2025年, 第32卷, 第1期　
刊出日期：2025-01-20

  

• 全选
  |

• Select
  基于负载观测器的PMSM预测电流控制

  于树友, 盛恩聪, 徐明生, 孙晓东

  控制工程. 2025, 32(1): 1-11.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)预测电流控制系统在线优化计算负担大和抗负载扰动性能不足的问题，提出了一种基于负载转矩观测器的PMSM预测电流控制策略。首先，基于离散空间矢量调制构建虚拟电压矢量，并利用无差拍的思想对备选电压矢量控制集进行优化，降低电压矢量寻优的计算负担。然后，为了提高系统的抗负载扰动能力，设计降阶观测器对负载转矩进行实时观测，并将负载转矩观测值按比例前馈至电流环，补偿由负载转矩变化引起的电流波动。仿真结果表明，所提电压矢量寻优策略在保证控制效果的同时有效降低了计算负担，降阶观测器的引入明显提高了系统的抗负载扰动能力。
• Select
  计及多场景因素的钢铁企业多介质能源计划优化研究

  吴定会, 张子恒, 范俊岩

  控制工程. 2025, 32(1): 12-20.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  钢铁企业的生产运行受能源制约，制定能源计划是钢铁企业实现降低生产成本和节能降耗的重要途径。煤气、蒸汽、电力是钢铁生产能源系统中的主要能源。针对多能源介质间存在的多约束、强耦合、非线性的特点和分时电价、检修减产的不同场景因素，以生产成本最低为目标函数，建立了针对钢铁生产能源系统的耦合优化模型，并提出了一种改进差分变异烟花算法(improved differential mutation fireworks algorithm, IDM-FWA)。根据钢铁企业的实际运行数据进行仿真分析，仿真结果表明，基于IDM-FWA得到的日内24 h能源计划能够在保证产量不变的同时降低生产成本，实现节能降耗。
• Select
  基于区间截尾观测的锂电池循环寿命拟合方法

  汪秋婷, 戚伟, 金晖, 凌俐

  控制工程. 2025, 32(1): 21-28.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  寿命试验能够记录锂电池的寿命衰减情况，目前没有精确的剩余使用寿命数据能够将寿命分布拟合到不同的终止寿命标准。因此，基于锂电池长期循环老化的实验数据，利用韦布尔分布、对数正态分布和反高斯分布对锂电池循环寿命进行拟合，研究不同分布模型对锂电池平均寿命和置信区间的影响。最后，利用区间截尾和全区域的循环老化数据进行仿真实验。实验结果表明，所提方法可以利用区间截尾数据对锂电池循环寿命进行精确拟合，并且基于区间截尾数据的拟合精度与基于全区域数据的拟合精度相当。
• Select
  基于1DCNN-GRU模型和贝叶斯检验的引风机故障预警

  陈鹏杰, 马乐乐, 孔小兵, 刘向杰

  控制工程. 2025, 32(1): 29-38.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了实现电厂中引风机状态的监测和故障预警，将一维卷积神经网络(one- dimensional convolutional neural network, 1DCNN)和门控循环单元(gate recurrent unit, GRU)相结合，提出了一种基于1DCNN-GRU的轴承状态监测与预警模型。首先，通过距离相关系数评估相关变量，并通过最小冗余最大相关算法来筛选建模变量，使用1DCNN进行特征提取，通过GRU得到引风机轴承振动速度预测模型。然后，引入贝叶斯检验，充分利用先验信息，捕捉故障信号的早期蠕变，及时识别机组异常以实现预警。最后，以某1 000 MW机组中的引风机为例对模型进行实验验证。实验结果表明，所提模型的预测精度优于其他神经网络模型，且预警方法比普通滑动窗口法更及时、更有效。
• Select
  基于ISSA-Stacking集成学习的共享单车租赁量预测

  张泽, 韩晓明, 韩晓霞

  控制工程. 2025, 32(1): 39-50.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对共享单车供需不平衡问题，结合Stacking算法和改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm, ISSA)，提出了一种基于ISSA-Stacking算法的共享单车租赁量预测模型。首先，利用相关性分析法和轻量级梯度提升机进行特征选择；然后，建立多种异质回归预测模型并采用ISSA对各模型的关键超参数进行优化，通过引入精英反向学习策略和自适应种群比例因子来提高麻雀搜索算法的全局搜索能力和收敛速度；最后，利用Stacking算法的集成学习思想对各模型进行融合。实验使用美国华盛顿地区的共享单车出行数据进行租赁量预测，通过对比分析验证了所提融合模型相比单一模型在共享单车租赁量预测方面具有更高的预测精度。
• Select
  基于状态约束的柔性机械臂奇异摄动控制

  齐瑞, 于金鹏, 刘加朋, 司晨怡, 朱钰

  控制工程. 2025, 32(1): 51-58.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对未知扰动减弱柔性机械臂系统的控制效果，关节位置跟踪在反步控制设计中的推导复杂，以及跟踪误差过大引起安全事故等问题，提出了一种基于状态约束、指令滤波和模糊自适应的奇异摄动控制方法，对柔性机械臂系统进行关节位置跟踪控制。该方法通过奇异摄动解耦简化柔性机械臂系统，利用log型障碍李雅普诺夫函数对慢子系统进行状态误差约束；引入指令滤波和模糊自适应降低控制设计的计算复杂程度并解决控制精度受非线性扰动影响的问题。仿真结果表明，所提方法有效克服了扰动降低控制精度的问题，有较好的跟踪效果，能保证慢子系统的状态量被约束在指定范围内。
• Select
  基于正常工作区的凝汽器多变量报警监测

  刘金栋, 王建东, 王振, 张巍

  控制工程. 2025, 32(1): 59-67.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  凝汽器作为电厂的重要设备之一，保证凝汽器工作状态的稳定性对发电机组的安全经济运行具有重要意义，因此提出了一种基于正常工作区的凝汽器多变量报警监测方法。首先，根据凝汽器的热力特性搭建仿真模型，计算出模型中关联变量的解析解。然后，从历史数据中提取凝汽器真空及其关联变量的有效数据，利用遗传算法对模型的未知参数进行辨识。最后，以系统机理模型中多个关联变量的正常数据点为基础，建立相关关联变量的正常工作区。基于工业案例的测试结果验证了所提方法能够有效监测凝汽器系统，使操作人员提前发现异常情况，为火电机组的可靠运行提供了保障。
• Select
  主从式微电网光伏逆变器反步超螺旋滑模控制

  沈加政, 董学育, 朱建忠, 周磊

  控制工程. 2025, 32(1): 68-76.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了提高光伏发电控制系统的鲁棒性能，提出了一种带高阶滑模微分器的自适应反步超螺旋滑模控制器。首先，将滑模微分器作为虚拟控制量的滤波器，避免传统反步法中微分量难以获取和控制器饱和的问题；其次，通过设计滤波误差补偿信号，实现单输入对两状态变量控制；再次，针对逆变侧滤波参数摄动问题，运用改进自适应估计算法获取实时的参数估计值；最后，为了抑制电流内环扰动，引入超螺旋滑模控制，并且利用李雅普诺夫稳定性定理证明了控制系统稳定和估计误差收敛。基于主从式孤岛光储微电网系统的仿真结果表明，与终端滑模控制相比，所提控制器的暂态性能和抖振抑制效果更优。
• Select
  基于多目标麻雀算法的污水处理过程优化控制

  李志峰, 熊伟丽

  控制工程. 2025, 32(1): 76-85.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了解决污水处理过程中出水水质和总能耗的多目标优化问题，提出了一种融合多策略的多目标麻雀搜索算法。首先，利用佳点集初始化麻雀种群，使种群分布更均匀，提升搜索空间，并在发现者位置更新公式中引入最优引导策略和动态惯性权重，改善发现者收敛到原点的问题，平衡算法的全局搜索和局部开发能力；其次，为了提升算法的局部逃逸能力，改进警戒者位置更新策略，并对麻雀个体的最优位置进行扰动；最后，在外部存档更新过程中引入种群更新方法，加快算法的收敛速度，增加种群的多样性。实验结果表明，所提算法具有较好的优化性能，有效降低了污水处理过程中的总能耗，并提升了出水水质。
• Select
  交流调速系统模糊分数阶内模PID控制方法

  赵志诚, 杨亚腾, 张井岗

  控制工程. 2025, 32(1): 86-91.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对高精度交流调速系统，将分数阶微积分理论、内模控制、模糊控制和比例积分微分(proportional integral differential, PID)控制相结合，提出了一种模糊分数阶内模PIDaνν−+控制器。首先，考虑到分数阶微积分的优良特性，将其引入交流调速系统的内模PID控制器中，得到了一种分数阶内模PIDaνν−+控制器，该控制器包含3个可调参数。然后，通过阶跃响应分析了控制器参数对系统性能的影响，并根据分析结果设计了模糊控制器，实现了控制器参数的智能整定，克服了分数阶控制器参数整定困难的不足。实验结果表明，模糊分数阶内模PIDaνν−+控制器可以使系统具有良好的动态响应、扰动抑制特性和克服参数摄动的鲁棒性。
• Select
  基于改进趋近律的IPMSM滑模NDOB调速控制

  谷爱昱, 庞城洁, 乐敏

  控制工程. 2025, 32(1): 92-100.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)调速系统中的传统滑模控制存在抖振严重、响应速度慢和抗扰能力差等问题。为了增强IPMSM调速系统的控制性能，提出了一种基于改进双幂次趋近律与非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer, NDOB)的滑模控制方法。改进双幂次趋近律通过在幂次项引入系统状态变量，使趋近律具有变速趋近特性，解决了滑模趋近速度和抖振抑制间的矛盾。为了进一步增强系统的鲁棒性，设计了NDOB，该观测器不仅可以对扰动进行补偿，还可以通过减小趋近律增益系数进一步抑制系统抖振。仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性。
• Select
  基于模糊控制的纯电动汽车再生能量回收技术

  屈滨, 韩涛, 张怡, 公海昌

  控制工程. 2025, 32(1): 101-111.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对车辆低速行驶的制动能量回收率低，频繁充放电影响动力电池寿命的问题，提出以电池荷电状态(state of charge, SOC)、制动强度、车速和制动间隔时间为输入，再生制动力分配系数为输出的纯电动汽车模糊控制再生制动策略。同时，采用遗传算法对控制参数进行优化。在Simulink中搭建控制策略模型，并在不同测试工况下与CarSim联合进行仿真，结果表明，相比于仅以电池SOC、制动强度和车速为输入的模糊控制再生制动策略，所提策略减少了制动能量回收次数，提高了制动能量回收率。该策略不仅可以改善对动力电池的损害情况，而且可以获得更多的制动能量。
• Select
  基于多目标优化的余热锅炉预测控制器设计

  吕吏轩, 高志亮, 刘洋, 赵珺, 王伟

  控制工程. 2025, 32(1): 112-118.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  余热锅炉汽水平衡控制对实现燃气-蒸汽联合循环机组(combined cycle gas-steam turbine, CCGT)节能减排和经济运行具有重要意义。CCGT频繁变负荷给余热锅炉汽水平衡带来了大幅度扰动，现有控制策略没有考虑系统运行的经济性。因此，提出了一种基于非支配排序遗传算法II(non-dominated sorting genetic algorithm II, NSGAII)的多目标优化模型预测控制器设计方法。在余热锅炉三冲量液位控制系统的基础上，该方法将系统运行的能耗和效率加入目标函数，结合NSGAII动态求解设备的变负荷控制量。利用国内某CCGT的实际运行数据进行实验，实验结果表明，所提方法在满足稳态跟踪控制的基础上，具有更低的运行成本。
• Select
  一类非线性互联系统鲁棒控制问题的求解方法

  孙延修, 黎虹, 刘业峰

  控制工程. 2025, 32(1): 119-125.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题一直是研究的热点。针对此问题，构建了一种非线性互联系统状态观测器，并基于观测器的状态估计值设计了一种状态反馈控制器。对状态估计误差与状态反馈闭环互联系统进行增广联合设计，构造了一种增广李雅普诺夫函数，给出了增广系统渐近稳定的充分条件，保证了状态估计误差趋于零，状态反馈闭环互联系统鲁棒镇定。最后，选取两类互联系统算例对所提控制方法进行仿真验证，仿真结果验证了所构建的状态观测器的可行性和基于估计状态的状态反馈控制器的有效性，所提控制方法为含扰动的非线性互联系统的鲁棒控制问题求解提供了一种参考。
• Select
  通信时延约束下的多智能体系统动态事件触发编队方法

  杨自钦, 夏长清, 刘玉奇, 金曦, 许驰

  控制工程. 2025, 32(1): 126-134.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对智能体通信时延和能源损耗问题，研究了带有时延和切换拓扑的二阶多智能体系统动态事件触发编队控制方法。在考虑通信时延的基础上，设计了一种动态事件触发机制，通过动态调整事件触发条件，使系统能够根据实时状态进行控制。根据该控制方法，建立了时延控制输入、切换拓扑和动态事件触发下闭环控制系统的数学模型，并利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式理论证明了其稳定性。仿真结果表明，与现有方法相比，所提方法可以避免大量的触发，节约了网络资源，并提高了多智能体系统的收敛性能。
• Select
  基于联邦学习的智慧采购供应链网络入侵检测系统

  王建祥, 李琳, 宗亚男, 邱型锋, 武继龙

  控制工程. 2025, 32(1): 135-141.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了保护智慧采购供应链网络中各参与企业的数据隐私安全，提出了一种基于联邦学习的入侵检测系统。首先，针对传统基于联邦学习的入侵检测模型训练低效的问题，提出了联合节点选择和带宽分配的模型训练方法，为高数据质量节点分配合适带宽；然后，为了客观衡量企业节点的入侵检测模型的迁移性能，构建基于数据分布和模型质量量化的迁移性能评估体系，进而提出入侵检测模型迁移效率最优函数，将复杂的节点选择和带宽分配问题转化为易于求解的迁移效率最大化问题；最后，提出了基于深度确定性策略梯度的迁移效率优化算法，求解最佳节点选择与带宽分配策略。实验结果表明，所提方法在确保高检测性能的同时，可以减少模型训练时间，提高训练效率，为智慧采购供应链网络提供更为可靠和高效的安全防护。
• Select
  基于攻击削减的分布式安全状态估计

  李宇轩, 朱翠, 王占刚, 郑换铭

  控制工程. 2025, 32(1): 142-147.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对虚假数据注入攻击(false data injection attack, FDIA)下的分布式安全状态估计问题，提出了一种基于攻击削减的分布式安全状态估计算法。首先，在无攻击的假设下对局部滤波器中预测值与估计值间的差值进行统计分析；然后，将FDIA建模为导致有效预测值与受损估计值间的差值产生变化的未知输入，并设计带有遗忘因子的递归最小二乘(recur- sive least squares, RLS)对其进行估计；最后，设计攻击削减机制对因攻击而受损的数据进行恢复，并对处理后的局部估计值进行融合。仿真结果表明，所提方法能够有效实现攻击估计，降低攻击的影响，提高了鲁棒性和估计精度。
• Select
  基于连续时间表示的炼钢-连铸过程调度建模与求解

  李显昱, 黄德先, 尚超, 亓鲁刚

  控制工程. 2025, 32(1): 148-157.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  面向某钢铁企业在炼钢-连铸阶段的复杂生产调度问题，提出了一种基于连续时间表示的调度建模方法。依据炼钢-连铸过程的每个浇次中各炉次的保序性，针对每一台生产设备，将每个炉次的作业开始与结束时间作为决策变量，并根据避免作业冲突的原则构建约束；同时，定义离散决策变量，保证炉次在同一类生产设备中进行作业的唯一性。最终，调度模型被构建为一个混合整数规划问题，从而便于使用商业求解器高效求解。在同一生产计划中对基于不同时间表示方法的调度模型进行仿真测试，仿真结果表明，所提方法能够在要求的运行时间内得到满足工艺要求的最优决策，在工程应用中具有可行性。
• Select
  基于改进S3控制结构的批次过程控制系统架构研究

  吴启标, 王亚刚, 杨卫国

  控制工程. 2025, 32(1): 158-165.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  传统的连续过程控制系统不能很好地实现工艺与控制相分离，生产效率低下。针对此问题，提出了一种基于改进调度器、选择器和同步器(scheduler selector synchronizer, S3)控制结构的批次过程控制系统架构。该架构在调度层中建立了基于G描述语言的组件描述和基于改进S3控制结构的调度器，使工艺与控制相分离；在数据层中建立了相逻辑接口表；在控制层中基于ISA S88标准和IEC 61499标准建立了离散化的控制功能块，并设计了S3控制结构的选择器和同步器实现工艺的可重构。实验结果表明，所提批次过程控制系统架构在不改变控制程序的情况下完成了不同工艺流程的控制任务，实现了工艺与控制相分离，并缩短了工艺流程修改时间。
• Select
  基于NSGAII-RF的样本不平衡下设备故障诊断

  邵凯文, 赵芝芸, 王梦灵, 易树平, 王理

  控制工程. 2025, 32(1): 166-175.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  在智能制造产业的设备缺陷与故障诊断中，欠采样容易丢失重要的样本信息，而过采样容易引入冗杂信息。针对这些问题，将带精英策略的非支配排序遗传算法(non- dominated sorting genetic algorithm II, NSGAII)融入随机森林(random forest, RF)算法中，用多目标遗传算法代替传统RF算法中的自助采样法和特征选取方法，产生多样化的、性能优良的特征子集和样本子集，从而生成多样性强、准确性高的决策树，同时确定最优的决策树数量，达到优化RF算法的性能并提高分类精度的目的。基于多类别和高度不平衡的设备故障数据集进行故障诊断实验，并将所提算法与结合了合成少数类过采样技术(synthetic minority oversampling technique, SMOTE)的集成学习算法等进行比较，实验结果表明，所提算法的故障诊断准确率优于对比算法。
• Select
  基于移动分层滑模面的桥吊模型参考自适应滑模控制

  唐辉腾, 徐为民, 宋贤广, 刘素琪, 刘建国

  控制工程. 2025, 32(1): 176-184.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  桥式吊车系统的数学模型是一个非线性时变的欠驱动系统模型，其执行机构数少于自由度个数，并且桥式吊车系统模型的参数信息无法精确获得。针对上述问题，提出了一种基于移动分层滑模面的模型参考自适应滑模控制策略。首先，针对桥式吊车系统的参考模型，设计了一种移动分层滑模面以提高参考模型的暂态性能；然后，针对带有不确定性的桥式吊车系统，设计了一种带有参数估计的自适应滑模控制方法，在模型参数信息无法精确获得时确保小车到达期望位置并消除负载摆角；最后，利用李雅普诺夫稳定性理论，证明了该控制系统的闭环稳定性。仿真结果表明，所提方法不仅有效，而且具有较强的鲁棒性。
• Select
  人工智能交叉学科专业学位研究生培养机制探索与实践

  代伟, 徐蒙, 刘鑫, 马小平

  控制工程. 2025, 32(1): 185-192.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为深入优化中国矿业大学专业学位研究生教育改革，完善能源资源特色一流人才培养体系，基于该校人工智能交叉学科专业学位研究生培养的现实需求，对此专业学位研究生培养机制进行了探索与实践。通过分析此专业学位研究生培养现状，结合中国矿业大学自身办学特色，建立了具有能源资源特色的人工智能交叉学科专业学位研究生培养机制，全面介绍了该培养机制的内涵和举措，以及中国矿业大学人工智能研究院的实践情况。