2018年, 第25卷, 第2期 
刊出日期:2018-02-20
  

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  • 邵俊鹏, 王伟, 高炳微
    控制工程. 2018, 25(2): 183-0187.
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    因为电液位置伺服系统是典型的非线性系统,精确的数学模型不易建立,为了建立精确的数学模型,采用BP神经网络辨识方法对电液位置伺服系统进行辨识。首先通过测得电液伺服实验台相应的输入输出数据,构建出BP神经网络结构,利用BP神经网络辨识出电液位置伺服系统的模型。在Matlab/simulink中对辨识出的模型和理论推导模型进行仿真,将这2个仿真结果与实验台的输出结果进行对比,验证用BP神经网络方法辨识模型的准确性。
  • 任伟建, 左方晨, 黄丽杰
    控制工程. 2018, 25(2): 188-0191.
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    基于地理信息系统(GIS),针对单源最短路径Dijkstra算法效率低的问题,利用网络分割法将社区中与外界有边连接的节点作为社区代表点,以减少节点数量,降低问题求解的规模。将复杂的道路网络降解为简单道路网络,从而提高搜索效率。并结合人工势场法,计算源点到目标点的势场强度。通过临时节点与源点、目标点的势场强度和的比较,使搜索沿着一定方向进行,减少Dijkstra算法中的搜索范围。实验表明,优化后的结果可以有效提高搜索效率。
  • 董静, 陈天恩, 赵春江
    控制工程. 2018, 25(2): 192-0197.
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    针对食用菌生产过程中水分控制不均衡,影响食用菌成品干燥合格率的问题,在实验室范围内设计基于介电参数离散Hopfield神经网络的食用菌OPC生产在线远程控制系统。首先,利用介电常数对食用菌的水分含量进行测定,并结合矩阵分解离散Hopfield神经网络,建立食用菌工厂生产水分检测模型;其次,采用台达系列DVP-PLC系统,进行食用菌的水分含量测定的OPC系统设计,建立实验室验证平台;最后,通过建立食用菌实际干燥平台验证了所提算法的有效性。
  • 华珊珊
    控制工程. 2018, 25(2): 198-0203.
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    针对现有人脸识别方法不能很好的处理面部表情、光照、头部姿势和遮挡等问题,提出一种基于Zernike特征提取和线性判别分析(LDA)分类器的人脸识别方法。首先,对图像进行归一化处理,并进行裁剪;然后,利用Zernike矩(ZM)提取全局特征,并利用主成分分析(PCA)来对特征进行降维;最后,利用提出的决策融合算法对局部和全局特征进行融合,获得一个最终的特征向量作为LDA分类器的输入,进而进行人脸识别。在ORL、AR和CASIA 3D人脸数据库上的实验结果表明,该方法在具有较低计算量的同时显著提高了的人脸识别精度。
  • 李丽君, 魏霖静
    控制工程. 2018, 25(2): 204-0211.
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    基于内容图像检索方法大多仅对某个类型的图像具有较好的性能,无法适用于不同类型的图像,提出一种基于二元共生模式与灰度共生矩阵的基于内容医学图像检索方法。首先,从原图像提取中心对称局部二元模式以获得图像的局部信息;然后,使用灰度共生矩阵提取局部模式图中不同方向与距离的共生像素对。该方法使用共生像素对的模式频率,其鲁棒性优于基于直方图的局部模式图。最终基于2个纹理数据集与一个医学图像数据集进行检索实验,结果表明该方法具有较好的检索性能,并具有较好的时间效率。
  • 刘秀莲, 侯晓芳
    控制工程. 2018, 25(2): 212-0217.
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    针对使用移动卷帘相机拍摄的图像会使三维重建不准确,以及宽基线图像的视觉连接较弱等问题,提出一种改进的宽基线图像三维重建方法。提出的方法优化了光束平差法的目标函数。通过合并GPS和INS的读数,在邻近方位间加入额外的光滑度以抵消漂移效果,去除了环闭合差的较大误差。同时为了提高卷帘立体扫描的速度,提出分段二次插值,先处理目标图像中的每一个像素点,再用目标图像中每一个像素点的反射线求出平面交叉的曝光值。实验结果表明,提出的方法的三维稀疏重建既清晰又连贯。三维稠密重建中,与其他类似方法相比,该方法保持了准确性,但重建速度明显提升。
  • 罗海艳, 杨勇, 王珏, 于海龙
    控制工程. 2018, 25(2): 218-0223.
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    传统行为分析方法针对日志内容进行分析,缺少数据挖掘和行为分析手段,未细分用户需求,导致营销与用户需求不匹配。基于Hadoop云计算平台技术及相关工具,设计并实现了一个移动用户上网行为分析系统,该系统能够针对不同移动用户的上网行为,准确为其定制个性化的服务。详细描述了移动用户上网行为分析系统的关键技术、外部接口以及软硬件配置环境,并通过实验对系统进行了验证。实验数据表明,与传统方法相比,提出的基于云计算的移动用户上网行为分析系统能够掌握用户上网习惯,准确定位用户上网需求,对于帮助移动运营商进行大数据专题分析,提升企业竞争力具有重要意义。
  • 田珊珊, 王慧青, 张小国
    控制工程. 2018, 25(2): 224-0230.
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    如何对地形数据进行有效的组织、存储和调度,以实现大规模三维场景的快速和高质量显示,是三维GIS研究的热点之一。针对常规方式构建金字塔模型存在的问题,提出了一种改进的基于数据库的数据组织与存储方法,即以影像数据为出发点来组织数据,用存储记录实际高度与宽度的方法来减少空间占用;绘制时通过设立缓冲区及使用多线程技术,最终实现了大规模三维地形的快速调度与流畅显示。
  • 邹博, 夏利民, 杨胜跃
    控制工程. 2018, 25(2): 231-0237.
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    针对DC/DC谐振变换器的稳定性分析,设计了一个直接分段仿射控制器。将受切换约束的切换系统与分段仿射系统结合,建立直接分段仿射系统模型:提出一种适应性的切换控制器:DPWA(Direct Piecewise Affine)控制器,并设计外环内环双闭环控制策略,利用LMI(Linear Matrix Inequality)方法求解,对DC/DC谐振变换器输出电压稳定性控制。进行仿真实验,实验中和其他两种控制器进行比较,实验图像和数据表明我们所设计的控制器具有良好的效果。
  • 杨喜峰, 王耀南, 刘东奇
    控制工程. 2018, 25(2): 238-0244.
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    针对增程式电动汽车再生制动控制问题,首先对增程式电动汽车制动系统特性进行了分析,然后综合考虑了制动系统的稳定性、驱动电机的最大转矩以及机械制动与再生制动的分配三方面因素,提出了一种增程式电动汽车串联再生制动控制策略。最后,在FTP、HWFET和NEDC循环工况下的仿真结果表明:所提出的串联再生制动控制策略能够在保证车辆制动系统稳定性的前提下,有效地提高增程式电动汽车能量回收能力。
  • 刘艳, 姜顺, 潘丰
    控制工程. 2018, 25(2): 245-0252.
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    针对一类参数不确定的非线性离散时间系统,研究了基于观测器的非脆弱耗散控制问题。首先,引入Bernoulli二项分布随机序列描述传感器-控制器以及控制器-执行器之间的丢包情况。通过构造合适的Lyapunov函数,结合线性矩阵不等式方法,得到了非脆弱耗散控制器存在的充分条件,再通过求解带有凸约束的矩阵不等式,得到了观测器增益与控制器增益的参数表达式,所设计的非脆弱耗散控制器能够确保系统指数稳定且均方严格耗散。最后通过仿真实例验证了该控制器设计方法的有效性与优越性。
  • 王辉, 王景良, 朱龙彪, 邵小江, 王恒
    控制工程. 2018, 25(2): 253-0258.
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    针对智能立体车库中自动导引运输车(Automated Guided Vehicle, AGV)存取车路径规划问题,提出一种基于改进蚁群算法(IACO)的泊车系统路径规划方法。首先利用栅格法建立环境模型;其次,通过引入新的距离启发函数因子、调整状态转移概率和更改信息素更新规则对传统蚁群算法(TACO)进行优化改进;最后,在不同规格栅格环境下,以路径长度最短、算法收敛代数最小为评价指标,以传统蚁群算法和改进蚁群算法为搜索策略,运用Matlab对AGV存取车路径规划过程进行仿真测试,结果显示:AGV运用传统蚁群算法和改进蚁群算法均能有效避开障碍物,然后搜索到一条从起点到终点的无碰优化路径;与传统蚁群算法相比,改进蚁群算法规划的路径长度最短,开始收敛代数最小,表明改进算法正确、可行及有效,且具有较强的全局搜索能力和较好的收敛性能,能够满足AGV存取车路径规划要求。
  • 杨飞飞, 陶玉昆, 司文杰
    控制工程. 2018, 25(2): 259-0266.
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    基于确定性学习理论,提出了一种基于关节角时序数据序列的人体步态识别方法。首先,由人体运动捕捉设备获取关节角时序数据序列,则局部准确的人体步态的内部动力学可通过径向基函数(RBF)网络得到逼近。进一步,证明了逼近误差和相关神经网络(NN)参数的收敛。接下来,通过将NN逼近得到的步态动力学知识存储于常值的RBF网络,可实现人体移动步态特征的有效表达。最后,通过构建步态模式的相似性定义,提出了一种步态时序数据识别的方法,最终可实现准确的步态识别。仿真实验采用类圆规双足机器人验证了所提方法的有效性。
  • 刘安东, 李佳, 滕游
    控制工程. 2018, 25(2): 267-0272.
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    针对具有模型不确定的多移动机器人的编队系统,研究使闭环系统渐近稳定的鲁棒预测状态反馈控制器设计问题。首先,根据单移动机器人路径跟踪的误差模型推导出多移动机器人编队系统模型。同时考虑实际情况中加速度计、速度编码器等传感器导致的测量误差等因素,得到具有不确定参数的多移动机器人编队模型。然后,采用线性矩阵不等式(LMIs)处理方法求解一个凸优化问题,给出控制器求解方法。最后通过仿真验证所提方法是一种有效的编队控制策略。
  • 王思明, 李芸, 李慷
    控制工程. 2018, 25(2): 273-278.
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    介绍一种检测微弱周期信号任意位置频率的有效的方法,该方法结合VanderPol-Duffing振子和Lorenz系统各自的优点来检测微弱周期信号任意位置的未知频率。当待测信号频率与周期策动力信号频率在相对频率比小于经验值0.03时,充分利用Vander-Duffing振子的高测量精度和低信噪比及计算方便等优点,对待测信号的频率进行检测;反之利用lorenz系统的高阶性来提高检测精度,从而实现对待测信号频率的检测。此外,通过最大Lyapunov指数法判断系统是否进入混沌状态,提高检测精度,同时利用比例微分来控制混沌,提高控制速度。通过实验证明,该方法是可行有效的,将此方法的实验结果与Duffing方程及lorenz系统各自的检测结果进行对比,可以看出这种方法的检测效果及检测精度都更好。

  • 磨莉
    控制工程. 2018, 25(2): 279-0283.
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    超分辨图像重建是提高图像质量的重要技术,为了提高图像重建的精度,以获得高质量的图像,针对当前图像重建算法存在缺陷,提出了基于低秩矩阵恢复的超分辨图像重建算法。首先根据低分辨率图像和高分辨率图像间的关系,选择训练样本,并将图像划分为多个子块,然后采用低秩矩阵恢复算法对子块进行学习,根据块与块间的相关性找到低分辨和高分辨图像子块重建的权值,实现图像超分辨率重建,最后在Matlab 2012平台上进行了图像超分辨率重建实验,结果表明,该算法提高了图像重建的精度,保留了边缘等细节信息,重建速度可以满足图像处理的实时性要求,而且重建效果要优于当前经典的图像重建算法。

  • 张晓雷, 孙青林, 蒋玉新, 陈增强
    控制工程. 2018, 25(2): 284-0290.
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    该文针对氧气面罩氧气调节器的结构进行建模,采用STM32F407IGT6微处理器与MATLAB环境中氧调器供氧模型之间的通讯建立半实物(HIL)仿真系统。氧气面罩内和基准压腔的压强差作为被控变量被压差传感器及时测量并采集,控制器采用全系数自适应控制算法。仿真结果表明,面罩内的呼吸阻力能被有效的控制在国家军用标准1013-90航空供氧装备呼吸阻力容许界限规定的范围之内,为实现氧调器的硬件调试提供了有效的参考。
  • 钟怀兵, 熊伟丽, 徐保国
    控制工程. 2018, 25(2): 291-0297.
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    针对实际工业过程的特征以及相关参数会随时间推移而改变这一问题,提出了一种局部与整体相结合的模型更新方法。该方法首先对训练样本利用高斯过程回归(GPR)方法进行离线建模,得到预测输出值及预测误差;然后对所得预测误差进行分析,当误差均值大于某一预设阈值时对GPR模型进行整体更新即同时更新其协方差矩阵和协方差函数的参数;否则,只对GPR模型进行局部更新即只更新其协方差矩阵。最后利用误差高斯混合模型(EGMM)对更新后的GPR模型预测输出进行补偿得到最终的预测结果。通过实际工业污水处理过程的建模仿真验证了所提方法的有效性。
  • 雷帅, 赵志诚, 张井岗
    控制工程. 2018, 25(2): 298-0304.
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    针对多变量过程,提出了一种二自由度控制器的设计方法。首先基于静态解耦的思想构造广义被控过程,通过对其传递函数矩阵主对角线上元素的幅频和相频特性的分析,获得简化的一阶加时滞模型,并设计二自由度内模控制器,然后利用二自由度的结构变换和Pade近似,将其分别等效为超前滞后校正器和含有滤波器的PID控制器,最后根据最大灵敏度实现PID控制器的参数整定。仿真结果表明:该设计方法简单、易于实现,可使系统具有良好的动态特性和鲁棒性。


  • 梁建胜, 黄隆胜, 徐淑琼
    控制工程. 2018, 25(2): 305-0312.
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    针对视频推荐系统的稀疏性问题、冷启动问题与灰羊用户问题,提出一种基于视频内容检测的协同过滤视频推荐系统。首先,为视频包含的人体动作进行建模并提取时空兴趣点,使用梯度描述符计算兴趣点的主要移动方向与尺度;然后,为每个视频序列构建一个梯度向量的矩阵,使用聚类算法从梯度矩阵中选择初始化向量与代表向量;最终,通过对受欢迎视频作者与用户的评分分析,获得灰羊用户的分组。仿真实验的结果表明,该视频推荐系统较好地解决了视频推荐系统的稀疏性问题、冷启动问题与灰羊用户问题,获得了较高的推荐准确率。
  • 杨蒙蒙, 钱伟, 李冰锋
    控制工程. 2018, 25(2): 313-0318.
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    为研究时变时延网络化控制系统的镇定问题,针对系统中出现的时变时延现象给系统带来的不利影响,基于Lyapunov稳定性理论,充分利用时滞的下界信息构造具有三重积分项的Lyapunov泛函,同时应用凸组合的技巧得到保守性更小的稳定性判据;并在此基础上设计状态反馈控制器,综合利用了积分不等式和自由权矩阵的方法,给出控制器的存在性条件以及具体形式;仿真结果显示了所提出方法的有效性。
  • 王洁
    控制工程. 2018, 25(2): 319-0322.
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    现代工业生产中自动化上下料是进行高效、高速、高质量生产的有效方法,通过分析工件加工工艺和影响工件输送速度的各个关键因素,确定了工件上下料控制方法,根据实际上下料工艺要求确定了系统的自动化控制方案,采用PLC控制系统实现上下料的自动控制,降低了工人劳动强度,改善工作环境,提高企业的自动化水平。
  • 陈炎冬, 许轰烈, 陈宁
    控制工程. 2018, 25(2): 323-0328.
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    以1/4车辆悬架模型为基础,设计了一种基于分数阶指数趋近律的模型跟踪变结构控制模型。采用极点配置法设计滑模切换面参数,利用基本分数阶指数微分方程、F-函数定义与性质,构建分数阶指数趋近律,并根据控制器输出力有无约束,得到主动控制控制律和半主动控制控制律的控制力。在Matlab中进行建模和仿真,结果表明: 相比被动悬架主要性能指标都有降低,同时,能够跟踪参考模型;相比整数阶指数趋近律有更好的相对稳定性、鲁棒性和更有效的削弱抖振。通过仿真,还验证了半主动控制能达到接近主动控制的效果,但存在一定的波动。
  • 陈高华, 闫献国, 赵志诚
    控制工程. 2018, 25(2): 329-0334.
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    为了实现高精度的位置随动伺服控制,针对位置伺服系统,提出了一种分数阶二自由度内模PID控制方法。将传统二自由度内模PID控制器中的低通滤波器采用分数阶结构设计,给出了二自由度内模分数阶(PID)γ控制器的设计方法。分析了过程模型在乘性不确定情况下系统的鲁棒稳定性,并对控制器参数进行了鲁棒整定。仿真结果表明,所提出的方法不仅可以使位置伺服系统具有较好的目标值跟踪性能,而且对负载扰动和参数摄动具有很强的鲁棒性。
  • 金胜赫, 孙秋野, 周建国, 张化光
    控制工程. 2018, 25(2): 335-0340.
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    微电网中分布式发电可用于在接有非线性负荷的情况下增强电能质量。由于线路阻抗不匹配,传统上基于固定虚拟阻抗的下垂控制方法难以按分布式发电容量比例精准分配负荷谐波功率,且传统的集中式控制方法存在可靠性低、单点故障会导致谐波功率无法准确分配等问题。基于以上问题,提出了一种基于一致性算法动态调节虚拟阻抗的分布式谐波功率均分控制方法。该方法通过应用多智能体理论设计了一致性算法来自适应调整谐波虚拟阻抗,从而消除线路阻抗不匹配带来的影响,实现了分布式发电单元按容量精确分配负荷谐波,极大地降低了公共连接点的电压谐波含量。同时,分布式的方法消除了集中控制器的不足,提高了系统运行的可靠性和灵活性。仿真结果验证了该控制方案的正确性和有效性。
  • 安宗权, 王匀
    控制工程. 2018, 25(2): 341-0345.
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    为了解决2D视觉对工件表面平坦度测量力不足,而现有的3D测量设备价格昂贵且缺乏定制灵活度的问题,提出了基于线激光与三维模板匹配的3D平坦度测量系统。首先,根据线激光、3D相机、拍摄材料以及运动平台,设计基于激光三角测量法的3D图像采集模块。然后利用3D图像与2D图像差异,根据第三维数据的特征,将三维点云数据分解为一系列二维图形,逐层匹配后再集成为3D模板,形成3D模板匹配模块。最后,根据匹配结果区域的第三维数据差,计算出材料目标区域的平坦度。实验结果显示:与当前2D视觉测量技术相比,所提方案对3D工件表面的定位与平坦度测量具有更高的精度。


  • 梁华, 杨光祥
    控制工程. 2018, 25(2): 352-0356.
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    研究一种附着式升降脚手架同步升降控制系统模型以及PID控制器优化方法。通过对广义控制对象进行建模,设计了同步升降控制器,以改进时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为优化目标,采用不同优化算法对所设计的控制器进行优化。通过系统输出对电机的转速进行控制,使各个机位能够同步运动,进而保证了脚手架的各个机位的载荷均匀。最后利用MATLAB/SIMULINK对提出模型进行仿真和工业实验。实验表明:利用量子遗传算法进行优化的系统其超调量为3.8 %,调整时间为0.4 s,有较好的系统稳定性和快速性,达到了预期目标。

  • 徐骏骅
    控制工程. 2018, 25(2): 357-0361.
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    为了解决当前车辆目标成像效果差且光照干扰强,导致智能系统识别车辆能力不足的问题,提出了基于边缘检测与模式识别的车脸识别算法。首先,基于Lab颜色空间转换与Canny边缘检测,设计车辆前脸区域检测机制,得到车脸区域图像。然后,基于粗糙集描述和Adaboost分类器,对车脸特征完成训练,建立强识别器,准确识别车脸。最后,基于开源图像库Aforge.NET和C#语言实现算法,开发出瀑布结构标准软件系统。实验测试结果显示:与当前车脸识别技术相比,算法拥有更高的准确性与稳定性。
  • 王丹敬, 徐建有
    控制工程. 2018, 25(2): 362-0366.
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    与传统的流水车间调度问题中工件在每个机器上只能加工一次不同,考虑了机械制造中工件需要在一个机器上进行多次重复加工的实际情况,研究了工件可重入的流水车间调度问题。针对该问题,基于对邻域搜索性能的分析和学习,提出了一个自适应变邻域搜索算法,并在算法中嵌入了一个精英解集合,以增强算法的跳出局部最优的能力。基于随机测试问题的实验结果表明,所提出的自适应策略能够明显增强变邻域搜索算法的搜索效率,使得算法能够快速获得高质量的近优解,并且其性能要优于CPLEX优化软件。
  • 魏勇
    控制工程. 2018, 25(2): 367-0370.
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    针对传统文本分类方法中没有考虑单词语义信息的问题,提出一种结合关联语义和卷积神经网络(CNN)的文本分类方法。首先,对文本进行预处理提取出词干。然后,将每个单词与其相关联的上下文单词相结合,以此构建包含语义信息的词向量。接着,将文本的词向量矩阵输入到CNN中,通过卷积层和最大池化层来获得最佳特征,通过输出层获得分类概率。最后,以最小化代价函数来训练CNN模型,以此构建最终的文本分类器。在2个中文数据集上的实验结果表明,该方法能够实现文本的准确分类,具有可行性和有效性。

  • 王道元, 徐余法
    控制工程. 2018, 25(2): 371-0374.
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    汽轮发电机失磁故障对电机和电网有严重危害,失磁故障会破坏电机与电网间的稳定性,影响并联运行发电机组间的正常运行。利用派克变换原理,基于Matlab/Simulink工具搭建了单机无穷大系统,对发电机失磁的动态特性进行仿真研究,再结合Ansoft Maxwell软件研究失磁过程中转子涡流损耗,分析了各种电气量在失磁过程中的物理变化,为汽轮发电机在失磁故障下的运行与控制提供理论依据。