控制工程

Richardson-Lucy算法, 梯度先验, 模糊核估计, 图像盲复原

2019, 26(12): 2159-2163.

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以基于机器视觉的选矿过程为背景，针对摄像机采集到的模糊泡沫图像，基于图像先验和Richardson-Lucy算法对模糊图像进行复原。首先基于图像先验在多尺度环境下估计图像的模糊核；然后为了抑制饱和区域对图像复原的影响，对Richardson-Lucy算法进行改进；最后利用估计的模糊核和改进的Richardson-Lucy算法对模糊图像进行图像复原。实验结果表明，和Richardson-Lucy算法及其他的算法相比，改进算法复原的图像具有更好的视觉效果和客观评价参数。

基于改进二叉树模型的粘滞补偿方法研究

张浩, 王昕, 王振雷

2019, 26(12): 2164-2170.

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针对工业调节阀中广泛存在的粘滞现象，提出一种改进的二叉树模型，并分别采用模糊内模Smith控制方法与改进的Knocker信号方法进行补偿。首先对原二叉树模型进行改进，并增加对输入信号变化率的判断条件。设计基于模糊原理的Smith内模控制系统，将内模与模糊原理结合实现参数的自整定，减少系统震荡；在经典的Knocker信号补偿基础上添加阈值判断，在补偿粘滞的同时，还可从理论上减少阀门的频繁动作，增加阀门的使用寿命。仿真结果表明，改进后的模型能有效描述粘滞特性，两种方法均可有效补偿粘滞问题，提升系统性能。

基于有限阶矩值的分子量分布函数控制

吴海燕, 陈瑜, 王晶

2019, 26(12): 2171-2175.

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基于统计学原理证明了在聚合反应对象中分子量分布函数(Molecular Weight Distribution, MWD)的截断矩问题具有唯一解，即分布函数的矩与分布函数一一对应，且由有限低阶矩可推导MWD的所有矩值，独立低阶矩的个数与分布函数独立参数相等。这一结论为基于有限阶矩控制分布函数提供了理论基础，仿真实验证明了上述结论的正确性。

中药糖析出自适应鲁棒控制

段洪君, 梁家琦, 孙佳亨, 汪克树

2019, 26(12): 2176-2180.

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建立了中药糖析出的模型，不考虑晶体粒度分布。基于李雅普诺夫理论提出了不确定非线性系统的自适应鲁棒控制。算法基于“模型分解”：自适应控制器消除参数不确定；鲁棒控制器消除未知动力学与干扰；反馈控制器控制标称对象。这3个控制器在一起构成了不确定非线性系统完整的控制器。证明了系统的稳定性，系统的输出很好地跟踪了期望值。算法应用于中药溶液糖析出控制，仿真结果验证了所提出算法的有效性。

基于模糊PID控制算法的管廊通风系统设计

杨辉, 严永锋, 陆荣秀

2019, 26(12): 2181-2187.

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城市综合管廊通风系统是保证管廊安全运行的关键，针对该通风系统具有高噪声、多变量、非线性、时变滞后性等特点，采用模糊推理的PID控制算法改善了通风系统的性能。利用卡尔曼滤波多传感器信息融合技术对采集数据进行滤波处理，在此基础上运用模糊参数自整定控制算法对PID参数进行调节，以实现对通风量的智能控制。仿真实验结果表明，该控制算法的响应速度、稳态精度和超调量远远优于常规PID控制，为管廊的安全、稳定、高效运行提供了可靠保障。

基于变论域模糊PID的焊机电弧长度调节控制

毛君, 刘思阳

2019, 26(12): 2188-2192.

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考虑到现有钎焊技术研究中，对电弧长度的调节大部分需要人工操作，无法精准定位来控制电弧长度，而已有的自动控制系统的控制方法较为落后，响应特性及稳定性差等问题，对钎焊设备焊枪机械手控制方法进行研究，研究一种基于变论域模糊PID的焊机电弧长度调节控制方法。通过数值仿真和实验的方法验证了所研究的基于变论域模糊PID电弧长度调节控制方法具有较短的调节时间，几乎没有超调量。使用此方法在各个工况下调节电弧长度，有利于维持电弧稳定。

基于RBF的机械主轴振动预报模型

片锦香, 浦春钰, 戚爰伟, 王展, 智杰峰

2019, 26(12): 2193-2198.

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为了解决现有机械主轴转子动平衡过程建模方法的精度较低和建模困难的问题，提出了采用RBF网络建立机械主轴振动预报模型的方法，以实现对平衡块不同移动位置下主轴振动幅值的预报。在基于RBF网络的预报模型中，引入DBSCAN聚类算法确定网络的隐含层径向基函数中心，使隐层节点的确定方式更加客观，提高预报模型的精度。最后借助动平衡试验平台验证预报模型的精确性，并将建模方法分别与基于最大矩阵元法的RBF网络、K-means聚类算法的RBF网络、遗传BP网络和人工神经网络作对比。结果表明本文提出的机械主轴振动预报模型建模方法实现了对振动幅值的有效预报，具有更高的精确度。

新型逆变器改进有限集模型预测控制

雷晓犇, 李雪丰, 王传奇, 韩建定

2019, 26(12): 2199-2204.

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针对航空逆变电源输出电压总谐波畸变率(Total Harmonics Distortion, THD)低的要求，在新型逆变电路混合逻辑动态(Mixed Logical Dynamical, MLD)模型的基础上提出了一种改进型有限集模型预测控制方法。在一个控制周期内利用原有8个电压矢量作用不同的时间相互组合增加输出电压矢量的数量，选择电压矢量集中使目标函数值最小所对应开关状态作为电路的控制输入，减小了参考电压与输出电压之间的误差。同时通过对目标函数的优化，在原有采样周期基础上增大控制周期，克服了采样时间和计算时间过长对开关状态选择所造成的影响。该方法减小了输出电压THD且具有良好动静态特
性，仿真和实验验证了所提方法的有效性。

基于偏互信息过热器温差数据驱动建模研究

2019, 26(12): 2205-2210.

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为减小大型燃煤机组炉内过热器不同区域的温度差，提高机组运行的安全稳定性，提出一种过热器温差的数据驱动建模方法PMI-SVR。基于偏互信息(Partial Mutual Information, PMI)对现场运行数据进行特征选择，采用支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)建立过热器两侧温差的数据驱动模型，并研究了PMI-SVR算法参数对模型性能的影响以获取最优模型。在某350 MW机组上的仿真实验表明，基于PMI的特征选择方法可有效选出影响过热器温差的主要因素，基于这些因素建立的数据驱动模型具有较高的精度，可为进一步的过热器温差控制提供基础。

基于维度测定的柴油内燃机多核SVM故障诊断

刘向波, 杨礼河, 孙玉德

2019, 26(12): 2211-2217.

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为提高柴油内燃机故障诊断效果，提出基于维度测定的柴油内燃机多核SVM故障诊断方法。首先，对内燃机维度测定进行定义，并进行维度测定系统和流程设计；其次，利用多核SVM特性，将输入故障特征由原始数据空间映射至高维数据空间，并利用Lagrange方法实现原始问题对偶化求解，然后按照Mercer原理实现柴油内燃机多核SVM故障诊断；最后，通过实验测试给出选取不同核函数情况下的所需核函数数量及识别率情况，并通过对比实验验证了所提方法在计算时间和识别精度上的优势。

改进TLBO算法求解绿色零等待流水线调度问题

杜傲然, 钱斌, 胡蓉, 张长胜, 王凌

2019, 26(12): 2218-2224.

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针对近年来严重的环境影响和越来越多的能量成本损耗所引发的绿色调度问题，提出了一种改进的基于“教”与“学”的优化算法，求解带序相关设置时间和释放时间的零等待流水线绿色调度问题，用于最小化能量成本。首先根据该调度问题的性质，设计了一种问题解的快速评价方法。其次在教师阶段，通过对成绩最差的学员或问题解进行Insert操作来提高种群的整体质量，同时提出一种自适应的教学因子，从而使算法的全局搜索能力得到改善。最后提出基于Insert邻域的策略来增强算法的局部搜索能力，有助于算法在全局和局部之间达到合理平衡。仿真实验和算法比较验证了该算法的有效性和鲁棒性。

改进的EDA求解绿色可重入作业车间调度问题

谢正明, 钱斌, 胡蓉, 向凤红, 王凌

2019, 26(12): 2225-2230.

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针对生产过程对环境的巨大影响，提出一种基于贝叶斯统计的混合分布估计算法(Hybrid Bayesian-Statistical-Based Estimation of Distribution Algorithm, HBEDA)求解带交货期的多目标可重入作业车间绿色调度问题(Multi-objective Re-entrant Job Shop Green Scheduling Problem with Due Date, MRJSGSP_DD)，实现对最大延迟(Maximum Tardiness, MT)和总能量消耗(Total Energy Consumption, TEC)的最小化。首先，在算法初始化阶段，产生一组随机种群，保证种群的随机性和多样性，并构造出非支配解集。其次，引入基于贝叶斯统计的混合分布估计算法构造概率模型，该模型能够学习到工件之间序的关系，增强了算法的全局搜索能力。最后，利用该问题的特性，设计了一种增强型的局部搜索的方法。仿真实验和算法对比验证了该算法的有效性。

两层分类器模型应用于个人信用评估

曹再辉, 余东先, 施进发, 宗思生

2019, 26(12): 2231-2234.

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针对不同的具体问题，传统机器学习算法的预测精度往往存在差异，而集成学习能够综合若干基分类器的预测结果，可以使得分类效果显著提升。首先，简单的介绍了集成学习的基本思想，并分析了Stacking集成算法相对于传统经典集成算法的优势；其次，基于Stacking集成框架，运用UCI的信用评估数据集，构建两层分类器学习模型用以评估个人信用；最后，将提出的模型方法用于实证分析，实验表明相对于SVM、RF、ANN、GBDT这些单一学习方法，以及对这些单一学习方法的结果进行简单的平均集成，两层分类器的Stacking集成学习的预测效果更优。

双重状态转移优化RBFNN的锂电池SOC估算方法

阳春华, 李学鹏, 陈宁, 周晓君

2019, 26(12): 2235-2240.

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针对锂离子电池荷电状态(State of Charge, SOC)的预测精度问题，提出了一种基于双重状态转移算法优化的径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络的锂离子电池SOC估算方法。该方法将K-means聚类算法运用于RBF神经网络隐含层个数的确定，并采用状态转移算法(State Transition Algorithm, STA)对K-means聚类算法进行优化，合理确定了RBF神经网络的网络结构。基于最优的网络结构，利用STA调整网络的参数，包括核函数中心点、宽度和连接权值。将训练好的RBF神经网络用于估算锂离子电池SOC。为了证明所提的混合算法的有效性，使用安时积分法和BP神经网络算法进行对比。结果表明，该方法优于其他方法。

超空泡航行体时滞特性分析

庞爱平, 何朕, 钞凡, 杨靖, 王广雄

2019, 26(12): 2241-2245.

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水下航行体在空泡的包裹下运行，能够减小阻力从而提高速度。在运行过程中航行体的尾部会与空泡壁碰撞产生滑行力。由于空泡具有时滞效应，影响航行体尾部滑行力的计算。针对空泡的时滞效应，对比研究了时滞特性对超空泡航行体控制性能的影响。结果表明，时滞在定性上对性能不会引起质的变化，系统设计时可采用没有时滞的滑行力模型以简化计算，设计后再用时滞模型来进行仿真验证。

基于改进区间交叉效率的云计算模型研究

吴桂明

2019, 26(12): 2246-2251.

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针对传统的数据包络分析方法仅使用一个模型进行求解且由于没有充分考虑决策单元之间竞争与合作关系而导致存在不完全排序的问题，基于区间数据包络分析方法，首先分别运用进取型、仁慈型和竞合交叉效率模型进行求解，并对竞合模型中的分组方法进行了改进，同时运用区间值邻域互信息进行分组；然后利用潜在信息函数对3个模型的效率分数根据有序加权平均算子进行集结，得到效率分数及排名结果；最后通过云计算模型选择实验验证了所提方法的合理性和可行性。

基于B通道补偿的景深估计的图像去雾算法

袁桂霞, 周先春

2019, 26(12): 2252-2257.

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为提高图像去雾效果，兼顾初始细节与亮度，提出一种基于B通道补偿的景深估计快速去雾算法。首先分析大气散射模型，根据B通道与雾浓度关系，构造B通道景深估计模型，计算景深，利用R、G通道分量绝对差补偿B通道景深；为防止近景过度补偿和远景漏补，利用图像的B通道分量来构造分割补偿模型，对远、近景的像素灰度值进行补偿。且通过设定半衰减因子，修正景深图，形成景深评估图；最后利用最小滤波和引导滤波优化景深图，实现图像去雾效果。实验结果显示：与当前图像去雾技术相比，所提算法具有更好的去雾效果，更好地保持了图像细节与亮度。

基于改进ARX模型的房间冷负荷预测

邰敏, 李占培, 刘廷章, 金碧瑶, 薛凡

2019, 26(12): 2258-2263.

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实时冷负荷的精确预测是优化空调系统运行的关键。针对传统的基于室外气象参数和历史冷负荷的ARX模型低普适性的问题，从变量区间划分出发，提出了带温度索引的ARX模型和基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的ARX模型。仿真实验结果表明，提出两个模型相比于传统ARX模型，精度均有大幅提升。基于LSSVM的ARX模型具有最高的预测精度和普适性。

WMN中基于概率访问的EDCA流量平衡方案

朱亚东

2019, 26(12): 2264-2269.

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针对多接口定向无线网状网络(Wireless Mesh Network, WMN)中端到端间的流量分配不平衡问题，提出一种基于概率访问的局部分布式EDCA流量平衡解决方案。由于在多接口网状网络中，端到端之间进行双向通信时会产生流量的不平衡分配问题，该问题直接导致标准增强分布式信道接入(Enhanced Distributed Channel Access, EDCA)机制的低效信道访问。因此，将多接口定向WMN中端到端之间的流量平衡分配问题建模为一种凸优化模型。根据聚集问题的凸属性，设计了一种局部分布式解决方案解决流量平衡分配问题。同时，为了保证网状STA中单个接口的访问需求，在EDCA中使用了一种有效的概率信道访问机制实现信道分配。仿真结果表明，该方案能够很好地平衡网络吞吐量和网络容量，提高了网络性能。

锂电池和超级电容混合电动汽车的能量管理

宋绍剑, 魏泽, 刘延扬, 林庆芳, 林小峰

2019, 26(12): 2270-2275.

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锂电池+超级电容混合供电方案是解决纯电动汽车(Electric Vehicle, EV)动力性、经济性不足的有效方法，但混合电源纯电动车的能量分配策略与整车的能量效率及电池安全性等性能密切相关，为此以磷酸铁锂电池组(B)+超级电容器组(C)混合双电源电动汽车测试平台为研究对象，首先在ADVISOR中上搭建出测试平台的模型，然后提出一种基于模糊逻辑的能量分配策略，并与基于逻辑门限的能量分配策略在电池组的放电电流和功率、能量回收及能耗等方面进行了对比。仿真与测试结果比较表明，采用模糊逻辑能量分配策略的混合电源电动汽车在整车动力性、经济性和电池安全性等方面可以获得更好的性能。

大直径弯管自动喷砂机器人控制系统研究

岳龙旺, 刘保国, 陈兴洲, 王宗才

2019, 26(12): 2276-2281.

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自动喷砂系统是实现钢管自动喷砂作业的重要装备，喷砂质量和效率是自动喷砂系统的重要特征。针对大直径弯管自动喷砂过程中存在的喷枪与弯管曲面的跟踪问题，进行了大直径弯管自动喷砂机器人的控制系统研究。根据所设计的直角坐标式5自由度喷枪执行机构，设计了以PLC为主控制器的自动控制系统；构建了基于红外传感器测距的曲面跟随模型；利用基于最小二乘法的二阶线性拟合方法对红外传感器组进行标定，并通过实验进行了验证。该研究对于提高大直径弯管的喷砂质量和效率、减轻劳动强度、改善工作环境有重要意义。

不确定线性离散系统的保性能预见重复控制

兰永红, 刘丽, 夏君君

2019, 26(12): 2282-2288.

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针对一类具有外部干扰的不确定线性离散系统，提出一种具有预见信息补偿的保性能重复控制器设计方法。为提高跟踪精度，在前向通道引入重复控制器，并利用差分算子，获得包含目标值信号和干扰信号的预见信息的增广误差系统。在此基础上，将保性能预见重复控制问题转化为一类线性离散系统的保性能控制问题。进一步，利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式处理技巧及保性能控制器的设计方法，得到离散系统的稳定性条件。最后用数值仿真验证所提方法的有效性。

基于EMD-DTRVM方法的三电平逆变器故障诊断

陶洪峰, 周超超, 杨慧中

2019, 26(12): 2289-2296.

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为选择二极管箝位型三电平逆变器为研究对象，针对其开路故障问题，提出一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)和决策树相关向量机(Decision Tree Relevance Vector Machine, DTRVM)的三电平逆变器故障诊断方法。首先分析逆变电路的运行情况并定义故障标签，并以逆变器的桥臂电压为测量信号。然后利用EMD提取“能量和能量熵”形式的特征向量，再利用粒子群聚类算法构造决策树结构，通过训练树结构中的RVM分类模型，最终实现三电平逆变器的故障诊断。与其他方法相比，该方法具有设置参数少、结构高效、诊断速度快且精度高等优点。

投影型全对称多胞形状态估计及故障检测

潘蛟, 文传博

2019, 26(12): 2297-2302.

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针对不确定离散时间系统，提出一种基于投影算子的全对称多胞形状态估计算法。新算法采用求基于预测和基于测量的状态集交集的方式实现状态更新。通过求通解的方式构造投影算子，并得到关于单位间隙矢量的全对称多胞形；将此全对称多胞形代入由测量和预测联立的方程中，最终得到确保状态的紧缩集，从而实现状态方程的测量更新。新算法做到确保估计的同时，也达到精度的提升。基于提出的估计算法，提供一种判断测量输出是否包含于预测输出集合实现故障检测的方法。最后，计算机仿真验证了算法的有效性。

基于I型同步结构分解的微电网Petri模型

朱明星, 孙正来, 刘文烨, 吴仲超, 徐飞, 叶海峰, 赵岱平

2019, 26(12): 2303-2308.

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针对微电网系统监控过程中存在的同步性差、离散和连续事件并存的问题，为提高微电网模型的构建精度，提出一种基于I型同步结构分解的微电网子系统Petri监控模型。首先，对微电网系统的Petri网子系统模型进行研究，并分别构建了基于Petri网的主电网模型、微源模型、储能系统模型、备用电源模型和负载系统模型；其次，为提高Petri网模型性能，利用网结构分解方法，构建基于I型同步结构分解的Petri模型结构，将Petri网复杂控制简化为多组简化的局部子网控制问题；最后，通过构建的微电网Stateflow监控仿真系统，对所提模型的有效性进行了验证。

基于惯容器的半主动座椅悬架控制和优化

赵强, 张娜, 岳永恒

2019, 26(12): 2309-2314.

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双层隔振具有较好的减振效果，但是应用于车辆时其中间质量会增加汽车荷载质量，为解决此问题用惯容器替代双层隔振中的中间质量，并将其应用于某型卡车座椅悬架。首先提出了包括磁流变阻尼器、惯容器等在内的座椅悬架结构，推导了座椅-人体运动微分方程。根据上述方程设计了基于模型（基于座椅悬架动力学模型）的控制策略，在Simulink中搭建了相应仿真模型，并采用自由搜索算法进行了悬架结构参数和控制器参数的联合优化，对优化结果取人体易发生共振的3个频率的复合激励以及随机激励进行测试都表明此座椅悬架机构及控制策略具有较好减振效果。

基于MOWCA的多模式自动导引车路径优化算法

苏少春, 龚奕宇, 范松海, 吴天宝, 刘益岑, 刘小江

2019, 26(12): 2315-2400.

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为提高自动导引车(Automated Guided Vehicle, AGV)系统路径优化效果，提出一种基于多目标狼群算法(Multi-Objective Wolf Colony Algorithm, MOWCA）的多模式自动导引车路径优化方法。首先对AGV路径规划问题进行研究，给出其多目标优化函数，并设计了两阶段的AGV路径优化系统；其次引入狼群算法(Wolf Colony Algorithm, WCA)，利用非支配状态的狼群个体进行多目标优化算法设计，并利用种群个体密度对种群多样性进行保持，实现了多目标算法性能的提升；最后通过在长方形区域障碍物上的仿真实验，对算法的AGV规划设计性能进行了验证，实现了AGV运行路线的有效规划。

利用SAA的无线Mesh网络容量增加方法

何健, 胡燕, 韦玉科

2019, 26(12): 2401-2406.

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为了在不增加网络节点和网关下提高无线Mesh网络的容量，提出一种基于模拟退火算法(Simulated Annealing Algorithm, SAA)和整数线性规划(Integer Linear Programming, ILP)模型的容量增加方法。首先，将单射频单信道无线Mesh网络的拓扑结构建模成一个有向图。然后，在考虑干扰约束下，将容量增加问题构建成一个ILP模型。然后，利用模拟退火算法快速选择出可增加容量的链路。最后，通过ILP模型来增加这些链路的容量，使网络总吞吐量达到最大。仿真结果表明，提出的方法有效提高了网络吞吐量，且能够在较短时间内找到最优解。

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