控制工程

杨建平, 胡江平, 吕维

2019, 26(3): 393-397.

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考虑多个自主移动的智能车编队问题,为了减少车辆行驶过程中多辆车频繁通信带来的能量消耗，提出了一种基于事件触发机制的智能车编队控制算法。该算法通过在相邻车辆之间加入安全距离，避免了相邻车辆碰撞的发生。首先对车辆设计事件触发控制器，然后通过一致性分析得到事件触发机制，并对算法的Zeno行为进行分析，对算法的有效性给出了证明。最后，通过系统仿真验证了控制器的正确性和算法的有效性。

带扰动补偿的移动机器人轨迹跟踪反演控制

沈智鹏, 张晓玲

2019, 26(3): 398-404.

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为解决在外部扰动下轮式移动机器人轨迹跟踪易出现速度跳变的问题，提出一种基于扰动补偿的模糊自适应反演控制方法。该方法采用模糊系统对系统模型不确定性和外部干扰组成的复合扰动进行估计，同时引入滑模鲁棒控制项来抑制扰动估计误差对系统控制性能的影响，并应用反演设计法推导出相应的控制律和模糊系统参数自适应律，稳定性分析证明了所得闭环系统是全局一致渐近稳定的。仿真结果表明在较大外部扰动下该控制器能够使系统保持快速瞬态响应，且能够有效克服滑模抖动，并消除速度跳变问题。

高超声速飞行器的增益调度切换控制

黄宜庆, 江岩, 李志琨, 葛愿

2019, 26(3): 405-411.

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针对高超声速飞行器纵向运动模型，提出了一种基于线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)观测器的输出反馈增益调度切换跟踪控制方法。首先，设计一种LPV状态观测器在线观测飞行器的未知状态，针对划分的飞行包线参数子区域和观测得到的状态，设计子区域输出反馈增益调度控制器；其次，以调度参数的值定义切换信号，使设计的子区域增益调度控制器产生相应的切换，从而使飞行器在整个飞行包线内全局稳定和满足指定的跟踪性能指标；通过多Lyapunov函数分析方法证明了系统的跟踪误差和观测误差最终将趋向于一个小的区域。最后，仿真结果说明了所设计的控制器具有良好的跟踪控制性能。

快速反正切跟踪微分器设计

任彦, 赵冠华, 刘慧

2019, 26(3): 412-416.

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针对反正切跟踪微分器存在整定参数困难和在平衡点附近收敛慢等问题，设计了一种快速收敛的反正切跟踪微分器。在反正切函数中引入线性函数和终端吸引子函数构造了快速反正切跟踪微分器，并证明了其稳定性，使系统在远离平衡点和接近平衡点都能快速并稳定地向平衡点收敛。这种线性与非线性组合的连续函数形式，提高了系统的跟踪能力，并且有效地抑制了噪声。可实现对信号快速而精确的微分和跟踪，且形式简单、易于实现。仿真结果表明快速反正切跟踪微分器具有优良的性能。

基于满意度优化的过程报警阈值自适应调整

蔡郁, 李宏光

2019, 26(3): 417-422.

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过程参数报警阈值的合理设置对报警系统的性能具有重要的影响，针对传统的过程报警阈值静态优化的局限性，提出了一种根据满意度优化的过程报警阈值自适应调整方法。首先，基于综合报警处理率和报警时间恢复率的模糊推理获得满意度指标；然后，根据误报、漏报与满意度的关系计算两者的权重，利用核密度估计法建立误报率和漏报率的加权目标函数；最后，通过数值优化方法求解最优阈值。工业实例数据验证表明，基于此方法的过程报警系统具有较好的环境适应性，性能得以进一步的改善。

基于模糊专家决策的室内无人机避障系统

于建均, 赵少琼, 郑逸加, 阮晓钢, 吴鹏申

2019, 26(3): 423-430.

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为实现四旋翼无人机室内环境下的全方位避障规划，搭建了以超声波传感器检测障碍物的三维检测装置，防止可见光影响的同时降低了系统成本。针对多传感器配置造成模糊规则“爆炸”以及模糊决策冲突问题，采用多级模糊控制器与专家系统相结合的方式进行三维立体避障决策，搭建了基于模糊专家系统的三维避障决策控制系统，进行了模糊控制器以及专家系统的设计，基于MATLAB仿真实验验证了方法的有效性。

变速风力发电机组的经济模型预测控制

崔靖涵, 刘向杰

2019, 26(3): 431-439.

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在风力发电控制系统中，模型预测控制是降低发电成本、提高能源利用率的有效方式。经济模型预测控制，旨在用一个优化问题实现不同区域控制目标，同时实现运行区域间的高效切换。以5 MW风电机组作为研究对象，对两种控制策略进行了仿真对比。结果表明经济模型预测控制不仅实现机组不同区域的控制目标同时提高闭环经济性能，尤其在区域切换过程中，可以有效提高风能利用，减小结构疲劳，对改善风电的电能质量，延长机组使用寿命具有重要意义。

连续搅拌反应釜离散模型辨识与滑模控制

官星辰, 刘航, 马鲁宁, 赵东亚

2019, 26(3): 440-447.

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针对连续搅拌反应釜（Continuous Stirred tank Reactor, CSTR）的复杂化工过程，采用多输入多输出最小二乘辨识法，应用大量输入输出数据，得到易于控制器设计的离散状态空间模型。并根据得到的模型，设计了一种离散非线性滑模控制器，证明了其稳定性。最后，在MATLAB中进行仿真验证，与常规的PID控制方法对比，说明了该方法的有效性和实用性。

多模型粒子滤波融合的机械系统寿命预测

蒋栋年, 李炜

2019, 26(3): 448-453.

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针对机械系统由于长期使用所造成的性能下降，寿命缩短的问题，运用粒子滤波算法设计了一种寿命预测方法，可为机械设备进行适时维护，提高运行寿命，提供适当的理论依据。首先，采用多模型方法对机械设备运行过程进行建模，克服了传统单一模型难以描述其生命变化周期的缺陷；其次，借助于粒子滤波算法和系统模型切换矩阵，对系统运行状态进行预测，进而预测系统的运行寿命；最后，为了提高预测精度，设计了一种预测偏差的补偿算法，以期达到无偏预测的目的，并以高速列车车轴钢的裂纹生长为例，对文中方法的正确性和有效性进行了仿真验证。

基于RBF神经网络的非线性迭代预测控制

姜雪莹, 陶文华, 施惠元, 苏成利, 郭颖

2019, 26(3): 454-460.

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针对工业过程中具有复杂、强非线性的被控对象，提出一种基于RBF神经网络的非线性迭代预测控制算法。该算法采用RBF神经网络建立非线性系统过程模型，将该模型作为预测模型。同时为了避免对每个采样时刻进行线性化时会丢失系统的一些信息，因此采用多元泰勒展开和内部迭代方法，将迭代输出的预测值沿着输入轨迹展开，从而将求解复杂的非线性优化问题转化为求解简单的二次规划问题，解决了在线实时求解控制律时非线性方程的困难，最终直接递推出预测控制律的解析式。CSTR过程的仿真对比结果表明了该算法具有很强的跟踪和抗干扰能力。

基于改进动态变异差分进化的最优PID控制

谭飞, 曹立佳

2019, 26(3): 461-468.

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为了在加快PID控制参数优化求解的同时保证解的全局性以及精度，提出一种改进的动态变异差分进化（Dynamic Mutation Differential Evolution，DMDE）算法。该算法在差分进化（Differential Evolution，DE）算法中，引入随机变异和动态种群策略，增加对精英的学习概率，提高了优化速度和精度。将改进DMDE算法应用于最优PID控制中，对5种常用工业对象模型和7种偏差积分性能指标进行优化求解。仿真实验和对系统在最优控制时灵敏度分析的结果表明，改进DMDE算法可有效提高系统性能，且采用时间乘偏差绝对值积分、偏差的绝对值平方根积分和改进的综合积分指标更有利于综合评判控制系统的稳定性和快速性。

基于回测光流法的室内结构线端点跟踪

曾斌, 王恒升, 彭天博

2019, 26(3): 469-475.

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时间序列图像的特征跟踪技术有着巨大的潜在应用，然而传统的光流法跟踪算法由于其精度不高而影响了其实用性。针对这一问题提出一种基于回测光流法的结构线端点跟踪方法。将图像上的建筑结构线的端点作为目标特征，在序列图像的当前参考帧进行特征检测，利用光流跟踪法得到特征在下一帧图像上的对应位置；进一步将跟踪到的特征位置点用于回测跟踪，将回测跟踪的结果与参考帧原始检测到的特征位置进行比较，排除掉误差大的特征点,最终获得有效特征检测结果。将改进后的光流法应用于视觉里程计，实验结果表明，结构线端点特征稳定，回测光流跟踪精度较高，视觉里程计的计算轨迹精度比应用传统光流法有明显提高。

基于仿反馈机制的脱机手写体汉字认知模型

王建平, 王光新, 李帷韬, 宋程楠

2019, 26(3): 476-483.

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针对已有认知模型面对不同样本采用相同认知需求和固定双树复小波变换（Dual-Tree Complex Wavelet Transform，DTCWT）特征空间的缺陷，仿人面对不同认知需求时自适应调节特征空间反复推敲比对的认知特点，探索一种具有仿反馈调节机制的脱机手写体汉字智能认知模型。首先，提出了一种具有仿反馈调节机制的智能认知模型;第二，分析脱机手写体汉字样本的认知需求，构建不同认知需求下的优化DTCWT特征子空间与分类认知准则；第三，定义认知结果评价准则，通过分析未认知样本的认知需求，自适应调节新认知需求下优化特征子空间和分类认知准则，集成多认知需求下的优化特征子空间构建优化压缩DTCWT特征空间。对GB2312-80手写体汉字样本库进行仿真实验，实验结果表明该方法的优越性。

群体主动学习算法的移动电力交易行为研究

王蕾, 焦明海, 代勇, 张倩

2019, 26(3): 484-491.

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移动端电力交易信息服务提升发电企业、售电公司、购电用户的业务规模，市场成员多边交易，实现多品类交易供需互补。分析移动端电力市场成员的交易行为，提出基于群体主动学习的KNN算法。群体主动学习策略有效构造训练集，首先随机分组选择未标记样本构成候选集，其次计算未标记分组样本的个体距离累加平均值的偏差，接着筛选满足偏差支持度的候选集，加入训练集中，最后给出相应的算法步骤。结合移动端电力市场交易数据进行算例分析，计算电力用户满意度、地域、时间、成交电价综合特征的皮尔逊相关系数，分类出相似购电用户。多种算法实验进行对比和性能分析，结果表明：群体主动学习KNN算法的时间和精确度达到预期要求，具有较好的分类效果，适用于移动端电力市场交易行为分析和供需决策。

基于KELM-AdaBoost方法的短期风电功率预测

李军, 闫佳佳

2019, 26(3): 492-501.

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针对短期风电功率预测系统，提出基于集成学习理论的具有数据集实例权重更新机制的KELM-AdaBoost方法。AdaBoost方法能够自动学习多个弱回归器并将其提升为预测精度高的强回归器，核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine, KELM)方法作为AdaBoost方法的基学习器，其以核函数表示未知的隐含层非线性特征映射，仅需通过正则化最小二乘算法调节网络的输出权值就能达到最小的训练误差，且KELM中不仅使用了RBF核函数，还使用了可允许的多维张量积小波核函数。将KELM-AdaBoost方法分别应用于不同地区的短期风电功率单步直接预测和多步间接预测中，并与RBF, SVM, ELM, KELM, RBF-AdaBoost, SVM-AdaBoost, ELM-AdaBoost方法在同等条件下相比较，实验结果表明，所提出的KELM-AdaBoost方法在预测精度上优于已有的预测方法，蕴藏着巨大潜力和较好的应用前景。

钢铁企业出厂物流集成多目标优化问题

刘丽萍, 李坤, 田慧欣

2019, 26(3): 502-509.

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针对钢铁企业成品出厂过程中所存在的物流衔接效率低和运输成本高的问题，将装配计划与运输调度进行集成优化，建立了钢铁企业成品出厂物流集成优化问题的多目标混合整数规划模型，根据问题特点提出了一个改进的多目标变邻域搜索算法，在算法中充分考虑了装配计划与运输调度的特点，以实现2个优化子问题之间的集成与协调。基于仿真算例的测试结果验证了所提出算法的有效性。

基于动态围捕点的多机器人协同策略

李瑞珍, 杨惠珍, 萧丛杉

2019, 26(3): 510-514.

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为使机器人有效地围捕移动目标，提出了一种基于动态围捕点的多机器人协同围捕策略。根据目标的位置，动态设置围捕点，采用协商法为围捕机器人分配最佳围捕点，建立了一个综合描述围捕路径损耗和有效包围效果的目标函数，通过优化该目标函数获得围捕机器人的最优航向角，从而实现了围捕机器人的在线路径规划。仿真结果表明了该算法的有效性。

符号有向图与定性趋势的半定量验证方法

高东, 许欣

2019, 26(3): 515-520.

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针对传统仿真模型验证方法存在的完备性不足、过于依赖人经验等问题，提出一种基于符号有向图（Signed Directed Graph, SDG）与定性趋势的仿真模型半定量验证方法。该方法首先建立过程对象的SDG验证模型，并将定性趋势加入到模型中，然后通过正向推理产生完备的验证测试案例，同时在多个尺度分析比较测试案例与仿真模型输出的相似程度，实现了对仿真模型的半定量验证。最后采用一个反应器仿真模型进行案例研究，证明了方法的有效性。

三电平逆变器SVPWM优化控制

2019, 26(3): 521-524.

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针对直角坐标系下三电平逆变器SVPWM算法计算复杂的问题，给出了一种60 º坐标系下SVPWM优化控制算法。该算法利用参考矢量坐标的符号判别所在六边形大扇区的分布，利用60 º坐标系下矢量旋转关系将其他扇区矢量映射至第I扇区。并利用代数运算确定参考矢量在第I扇区内小区域的分布及其基础矢量的作用时间，实现区域判别和基础矢量作用时间计算的归一化处理。该方法可以有效地降低SVPWM算法的计算量，提高逆变效率。实验结果表明，60 º坐标系的SVPWM控制算法输出电流、电压波形的性能与理想曲线一致，系统的中点电位平衡，噪声低，减少开关频率和开关损耗。

基于可拓学的铁路信号系统安全风险评价

马艳霞, 郑云水, 马兵, 岳小雪

2019, 26(3): 525-531.

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为更加准确全面的对计算机联锁系统安全风险进行评价，提出了基于博弈论与可拓学的计算机联锁系统安全风险评价模型，利用博弈论的思想将由G1法得到的主观权重与由熵权法确定的客观权重进行最优化组合从而得到最终权重，避免单独使用主观赋权法或客观赋权法使评价结果偏离实际的出现；将经典域物元与待评物元规格化，运用非对称贴近度代替最大隶属度原则，有效解决了最大隶属度的失效问题。将此模型应用到计算机联锁系统安全风险评价，结果表明该方法有效可行。

碱回收炉机理建模及动态特性分析研究

李艳, 魏飞, 王素方, 冯引安

2019, 26(3): 532-541.

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以130 tds/d碱回收炉为研究对象，考虑炉膛温度、烟气含氧量、炉膛压力之间的耦合关系及其与入炉黑液流量、送风量、引风量之间的非线性关系，运用物料平衡与能量平衡原理，建立了碱回收燃烧过程面向控制的动态数学模型。对所得模型进行了动态特性分析，表明该模型与实际生产情况吻合，可以反映碱回收炉的现场运行状况。利用相对增益矩阵对系统进行了关联度分析，可将三入三出控制系统分解为一个两入两出的耦合系统与一个单入单出的控制系统，从而可简化碱回收炉控制系统的设计，为碱回收炉控制策略及控制方案的制定提供了一定的理论依据。

双寡头企业信息消费产品定价策略

张亚明, 苏妍嫄

2019, 26(3): 542-548.

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将影响信息消费产品价值的消费者忠诚度及网络外部效应引入消费者效用函数，改进传统的Hotelling定价模型，讨论企业单一定价、歧视定价的均衡策略。研究发现，网络外部效应趋于对称时，双寡头企业均采用歧视定价策略，策略选择对消费者忠诚度不敏感；网络外部效应趋于非对称时，随着消费者为保持忠诚愿意支付溢价的增大，二者均衡定价策略由均采用单一定价策略向均采用歧视定价策略转移，且随着网络外部效应差异的增大，策略选择对消费者忠诚度的敏感性减小。

一种混合引导的偏好多目标粒子群优化算法

2019, 26(3): 549-554.

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为了获取偏好区域的Pareto解集，将参考点引导方式和区域引导方式结合在一起，提出了一种基于混合引导的偏好多目标粒子群算法(HG-MOPSO)。该算法将参考点作为参考区域的中心，在移动参考点的过程中，动态调整参考区域的大小，增加了选择压力，控制了偏好的范围。另外，改进算法引入球扇占优的概念，优化了全局最优粒子的选取，实现对多目标优化的非劣解有效搜索。仿真结果验证了该算法是有效的。

差分进化算法的置信规则库参数优化

张勤莉, 胡蓉, 周志杰, 钱斌

2019, 26(3): 555-559.

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在当前对置信规则库(BRB)的研究中，前提属性、输出置信度和规则库大小等参数都由专家给出，会使BRB参数受专家知识的局限而不准确，提出了一种基于改进的差分进化算法(IDE)的对置信规则库的参数进行优化的方法。在IDE中，自适应选择变异策略来提高执行效率，且在变异部分加入扰动，并加入了局部搜索来平衡差分进化全局与局部搜索的能力。最后，使用中国某烟厂采取的水松纸透气度检测数据进行了实验验证。实验结果表明，所提出的方法对BRB的优化是有效的。

一种改进闭环检测算法的鼠类SLAM模型研究

许曈, 吴学娟, 凌有铸, 陈孟元

2019, 26(3): 560-565.

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由于光线角度变化的干扰传统的鼠类SLAM模型导航适应性会变差，提出在鼠类SLAM模型基础上引入实时关键帧匹配的闭环检测算法，该算法通过存储同一定位点的不同签名更好的估计未来发生的闭环假设，提高了光线角度变化下场景的匹配率；同时，改进的闭环检测算法借鉴了研究发现人脑四种记忆模式的算法原理，选取一定数量具有良好特征的定位点实现闭环检测，提高了系统的实时性，降低了传统闭环检测算法的复杂度。将该算法融入现有鼠类SLAM 模型中，分别从局部场景细胞学习的视觉模板、经验节点的匹配效果、以及绘制的经历图方面进行分析。实验结果表明融合实时关键帧匹配的改进闭环检测算法能够对光线角度变化的同一场景具有更强的鲁棒性，相比于传统闭环检测算法，系统实时性更佳。

基于Duhem算子的极限学习机迟滞建模

潘海鹏, 姜慧斌, 赵新龙

2019, 26(3): 566-569.

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在高精度定位领域中，压电执行器(PEAs)被广泛应用，但其存在着固有的迟滞非线性特性，大大降低了它的控制性能。为了消除迟滞影响，提高压电执行器的控制精度，需建立其迟滞非线性模型。通过引入Duhem迟滞算子来将迟滞的多值映射转化为一对一映射关系，应用极限学习机算法逼近迟滞状态与迟滞输出的关系进行迟滞建模。最后应用实验仿真验证了建模方法的有效性。该方法训练速度快、建模精度高，便于实现。

室内环境品质模型预测控制与优化研究

赵安军, 周梦, 于军琪, 孙光

2019, 26(3): 570-577.

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在现代建筑中，需对建筑室内环境品质进行有效的控制和优化来确保较高的舒适性和较低的能耗。室内环境品质包含了诸多不确定因素和非线性因素，传统的线性系统无法对其描述与控制。首先以西安建筑科技大学智能建筑实验室为研究对象，定义室内环境品质各物理参数和控制量的线性关系，建立基于双线性模型的室内环境品质控制与优化数学模型并进行验证分析。在此基础上，构建了基于模型预测的室内环境品质控制方法，并采用蚁群算法对其优化。实验结果显示，在相同室内外环境条件下，实验采集的室内环境品质参数与模型输出参数吻合度高，验证了模型的准确性；同时，在能耗较低的情况下，基于蚁群优化的模型预测控制能够快速稳定的跟踪室内温度和二氧化碳浓度设置点。

基于状态空间多变量误差校正的预测控制

王丽君, 孟迎军, 罗为, 周月娥

2019, 26(3): 578-583.

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精馏塔控制是石油化工领域常用的工业设备，如果精馏塔相关参数存在较大的扰动时，PID等传统的控制方式在控制效果上不够理想，但是完全的多变量形式的解耦模型应用效果也不够理想，因为控制模型的匹配度不理想，存在参数与应用实际不相符的问题。对此，引入状态空间多变量预测控制方式，结合传统PID控制策略进行精馏塔控制器的设计，所研究的算法因为融合了PID控制器和状态空间多变量控制方式的优点，可有效提升精馏塔的控制精度和响应速度，有效抑制精馏塔运行过程中的振荡问题。通过实验分析，显示所提算法在精馏塔控制过程中具有更佳的控制效果，验证了算法的有效性。

基于故障树的故障诊断专家系统设计

彭华亮, 沈暑龙, 李军, 周晨程

2019, 26(3): 584-588.

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发射车结构复杂，故障模式繁多，传统方法对发射车故障的定位和分析比较困难。在研究发射车系统的基础上，设计了融合多渠道故障征兆的信息融合系统和知识库系统，提出了一种基于故障树的发射车诊断方法，开发了发射车故障诊断平台。系统的推理机主要由规则推理和故障树的定性分析构成，推理过程与解释机制实现了人工交互操作。实验表明，该诊断方法能够有效地对发射车的故障进行诊断，对不同的系统有很强的适应性。

基于加权机制概念漂移的数据流GNB分类检测

刘红庆, 舒底清, 刘燕, 黄雁

2019, 26(3): 589-596.

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为提高数据流分类检测精度和检测效率，提出一种基于加权机制概念漂移策略的数据流高斯朴素贝叶斯分类检测算法。首先，对所提算法框架进行设计，利用输入数据流直接建立信息表，并构建基于信息表的高斯朴素贝叶斯分类器；其次，利用“Kappa统计”方法建立基于加权机制的概念漂移检测方法，根据输入数据波动性，分别采取线性函数和贝叶斯（非线性）函数进行检测，并利用专家点删除和信息表来处理经常性的概念漂移，实现漂移检测精度和效率的提升；最后，通过仿真实验，显示所提算法在SEA测试集、Hyperplane数据集和SQD测试集上的分类精度分别比选取的对比算法提高分类精度10.3 %、16.8 %和20.5 %以上，验证了所用分类检测算法的有效性。

多模式速度移动节点的动态距离估计方法

秦宁宁, 朱树才

2019, 26(3): 596-601.

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针对传感器网络中目标节点移动速度的不确定性，给距离估计带来了现实挑战，论文提出了改进的基于滑动窗口匹配的动态距离估计方法。通信过程中，节点通过对信号强度（Received Signal Strength Indicator，RSSI）的测量，分析确定信号强度与时间（Received Signal Strength Indicator-Time，RSSI-T）的映射关系。基于此，在移动过程中，对实时获得的RSSI数据流进行在线线性处理，通过滑动窗口模式进行匹配，实现在匀速，匀变速和变加速多模式速度下的高精度动态距离估计。经实验测试，该方法在克服RSSI数据不确定性的同时，能对多模式速度的移动目标节点进行误差小于2.6 %的动态距离估计。

基于语义扩展的复合贝叶斯网络检索模型

白彦霞, 程杰, 莫德举

2019, 26(3): 602-607.

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用户查询与文档之间语义相似或相关，但是词法不匹配是影响信息检索性能的重要原因之一。挖掘术语间的同义词关系，实现查询术语的语义扩展，同时归并简单贝叶斯网络检索模型的检索结果，构造一个复合的贝叶斯网络检索模型。给出复合模型的网络拓扑、检索流程以及相应的检索算法。实验结果表明该模型可以在实现语义检索的基础上，进一步优化检索性能。

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