控制工程

Select

王印松, 赵佳玉

控制工程. 2024, 31(10): 1729-1737.

摘要 ( )

可视化

国内城市固废(municipal solid waste, MSW)的组分复杂且多变，其焚烧过程的燃烧状态识别主要依靠人工判断，难以维持稳定的运行工况。针对上述问题，提出了一种基于深度自编码器的分区域燃烧状态识别方法。首先，依据炉排结构对燃烧段和燃烬段的分界线进行标定；然后，利用具有深层结构的卷积稀疏自编码器(convolutional sparse autoencoder, CSAE)提取两部分火焰图像的特征；最后，将特征分别输入到相应的最小二乘支持向量机进行状态识别。基于处理规模为750 t/d的焚烧炉的不同燃烧状态图像进行实验，实验结果表明，在有限的标记样本数量下，所提方法的平均识别准确率为 98.04%，该方法能够实现MSW燃烧状态的实时监测。

Select

一种基于LC-BoVW模型的建筑垃圾物料识别算法

宋琳, 宋琪, 马宗方, 赵慧轩

控制工程. 2024, 31(10): 1738-1745.

摘要 ( )

可视化

针对建筑垃圾物料的种类多、形貌易混淆等问题，构建了一种基于局部约束的视觉词袋(local constraint-bag of visual words, LC-BoVW)模型的建筑垃圾物料识别算法。首先，对建筑垃圾物料图像分块，分别提取局部颜色特征和局部二值模式特征；考虑到图像分块特征的局部相似特性，构建LC-BoVW模型分别对目标图像的显著特征进行统计。然后，基于信息融合思想对特征统计量进行融合，形成图像的判别性特征并输入到分类器中进行物料的精确识别。最后，利用自建的5类建筑垃圾物料图像数据集进行实验，实验结果表明，所提算法能够快速有效地实现建筑垃圾物料识别，平均识别准确率可达到97.92%。

Select

基于遗传算法优化BP神经网络的曝气量预测

唐维, 陶钰欣, 郝启文, 庞中华

控制工程. 2024, 31(10): 1746-1752.

摘要 ( )

可视化

针对城市污水处理厂生化池曝气量的冗余问题，从节能降耗角度出发，提出了一种精确预测生化池曝气量的方法。首先，对从山东某污水厂采集的数据做预处理；其次，经相关性分析，建立以进出水指标和历史曝气量为输入、以当前曝气量为输出的反向传播(back propagation, BP)神经网络模型，并利用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值；最后，为了验证所提方法的有效性，将其与传统BP神经网络模型进行对比。实验结果表明，所提方法的均方根误差减小了39.88%，计算时间缩减了31.00%；且与实际测试数据相比，每月的曝气电费可节约892.80元。因此，所提方法对生化池曝气量的预测是有效和可行的。

Select

基于优化SOM算法的智能手术室应用系统研究

单涛, 钱琪杰, 周沂, 景慎旗, 叶继元, 刘云

控制工程. 2024, 31(10): 1753-1760.

摘要 ( )

可视化

针对目前医院的手术室信息化和资源利用率低等问题，提出了一个高效实时的手术室调度系统。首先，采用混合分布式网络结构建立手术室内各医疗设备的通信连接和手术室内与室外的通信连接，解决手术室信息互通问题。然后，基于自组织映射(self-organizing map, SOM)算法提出了SOM优化调度算法(SOM optimization scheduling algorithm, SOMO-SA)，解决手术室资源调度问题。最后，基于信息互通与资源调度的系统架构对手术室的设备与耗材的可追溯、手术室环境的智能监控、资源和能源消耗的智能监控等功能进行设计与完善。所建立的手术室调度系统能够提高手术室的工作效率和工作质量，促进手术室数字化建设的发展。

Select

基于PI参数的二阶线性自抗扰控制参数整定

马良玉, 王月, 马进

控制工程. 2024, 31(10): 1761-1767.

摘要 ( )

可视化

线性自抗扰控制是一种不依赖于被控过程模型的控制方法，具有很好的工程应用潜力。目前，工业控制过程中大多采用PI控制器，为了确保由调试好的PI控制器平稳切换到线性自抗扰控制器，并使系统仍保持稳定状态，需要合理设置线性自抗扰控制器的参数。为此，在分析二阶线性自抗扰控制器的二自由度等效结构的基础上，推导出其反馈控制器与PID控制器的对应关系，给出一种基于现有PI控制参数直接获取二阶线性自抗扰控制初始参数的方法。最后，在MATLAB/Simulink平台上采用若干典型传递函数和双容水箱液位控制系统进行仿真研究，仿真结果验证了所提方法的有效性。

Select

基于RNN补偿器的欠驱动过程控制方法应用

白裕彤, 程辉, 叶贞成

控制工程. 2024, 31(10): 1768-1776.

摘要 ( )

可视化

化工过程中存在一类操作变量维度小于目标被控变量维度的过程。针对该类过程，现行控制方法的控制效果仍有待提高。为实现对上述化工过程的良好控制，类比欠驱动机械系统提出了基于循环神经网络(recurrent neural network, RNN)补偿器的控制方法。该方法基于模糊逻辑与信息融合设计主控器，并通过额外串联模糊控制器实现了传统模糊控制器的量化因子与比例因子的自适应整定，又运用RNN设计了补偿控制器，通过以上改进解决了模型与实际过程之间的未建模动态性能与参数不确定性偏差导致的动态性能较差和存在稳态误差的问题。最后，以二级二路压缩过程为例进行了仿真，仿真结果证明了所提控制方法的有效性。

Select

基于LuGre摩擦补偿的机器人关节EPCH与反步协调控制

杨晓宇, 于海生, 吴贺荣, 孟祥祥, 尚玉亮

控制工程. 2024, 31(10): 1777-1785.

摘要 ( )

可视化

为了提高机器人关节在运行时的控制性能，提出了机器人系统的摩擦补偿与协调控制策略。首先，根据LuGre摩擦模型建立了旋转矢量(rotary vector, RV)减速器的动力学方程，在摩擦模型参数未知和内部状态变量不可测的情况下分别构造摩擦参数自适应律和状态观测器，对RV减速器内部存在的滚动摩擦进行补偿。然后，设计误差端口受控哈密顿(error port-controlled Hamiltonian, EPCH)控制器与反步控制器进行协调控制，并对高斯函数、双曲正切函数、反正切函数和复合分式函数进行综合对比分析。分析结果表明，高斯函数为最优协调函数，故将其用于协调控制策略中。仿真和实验结果表明，LuGre摩擦补偿策略减小了系统的稳态误差，协调控制策略可以使机器人系统同时具有优越的快速性与准确性。

Select

永磁同步电机无传感器控制研究综述

孙洪博, 张晓宇, 柳向斌

控制工程. 2024, 31(10): 1786-1796.

摘要 ( )

可视化

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)的无传感器控制方法具有多种优点。首先，回顾了无传感器控制的不同方法，分别对高频信号注入法和基波激励法中的各种方法进行归纳和论述。然后，对位置和速度的提取方法进行了总结，并且对各种速度闭环控制方法进行归类分析。之后，对其他无传感器控制方法的优缺点进行了评述，对仍需要解决的问题进行了讨论。最后，展望了 PMSM 无传感器控制技术的未来研究趋势。

Select

一种改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

郭军宏, 曹太强, 林轩, 黄何伟, 代锦, 郑敏

控制工程. 2024, 31(10): 1797-1804.

摘要 ( )

可视化

针对永磁同步电机无传感器控制的滑模观测器存在估计反电势的相位滞后和谐波误差等问题，设计了一种新型滑模观测器。首先，利用自适应二阶广义积分器(second order generalized integrator, SOGI)代替低通滤波器，准确提取估计反电势的基波值；然后，通过反馈增益将估计反电势回馈给电流滑模观测器构成双闭环控制，再通过改进锁相环估计得到转速和位置信息；最后，将转速信息反馈回自适应 SOGI。仿真和实验结果表明，与传统滑模观测器相比，所提滑模观测器减小了转子位置估计误差，更好地抑制了估计反电势的谐波，提高了系统的鲁棒性。

Select

基于节点重要度和AHP的无人机健康评估

丁羽, 杨蒲, 冯可佳, 沈子薇

控制工程. 2024, 31(10): 1805-1811.

摘要 ( )

可视化

针对无人机系统的维修成本高、维修决策滞后等问题，建立了一种基于节点重要度的无人机系统健康状况评估方法。所提方法在符号有向图的基础上建立虚引力模型，并引入介数的概念以优化节点的紧密性与影响力，优化了节点重要度计算，完善了层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)的初始判断矩阵构造方法，最终结合改进岭型隶属度函数对无人机系统的健康状况进行模糊评价。实验结果表明，所提方法不仅能够实现无人机系统的健康状况等级划分，还能够为系统的故障预测与维修决策提供科学依据，具有重要的意义。

Select

基于局部模型网络的主汽温阶梯式动态矩阵控制

石轲, 董泽, 孙明

控制工程. 2024, 31(10): 1812-1822.

摘要 ( )

可视化

火电厂主汽温系统的大惯性、时变性和多扰动等特点导致采用传统串级PID控制难以取得令人满意的控制效果。为了克服传统控制方案的缺陷，提出了一种基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制算法。首先，通过引入阶梯式策略有效解决了原始动态矩阵控制算法固有的矩阵求逆问题；其次，通过引入扰动前馈补偿，提高了主汽温系统的抗扰动能力；最后，针对不同工况下动态特性大幅度变化的主汽温对象，设计了基于局部模型网络的多模型阶梯式动态矩阵控制器。仿真结果表明，相比于传统控制算法，所提算法明显提升了主汽温系统的全局设定值跟踪性能、抗扰动性能和鲁棒性能，可以满足火电机组主汽温的控制要求。

Select

永磁同步电机的神经网络滑模与预测控制

丁豪, 于海生, 孟祥祥, 满忠璐

控制工程. 2024, 31(10): 1823-1832.

摘要 ( )

可视化

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)伺服系统转子位置跟踪问题，提出了一种基于 Elman 神经网络的互补滑模控制方法。首先，考虑系统的不确定性建立PMSM数学模型，利用Elman神经网络来估计系统的不确定性，以实现对 PMSM 高度的位置跟踪。然后，提出了一种PMSM无差拍预测电流控制方法，该方法相当于高增益的比例控制方法，从原理上增加了电流环的带宽，从而改善电流环的性能。计算机仿真和半实物仿真的结果表明，与传统的矢量控制相比，无差拍预测电流控制有效提高了电流环的动态性能和稳态精度，基于 Elman 神经网络的互补滑模控制有更好的跟踪性能。

Select

基于概率化稀疏自注意力LSTM的锂离子电池健康状态预测

关燕鹏, 刘成刚, 相洪涛, 张晓宇

控制工程. 2024, 31(10): 1833-1840.

摘要 ( )

可视化

针对锂离子电池健康状态(state of health, SOH)预测，提出了一种基于概率化稀疏自注意力机制(probsparse self-attention mechanism, PSM)和长短期记忆(long short-term memory, LSTM)神经网络的预测模型。首先，提取锂离子电池容量数据并进行窗口化处理，利用位置嵌入获取高维数据之间的特征信息并对数据进行位置编码。然后，引入PSM对输入数据的权重进行稀疏性判断，增加对SOH预测具有关键影响的因素的权重。最后，利用LSTM神经网络捕获数据之间的时序特征进行锂离子电池SOH预测。实验结果表明，与其他常用的锂离子电池SOH预测模型相比，所提模型可以减少预测误差，具有更好的预测性能。

Select

基于正交性原理的组合导航系统故障检测

刘子龙, 楼家祺

控制工程. 2024, 31(10): 1841-1848.

摘要 ( )

可视化

针对传统故障检测算法对组合导航系统的缓变故障检测效率不高的问题，提出了一种基于正交性原理的故障检测算法。无故障时，卡尔曼滤波相邻残差满足正交关系，残差正交值为零均值的白噪声序列；有故障时，相邻残差高度相关，残差正交值不满足零均值条件。综上所述，以残差正交值为基础，构建卡方检验算法以实现对故障的检测。残差正交值的特殊结构使其对故障较敏感。实验结果表明，该算法对缓变故障的检测效果优于残差卡方检验算法和渐消序贯概率比检验(sequential probability ratio test, SPRT)算法，提高了组合导航系统的估计精度与可靠性。

Select

基于收敛性提升的粒子群算法及其在火电厂配煤优化研究

李前胜, 解继刚, 关怀, 陈筑, 李扬, 李俊, 王永富

控制工程. 2024, 31(10): 1849-1855.

摘要 ( )

可视化

针对大型火电机组的燃煤煤种复杂、混煤掺烧决策困难的现状，以及配煤优化过程存在多种设计约束和物理约束而导致传统优化算法的寻优过程难以收敛的问题，提出了一种改进粒子群优化算法。该算法将自适应约束处理机制引入传统粒子群优化算法中，基于距离测度和自适应惩罚项对违反约束的粒子进行自适应处理，引导寻优过程实现收敛；同时，采用平滑非线性权重递减策略代替传统粒子群优化算法的定值惯性权重设置方法，防止算法的寻优过程陷入局部最优。基于现场数据的仿真结果表明，所提算法在存在多约束条件的非线性函数寻优过程中具有明显优势，能够实现不同评价指标的均衡优化。

Select

基于自适应宽度学习算法的城市污水处理污泥膨胀识别

何政, 李杰, 赵楠, 陈行行, 阜崴, 顾剑, 韩红桂, 刘峥

控制工程. 2024, 31(10): 1856-1861.

摘要 ( )

可视化

针对污水处理过程的污泥膨胀难以精准识别的问题，提出了一种基于自适应宽度学习算法(adaptive broad learning algorithm, ABLA)的污泥膨胀识别方法。首先，结合城市污水处理过程的运行数据，采用主元分析法选取与污泥体积指数(sludge volume index, SVI) 相关的特征变量；其次，建立了一种基于ABLA的污泥膨胀识别模型，利用自适应伪逆算法更新模型参数，提高了识别精度，并验证了模型的收敛性；最后，将所提模型应用于实际的污水处理过程中，利用污水处理厂的实际运行数据对其进行实验验证。实验结果表明，基于ABLA的污泥膨胀识别模型能够实现污泥膨胀的精准识别。

Select

有界噪声下具有一步时延和丢包的网络化估计

王子轩, 王如生, 李同祥, 陈博

控制工程. 2024, 31(10): 1862-1867.

摘要 ( )

可视化

针对一类噪声统计特性未知情况下具有一步时延和数据丢包的网络化系统状态估计问题进行研究。首先，引入满足伯努利分布的随机变量描述一步时延和数据丢包现象，并基于此随机变量构建量测补偿模型。其次，通过量测补偿数据设计依概率信息的状态估计器，并借助于有界递归优化算法构造估计器均方误差上界，将求解估计器增益问题转化为求解凸优化问题，同时给出使估计器均方误差在每一时刻都有界的稳定性条件。最后，通过数值仿真对所提方法进行验证，仿真结果证明了所提方法的有效性。

Select

基于网络综合的无源风机减振控制系统优化

王锴, 冒宇航, 陈志强

控制工程. 2024, 31(10): 1868-1879.

摘要 ( )

可视化

针对海上浮式风力发电机的减振控制问题，首先建立海上浮式风力发电机减振控制系统的状态空间模型，将无源网络的正实导纳函数作为控制器的传递函数，定义4个性能指标；然后，通过将正实导纳函数的系数作为优化变量，研究当正实导纳函数为不同类型的函数时单指标和多指标优化问题；最后，利用网络综合方法，将不同情形下所得正实导纳函数的优化结果实现为阻尼器-弹簧-惯容网络，并通过FAST平台进行时域仿真。仿真结果表明，随着正实导纳函数的McMillan 阶的增加，系统输出性能得到显著提升，同阶次正实导纳情形下降低网络实现复杂度会使得系统性能略有下降。

Select

基于无模型滑模方法的异步电动机转速控制

于英新, 刘曙光, 刘旭东

控制工程. 2024, 31(10): 1880-1888.

摘要 ( )

可视化

针对异步电动机的PI控制在复杂工况下控制性能下降的问题，提出了一种无模型滑模控制方法。首先，利用异步电机在参数摄动下的数学模型建立超局部模型；然后，引入新型趋近律，设计了转速环无模型滑模控制器；之后，通过扩展状态观测器观测超局部模型的未知扰动，提高了系统的抗扰性能；最后，将所提方法与 PI 控制和基于传统趋近律的无模型滑模控制进行仿真和实验对比。仿真和实验结果表明，所提方法提高了系统的鲁棒性，在保证系统具有良好动态响应性能的同时降低了系统对模型的依赖程度。

Select

基于轨迹规划的欠驱动桥式起重机防摆控制

闵令岗, 石怀涛, 陈璐, 曹珍珠

控制工程. 2024, 31(10): 1889-1898.

摘要 ( )

可视化

针对桥式起重机的台车在启动时出现较大振动冲击的现象，以及台车在水平移动时伴有负载的升降而造成负载摆动过大等安全隐患问题，提出了一种基于轨迹规划的耦合跟踪防摆控制器。首先，规划S形位移轨迹作为参考轨迹；其次，构造含有台车位移和负载摆角的未知形式的耦合函数；最后，利用能量法设计非线性耦合跟踪防摆控制器来实现对参考轨迹的跟踪。该控制器减小了台车启动时的冲击，保证了台车运行的平稳性和准确性，有效地抑制并消除了负载的摆动。仿真和实验结果表明，该控制器的控制效果优于耦合控制器和自适应跟踪控制器，并且该控制器具有较强的鲁棒性。

Select

基于一维卷积子域适应对抗网络的变负荷轴承故障诊断

张敏, 宋执环, 杨春节

控制工程. 2024, 31(10): 1899-1904.

摘要 ( )

可视化

在大型旋转机械滚动轴承故障诊断的建模中，由于设备运行负载不同，若训练数据与测试数据具有分布差异，则会使训练得到的深度神经网络诊断模型的准确率下降。针对此问题，基于迁移学习理论，提出了基于一维卷积子域适应对抗网络的故障诊断方法。该方法嵌入了融合样本级权重的局部最大均值差异来促进子域对齐，并引入域判别器与特征提取器进行对抗训练，辅助提取域共性特征。建立了一种有效的跨负载轴承故障诊断模型，实现了目标域的无监督故障诊断，提高了滚动轴承故障诊断的准确性。最后，在凯斯西储大学发布的轴承故障数据集上进行实验，实验结果验证了所提方法的有效性。

Select

基于因果模型的破碎机故障树自动构建方法

吴乐舟, 钱晓龙, 张迪

控制工程. 2024, 31(10): 1905-1912.

摘要 ( )

可视化

圆锥破碎机的安全运行是矿山正常生产的前提，利用故障树对其进行可靠性分析是十分必要的。传统的完全基于专家经验构建故障树的方法自动化程度低，系统迭代升级后需要重新进行安全检查，故障树维护成本高。为了解决上述问题，提出了一种基于因果模型的圆锥破碎机故障树自动构建方法。首先，通过部件故障之间的因果关系检查，将圆锥破碎机无向图转换为对应故障下的有向图；然后，基于此有向图，利用图遍历方法和模块图设计模式自动构建故障树结构。将所提方法应用到实际的圆锥破碎机生产率故障树构建中，应用结果证明了所提方法的实用性和有效性。基于此故障树构建的圆锥破碎机故障自动诊断系统在东鞍山露天矿的实际应用中起到了有效的辅助诊断作用。

Select

基于灭磁理论的双馈风机高电压穿越策略

胡福年, 曹文彦, 陈军

控制工程. 2024, 31(10): 1913-1920.

摘要 ( )

可视化

针对双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator, DFIG)转子侧变流器的传统灭磁控制策略存在精确观测定子磁链和加大变流器输出端电压的问题，基于经典的定子磁场定向、功率解耦控制系统进行研究，提出了一种改进高电压穿越控制策略。首先，利用定子电流暂态分量获取转子灭磁电流指令值和转子侧变流器输出端电压补偿项，避免对定子磁链的精确测量。然后，将灭磁控制与前馈电压控制相结合，加快定子暂态磁链衰减，抑制转子过电流。最后，仿真结果验证了所提策略可以有效拓宽DFIG故障穿越范围，提升其穿越性能。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2024年, 第31卷, 第10期　
刊出日期：2024-10-20

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2024年, 第31卷, 第10期 刊出日期：2024-10-20

2024年, 第31卷, 第10期　
刊出日期：2024-10-20