的预测性能更好。该方法易于实现，可进一步拓宽自抗扰控制的应用范围。

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一致性检验结合模糊支配的多目标进化算法

陈立芳, 祁荣宾

控制工程. 2018, 25(12): 2224-2231.

摘要 ( )

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为了提高高维多目标优化算法的收敛性和解集的分布性，提出了一种基于降维结果一致性检验结合模糊支配的高维多目标进化算法 COPCA-FDNSGA-II。在 NSGA-II的主成分分析算法模型基础上，利用模糊理论对算法中的支配关系进行改进，针对信息不完备及伪解干扰的情况，在进化前期，对用模糊支配优化算法得到的非支配解进行主成分分析，去除冗余目标，并对降维结果进行一致性检验。将该算法与其他算法在测试函数上进行对比试验，结果表明，该算法在收敛性和分布性上具有明显优势。

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基于精细时程积分法的轨道电路暂态分析

祁欢, 张友鹏

控制工程. 2018, 25(12): 2232-2238.

摘要 ( )

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轨道电路分路不良会导致轨道电路分路态的误判，严重影响列车的行车安全和运输效率。依据传输线理论建立轨道电路传输线的数学模型，提出基于精细时程积分法的轨道电路时域响应求解方法。在此基础上结合轨道电路调整态和分路态的边界条件，仿真分析了接收端轨面电流信号的变化情况，并针对不同初始参数对其影响进行了分析。结果表明，利用精细时程积分法求得的时域解符合轨道电路的传输特性；轨道电路在工作状态改变的瞬间，接收端轨面电流信号将发生暂态变化，该过程可作为轨道电路分路态的一种判断依据，可消除分路不良对其影响。

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基于局部特征加权编码的带钢表面缺陷分类

刘坤, 张阿龙, 屈尔庆, 董砚

控制工程. 2018, 25(12): 2239-2244.

摘要 ( )

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针对带钢表面缺陷的几何与纹理分布情况复杂多变、类内缺陷分布形式不固定等特点，提出了一种基于局部特征加权编码的带钢表面缺陷特征提取算法。首先，利用 SURF算子提取带钢表面缺陷图像的局部特征。然后，对这些特征进行统计分析后提取能够表征缺陷的关键特征。最后利用 TFIDFIG 算法和硬量化编码算法对这些关键特征进行加权编码，构造各种不同类型的缺陷特征表示形式。通过对实际带钢生产线上采集的缺陷数据进行验证分析，相比于已有分类算法，该算法提取的缺陷特征能够有效地提高缺陷的识别率，平均识别率达到了 99.45 %。

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基于RBF神经网络的副翼促动器故障检测方法

陈皓

控制工程. 2018, 25(12): 2245-2250.

摘要 ( )

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为了提高副翼促动器的故障检测的可靠性和容错能力，提出了一种基于 RBF 神经网络的副翼促动器故障检测方法，在可变条件下，使用系统输入、系统输出、FPGA 夹层卡(FMC)和气动载荷检测故障，利用 3 个神经网络，第一神经网络用作观测器，估计副翼促动器的输出；第二神经网络，根据加工条件自适应调整阈值，最后，采用第三神经网络作为 FMC 观测器，输出估计 FMC，将估计 FMC 与实际 FMC 进行比较以检测机械故障。该方法的优点是残差和自适应阈值之间能有效协同，适应可变条件。仿真实验结果表明，方法能有效检测副翼促动器的故障，当机械故障引入到系统中时，实际 FMC 偏离估计FMC。而当电气故障引入到系统中时，实际 FMC 约等于估计的 FMC。

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双层 RBF 核快速鲁棒DAISY典型遥感图像配准

罗阳倩子, 廖威

控制工程. 2018, 25(12): 2251-2256.

摘要 ( )

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针对遥感图像配准过程中，存在信息计算量大、精度不高的问题，提出一种快速鲁棒 DAISY 局部特征 RBF 核典型相关分析的遥感图像配准算法(FRBFKCCA)。首先，采用快速鲁棒特征提取方式，对遥感图像进行特征描述，并针对该算法存在的精度较低问题，利用 DAISY 局部特征描述对其进行改进，设计实现了遥感图像的 DAISY 局部特征描述的快速鲁棒特征提取方法；其次，在遥感图像配准过程中，针对核典型相关分析方法中，存在的逆矩阵计算奇异性难以直接计算的问题，采用双层径向基神经网络实现核典型相关分析的改进；最后，通过实验对所提算法与对比算法进行对比，显示其图像配准准确度可达96 %以上，且图像的配准效率和精确更高。

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模糊关联规则结合动态树重建的数据流挖掘

魏怀明

控制工程. 2018, 25(12): 2263-2268.

摘要 ( )

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针对基于频繁模式树的规则挖掘方法计算负载高和难以处理数据流格式，提出一种利用动态树构建的模糊关联规则挖掘方法。该技术整合了无处不在数据挖掘(UDM)和模糊集概念，首先利用滑动窗口最小化模糊关联规则。然后推导变量的模糊集，并给予适当描述，同时估计隶属度函数。最后构建动态树，并给每个节点添加一种隶属度函数值。根据当前窗口进行模糊关联规则推理。实验利用两种不同的公开数据，“交通事故”和“零售”数据集。考虑了 3 个模糊区域和五个模糊区域的运行分布。与频繁模式树(FPT)、压缩模糊频繁模式树(CFFPT)和熵加权频繁模式树(EWFPT)相比，提出的方法检索数据库只需要一次，且处理的数据要求更为宽松。

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带数据修正的卡尔曼一致滤波

雷家宁, 李向阳, 彭宏甲

控制工程. 2018, 25(12): 2269-2274.

摘要 ( )

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针对复杂环境下的传感器网络监测与故障诊断问题，分析了传统网络工作于复杂环境时存在的问题，提出了一种卡尔曼一致滤波框架下的故障诊断与数据修正方法。该方法建立了线性偏差故障模型，通过迭代参数更新算法使得故障补偿器逼近故障模型，将故障的不良影响消除。应用该方法能够降低恶劣环境对传感器网络造成的不良影响，增强网络在复杂环境中的稳定性。通过 Matlab/Simulink 仿真，验证了算法的有效性。

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售电侧放开的电力交易中的智能合约应用

高春成, 翟莹莹, 王春艳, 郑宗强, 王海宁

控制工程. 2018, 25(12): 2275-2278.

摘要 ( )

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电力市场市场化改革后，售电侧逐渐放开，形成了自由买卖的电力竞争市场。电力交易由集中管理方式转变为去中心化模式，交易主体、方式及种类都会发生变化，对电力交易进行管理难度将增大。为了便于电力交易管理，基于区块链技术，市场参与者对电力交易进行自发管理。区块链被记录在网络中的所有节点中，由所有节点共同维护。电力交易过程采用智能合约机制，将电力交易主体双方达成的协议以代码的形式存储在区块链上，在合约账号中进行转账，进而解决交易双方之间的信任问题。

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转移概率部分未知的网络化马尔科夫跳变系统镇定

蒉秀惠, 王燕锋

控制工程. 2018, 25(12): 2279-2284.

摘要 ( )

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研究了具有随机时延的网络化马尔科夫跳变系统的镇定问题。首先，将随机时延建模为有限状态的马尔科夫链，通过状态增广的方法，得到了具有 2 个马尔科夫链的闭环系统模型。然后，考虑到时延和系统模态的转移概率均部分未知，将已知概率和未知概率相分离并把未知概率舍弃，以矩阵不等式的形式得到了镇定控制器存在的条件，同时给出了控制器增益矩阵的计算方法。最后，数值仿真说明了所用方法的有效性。

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2018年, 第25卷, 第12期　
刊出日期：2018-12-20

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