走向智能控制系统

智能控制系统是一类崭新而至今最复杂的控制系统，代表着控制科学的总体发展方向。本文在提出控制系统新概念体系和方法论的基础上，为智能控制系统提出了人机合一认识论，综述了智能控制系统的方法论与研究现状，从而创立了智能控制系统的科学研究体系。     

分层递阶控制系统体系结构的Hopfield网络模型

在分析了分散控制、分布式控制和分层递阶控制系统体系结构的基础上，提出了分层递阶控制系统体系结构的Hopfield网络模型，指出这一模型可以用常规的DCS系统和现场总线控制系统来实现，并能实现其混合形式。通过比较发现这两种控制系统各有优缺点，DCS适用于大型递阶控制系统，而FCS适用于小型递阶控制系统，当FCS用于大型递阶控制系统时，必须采用物理上的递阶结构形式。     

无线网络控制系统的研究

介绍了无线网络控制系统出现的背景，综述了无线网络控制系统的研究内容及现状。无线网络控制系统是基于无线网络的分布式控制系统。它融合了控制技术、计算机技术、网络技术与通信技术，已成为控制界的热点研究之一。针对无线网络控制系统中存在的随机时延和数据丢包，讨论了系统的建模问题，分析了目前的研究现状，并总结了国内外在无线网络控制系统研究过程中所提出的方法和取得的成果，提出了有待进一步解决的问题及以后的研究方向。     

时延网络控制系统的研究综述

系统介绍了时延网络控制系统的研究现状，包括时延网络控制系统的基本分析和控制系统的建模，并描述了目前针对时延网络控制系统的控制补偿策略。在此基础上分析了时延网络控制系统尚待解决的问题和一些新的研究方向。     

控制系统性能诊断—高阶统计量方法

针对控制系统性能的下降将直接导致设备、生产过程的异常，以及产品质量下降的问题，通过对某矿长钢丝绳胶带输送机尾部张力控制系统的分析，研究了控制系统性能的诊断问题。采用高阶统计量方法来分析控制系统性能下降的原因，提出了诊断控制系统性能下降原因的算法，并将该算法应用于实际工业系统。结果显示，高阶统计量包含了丰富的信息，能有效地反映非线性程度的强弱，在控制系统性能诊断方面具有一定的优越性，说明了该算法的可行性和有效性。     

网络控制系统的稳定性分析和研究

该文针对目前网络控制系统的研究现状，阐述了在网络控制系统的分析和设计中需要明确的几个基本问题。综述了具有时变传输周期、网络调度、数据丢包以及网络时滞时的网络控制系统的建模与各种控制策略问题。尤其是网络控制系统在这些情况下的稳定性研究问题，然后列举了一些具有代表性的网络控制系统稳定性分析的最新结果。在此基础上分析了网络控制系统稳定性分析研究中尚待解决的问题，以及新的研究方向。     

关于面向对象集散式控制系统的智能化问题的讨论

在集散或控制系统中引入面向对象技术，是构造一个开放型控制系统的最佳途径。如果再将人工智能的技术引入到这样一个控制系统中，则会对控制系统的进一步发展及更广泛的应用起到积极的作用。本文以“机动车自动检测控制系统”这一典型的集散式控制系统为研究对象，着重讨论了利用人工智能技术来解决集散式控制系统的几种方法并对有关的几个问题进行了讨论。     

600MW单元机组给水全程控制系统分析与仿真

在综合考虑锅炉给水控制系统、电动泵控制系统和汽动泵控制系统的基础上，对德国西门子（Siemens）公司设计的600MW单元机组给水全程控制系统进行了全面分析和仿真研究，指出了该控制系统设计的主要特点，给出了该控制系统控制器的最佳整定参数及参数整定范围。     

一种控制系统网络化程度计算方法

提出了一种控制系统网络化程度计算方法，探讨了影响控制系统网络化的因素，论述了控制系统提高网络化程度的优点。该计算方法可以用于评估控制系统网络技术的总体发展和应用水平，对新一代网络控制系统技术的发展与应用具有指导意义。     

工业控制系统的网络漏洞

从控制系统网络的内部和外部对控制系统进行攻击时，控制系统是脆弱的。要了解控制系统相关的漏洞，用户必须知道通信类型与控制系统的相关操作，以及解了攻击者如何利用系统漏洞使他们获益。本文仅提供一种高层的概述，不讨论攻击者利用漏洞完成入侵的细节。     

基于比例积分控制器的分布式动态带宽分配算法

针对公平、有效分配地理上呈分布式的控制系统带宽的问题,提出了一种分布式的动态带宽分配算法。首先把这种带宽分配问题构建为一个凸优化问题,使全部控制系统的效用最大化;再采用分布式带宽分配算法思想,使得控制系统基于网络反馈的拥塞信息改变其采样周期,得到可利用的最大采样速率或最大传输速率;然后把控制系统和链路之间的相互作用建模为一个时延动态系统,并采用比例积分(PI)控制器作为链路队列控制器来实现算法。仿真结果表明,所提带宽分配算法不仅能够使全部设备的传输速率在10 s内收敛到全部设备均等共享的链路带宽值;同时对于PI控制器来说,其队列稳定在期望设置点50个数据包左右,而且能够准确、稳定地跟踪输入信号,使全部控制系统的性能最大化。     

改进的基于带宽估计的Ad Hoc网拥塞控制策略研究

为解决Ad Hoc网络中路由协议在通信过程中存在拥塞问题,提出了一种基于带宽估计的拥塞控制策略.该策略通过结合一阶低通数字滤波算法和算数平均值滤波算法,有效提高可用带宽估计的精确度;采用主动队列管理算法实施拥塞控制,实现对包的选择性丢弃策略,达到了较优的控制效果.实验结果表明,该算法在各项重要指标上都有较好性能.     

Multi-rate digital redesign of cascaded and dynamic output feedback systems

In this paper, a new indirect digital redesign method is presented for multi-rate sampled-data control systems with cascaded and dynamic output feedback controllers. These analogue controllers are often pre-designed based on desirable frequency specifications, such as bandwidth, natural angular frequency, etc. To take advantage of the digital controller over the analogue controller, digital implementation of these analogue controllers are often desirable. As only measured input-output signals are available, an ideal state reconstructing algorithm is utilised to obtain the multi-rate discrete-time states of the original continuous-time system. Based on the Chebyshev quadrature method, the gains of the multi-rate cascaded and the output feedback digital controllers are determined from their continuous-time counterparts according to the different sampling rates employed in the different parts of the closed-loop system. As a result, the respective analogue controllers with the high-frequency and low-frequency characteristics can be implemented using the respective fast-rate sampling and slow-rate sampling digital controllers. Unlike the classical direct bilinear transform method, which is an open-loop direct digital redesign method, the proposed digital controllers take into account the state-matching of the original continuous-time closed-loop system and the digitally redesigned sampled-data closed-loop system. To further improve the state-matching performance, an improved digital redesign approach is also developed to construct the multi-rate cascaded and dynamic output feedback digital controllers. Illustrative examples are given to demonstrate the effectiveness of the developed methods.     

广义开环相应控制及应用

本文针对单输入单输出线性系统提出一种新的数字控制算法，该算法能有效地处理过程纯滞后，非最小相位和开环不稳定性，有一个控制参数可以整定，且控制器的鲁棒性在线可调，仿真结果和实际应用表明该算法有好的抗干性和鲁棒性，很适合工业应用。     

Part 2: Traffic control in Multimedia Networks An efficient algorithm for multimedia call-admission control

This paper presents a call admission control (CAC) algorithm for multimedia communication systems with diverse bit-rate media sources. The proposed algorithm for making bandwidth allocation decisions is based on bounding the probability of demand for excess bandwidth and the loss (or blocking) probability. Recursion formulas for calculating these probabilities are derived. An algorithm based on these probabilities executes quickly enough so that the response time to a bandwidth request is acceptable.     

石英挠性加速度计数字闭环控制研究

数字化石英挠性加速度计因其可靠性高、易于集成等优点而成为石英挠性加速度计发展的一个新趋势。现有的石英挠性加速度计数字闭环控制多采用PID算法,但是该算法存在系统超调大、调节时间长、控制精度低的问题。针对这一问题,提出了基于最少拍无纹波的数字闭环控制算法。仿真证明：在相同的带宽和采样频率下,该算法的系统超调远小于5%,调节时间只需3个采样周期,稳态误差远小于0.001%,这些性能均优于PID算法。     

CAN型网络化控制系统的混合带宽优化

A hybrid bandwidth scheduling scheme is proposed to improve the quality of service and the bandwidth utilization for the CAN-based networked control systems. It combines rate monotonic and improved round-robin scheme for both the real-time and non-real-time data. Moreover, considering the constraints of control performance and network schedulability, a heuristic branch and bound genetic algorithm (GA) algorithm is presented for the control data to minimize their bandwidth occupancy and the jitter caused by improper scheduling. The residual bandwidth is allocated to non-real-time data by the proposed scale round-robin scheme such that their network loads are balanced.     

一种基于同态公钥加密的遥感影像数字指纹方案

针对非对称指纹计算复杂性高以及带宽效率低的问题,提出了一种基于同态公钥加密的遥感影像非对称指纹方案。在该方案中,内容提供商通过DCT扩频置乱方法加密遥感影像,运用Bresson同态公钥加密来实现解密密钥的非对称分发,通过客户端解密含指纹的遥感影像拷贝,使不同的解密密钥能够生成不同的含指纹拷贝。方案中公钥加密算法并未直接加密遥感影像,由此降低了计算复杂性并提高了加密效率;同时因为内容提供商只需为多个消费者生成相同的指纹拷贝,通过多播传输将其分发给不同的消费者,因此降低了带宽需求。实验表明：在用户数量较大的情况下,该方案可以有效提高带宽效率及加密效率,能够显著降低数据服务器的计算负载,减少用户等待时间。     

Optimal control of time-varying singular systems using the RK–Butcher algorithm

The problem of optimal control of time-varying linear singular systems with quadratic performance index has been studied using the Runge–Kutta–Butcher algorithm. The results obtained using the Runge–Kutta (RK) method based on the arithmetic mean (RKAM) and the RK–Butcher algorithms are compared with the exact solutions of the time-varying optimal control of linear singular systems. It is observed that the result obtained using the RK–Butcher algorithm is closer to the true solution of the problem. Stability regions for the RKAM algorithm, the single-term Walsh series method and the RK–Butcher algorithms are presented. Error graphs for the simulated results and exact solutions are presented in graphical form to highlight the efficiency of the RK–Butcher algorithm. This algorithm can easily be implemented using a digital computer. An additional advantage of this method is that the solution can be obtained for any length of time for this type of optimal control of time-varying linear singular systems.     

Inter-sample output predictor based sampled-data ADRC supporting high precision control of VCM servo systems

Ultra high precision servo control systems usually require fast sampling rate to achieve desired digital control performance, where output sampling restrictions (such as sensor bandwidth) pose major challenges for such applications. In this paper, we propose a novel sampled-data multi-rate active disturbance rejection control (ADRC) architecture under sampling rate restrictions, where a digital extended state observer (ESO) with inter-sample output prediction structure is employed to construct inter-sample dynamics between two consecutive sampling instants, such that high frequency disturbances can be better rejected. The convergence of the estimation and the stability of the closed-loop system are analyzed based on Lyapunov function method and separation principle. The proposed control architecture is implemented on a voice coil motor (VCM) actuated micro–nano servo gantry, demonstrating significant performance improvement over existing single-rate or multi-rate ADRC methods.