模式识别课程的教学实践与改革思考

针对模式识别课程教学中普遍存在的"学生难学、教师难教"现状,分析其问题症结,并以对课程进行全方位优化建设作为指导思想,分别从教学内容和教学方法上,立足模式识别课程的课堂教学与实践教学两个方面提出相应的教学改革观点。     

考虑 VSG 构网储能暂态与稳态优化的自适应策略北大核心CSCD

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)型构网储能因其良好的阻尼与惯量支撑特性已被广泛关注,但VSG型构网储能难以抑制有功暂态存在的超调、振荡的同时削减有功稳态偏差,灵活性差。首先建立VSG型构网储能系统有功环的闭环小信号模型,由系统的特征方程、波特图以及根轨迹分析有功指令与电网频率扰动下的系统暂态与稳态特性。接着指出固定参数VSG型构网储能无法兼顾暂态存在的超调、振荡与稳态有功偏差。因此提出一种自适应VSG型构网储能控制策略,所提控制策略确保自适应参数平滑变化,抑制系统超调、振荡的同时,可削减稳态偏差。最后通过MATLAB/Simulink验证了所提控制策略的有效性。     

基于元生成内在奖励的机器人操作技能学习方法

针对稀疏奖励下,复杂任务学习效率低的问题,在离线策略(off-policy)强化学习思想基础上,提出了元生成内在奖励算法(meta generative intrinsic reward, MGIR),并将其应用在机器人操作技能学习问题求解方面。具体步骤为先使用一个可将复杂任务分解为多个子任务的元生成内在奖励框架,对子任务进行能力评价;再引入生成内在奖励模块,将智能体探索得到状态的新颖性作为内在奖励,并联合环境奖励共同指导智能体完成对环境的探索和特定任务的学习;最后,在MuJoCo仿真环境Fetch中对离线策略强化学习进行对比实验。实验结果表明,无论是在训练效率还是在成功率方面,提出的元生成内在奖励算法均表现较好。     

正则粒子滤波算法在MEMS陀螺滤波处理中的应用

针对MEMS陀螺随机漂移的滤除,引入正则粒子滤波算法对其进行处理。首先,采集MEMS陀螺静态漂移数据,对其预处理;然后,采用时间序列分析方法建立自回归AR模型,并将其转化为相应的状态空间模型;最后,利用正则粒子滤波算法对MEMS陀螺随机漂移进行估计和补偿,并与工程中常见的方法进行对比。试验及仿真结果表明,正则粒子滤波在抑制MEMS陀螺随机漂移时效果显著,具有较高的实际应用价值。     

基于TCR的电动机动态无功补偿器的研制

相对广泛采用的以A/D+MCU作为电参数测量方式所设计的无功补偿器,设计了一种以ATT7022+MCU作为电参数测量方式、基于TCR的电动机动态无功补偿器。该控制器能够利用ATT7022计算无功功率,实时获取触发角,并发出触发脉冲控制晶闸管导通,达到无功补偿的目的。实验结果表明所研制的控制器能够动态补偿无功功率,提高电动机运行的功率因数。     

眼球控制的智能轮椅的设计与实现

生物体感信号在帮助躯体不便人群解决生活困难时发挥了重要作用,其中,眼球信号具有获取简便、稳定性高、较易控制输入的优点,是一种理想的控制信号。文章设计了一款眼球信号控制的智能轮椅,利用Tobii公司的Eye X眼动仪获取眼球信号,使用者经用户界面发出指令,脚本程序处理信号并与Arduino下位机通信,下位机与电平转换电路共同输出三路可变电平,通过放大及驱动电路输出25V不同占空比的PWM方波,驱动左右两个电机以相应的速度运转,从而实现了眼球对轮椅的控制。实验结果表明使用该方法控制的轮椅能够满足设计需求。     

基于动态模式分解的三端多段式架空线-电缆混合输电线路故障定位新方法

针对三端多段式架空线-电缆混合输电线路故障定位问题,提出一种基于动态模式分解算法的故障定位新方法。首先,将能够改善模态混叠的动态模式分解算法和反映瞬时能量变化的Teager能量算子相结合用于故障行波波头准确检测;将三端多段式混合线路简化为“三端线路”,给出一种基于故障初始行波到达各端测点及T节点时间差的故障分支判定条件,并根据其判定出故障支路。然后,计算故障初始行波到达该支路端点和T节点的时间差,并与故障行波由该支路各架空线和电缆的连接点传播到端点和T节点的时间差进行比较,确定故障所在的架空线路段或电缆段。最后,利用双端行波法计算故障距离。仿真结果表明,所提基于动态模式分解算法的故障定位方法可准确判断三端多段式架空线-电缆混合线路的故障支路并定位出故障位置。     

基于Tube的挠性航天器模型预测姿态控制及主动振动控制

针对大角度姿态机动的挠性航天器,将基于“管道”(Tube)的模型预测控制(Tube-based model predictive control, Tube-MPC)应用于挠性航天器的姿态控制中。首先,对不考虑扰动的挠性航天器的标称系统设计模型预测控制律,求解模型预测控制问题以确定飞行姿态角的标称轨迹。然后,针对带有扰动的挠性航天器的实际系统,将挠性附件振动和外部扰动作为复合扰动,设计辅助控制器使实际系统状态处于以标称轨迹为中心的Tube不变集内,驱使实际系统状态到达标称轨迹上,并沿着标称轨迹最终收敛于原点。基于Tube的模型预测姿态控制器在满足控制输入约束条件下能有效处理扰动,从而实现对姿态角指令的有效跟踪。同时,针对姿态机动过程引起的挠性附件振动,采用压电智能材料,设计了全阶滑模主动振动控制器。全阶滑模控制器可有效减少抖振,从而使挠性振动模态能够在有限时间内快速衰减。仿真结果表明,所设计的基于Tube的模型预测姿态控制器与全阶滑模主动振动控制器能有效地抑制挠性附件的振动和外界扰动,对姿态角指令有较好的跟踪性能。     

采用开关电感的Buck变换器CCM和DCM特性分析

Buck型DC-DC变换器采用开关电感单元后能拓宽电压变换范围且减小器件电流应力,但该文经推导发现,因电感的串并联切换会使等效电流分别为单电感电流的一倍和两倍,导致与负载电流的关系不确定,并使变换器变为非最小相位系统。该文以开关电感Buck变换器（SLBC）为例,在分析工作原理的基础上,指出该变换器在连续导通模式（CCM）下开关电感单元电流与负载电流间存在六种与电感和占空比密切相关的匹配关系,同时存在负调现象。在断续导通模式（DCM）下开关电感单元电流与负载电流间仅存在一种对应关系,且不存在负调现象。该文分别在CCM和DCM下使用状态空间平均法和全阶模型面积法建立SLBC的小信号模型,表明该变换器存在右半平面零点（RHPZ）,系统特性类似于升压型DC-DC变换器。依据六种电流关系和RHPZ相对位置,给出电感、电容值的最佳选择区域,综合满足稳态纹波和动态响应需求。最后通过实验验证了该文理论分析的正确性。     

面向工程认证的“运动控制系统”教学设计

在我校自动化专业工程教育认证之际,开展了"运动控制系统"课程的教学改革研究。运用成果导向教育的概念,修订了教学大纲,明确了课程的任务和特点。结合我校自动化专业特点,确定了毕业要求指标点和"运动控制系统"课程所支持的理论和实验教学目标。介绍了本课程课程项目的设计和实验教学内容。