双线性系统参数估计的一种新方法——富里叶级数方法

本文提出了一种用富里叶级数来估计双线性系统模型中的未知参数的方法。通过把模型中的变量展开成富里叶级数,可以把原来的由微分方程所表示的输入输出模型转化成一个包含待定参数的代数方程,进而利用最小二乘法得到参数的估计值。给出的例子表明用这种方法所得到的参数估计有满意的精度。     

虚假数据注入攻击信号的融合估计

研究了信息物理系统中假数据注入(False data injection, FDI)攻击信号的检测问题. 在分布式融合框架下, 首先将FDI攻击信号建模为信息物理系统模型中的未知输入, 从而使得攻击信号的检测问题转化为对FDI攻击信号的实时估计问题. 其次, 在每个传感器端设计基于自适应卡尔曼滤波的FDI攻击信号的局部估计器; 在融合中心端引入补偿因子, 设计分布式信息融合准则以导出攻击信号的融合估计器. 特别地, 当FDI攻击信号是时变情况时, 融合过程中补偿因子的引入可以大大提高对攻击信号的估计精度. 最后, 通过两个仿真算例验证所提算法的有效性.     

基于拉普拉斯特征映射学习的隐匿FDI攻击检测

智能电网中的隐匿虚假数据入侵(False data injection, FDI)攻击能够绕过坏数据检测机制, 导致控制中心做出错误的状态估计, 进而干扰电力系统的正常运行. 由于电网系统具有复杂的拓扑结构, 故基于传统机器学习的攻击信号检测方法存在维度过高带来的过拟合问题, 而深度学习检测方法则存在训练时间长、占用大量计算资源的问题. 为此, 针对智能电网中的隐匿FDI攻击信号, 提出了基于拉普拉斯特征映射降维的神经网络检测学习算法, 不仅降低了陷入过拟合的风险, 同时也提高了隐匿FDI攻击检测学习算法的泛化能力. 最后, 在IEEE57-Bus电力系统模型中验证了所提方法的优点和有效性.     

嵌入式三轴运动控制系统的以太网通信实现

研究了嵌入式三轴运动控制系统的以太网通信问题;采用LM3S9B92微控制器设计主控制器和各轴电动机控制器,通过移植实时操作系统μC/OS-Ⅱ和TCP/IP协议栈LwIP,实现主控制器与各轴电机控制器之间的信息交互;按电动机控制数据传输紧急程度要求不同,在以太网MAC层之上建立调度表,优先传输紧急数据,提高三轴运动控制系统实时性;实验结果表明嵌入式三轴运动控制系统实现了以太网数据的无差错传输,并且在重载情况下时间延迟大约为系统改进前的72%,改进了系统的实时性。     

多变量网络化DMC算法的鲁棒稳定性研究

在工业控制系统优化算法的研究中,引入网络化控制系统,针对多输入多输出动态矩阵控制(DMC)算法的鲁棒稳定性问题,首先根据有限脉冲响应(FIR)模型导出了网络控制系统通信信道上存在随机网络诱导时延的网络化DMC算法;其次,在考虑预测模型与系统实际模型之间存在模型失配情况下,利用线性矩阵不等式方法(LMI)分析该网络化DMC算法的鲁棒稳定性问题,进而建立了网络化DMC算法的鲁棒稳定性的充分条件。数值仿真验证表明解决工业控制系统性能优化的有效性。     

基于线性时序逻辑的最优巡回路径规划

基于线性时序逻辑(Linear temporal logic, LTL)的路径规划方法中, 多点巡回路径规划问题尚无有效解决方案. 为了在道路网络中实现最优巡回监测, 提出了基于LTL的最优巡回路径规划方法. 首先, 将环境建模成一个切换系统, 用LTL语言描述包含多个巡回点和障碍物的任务需求; 接着, 利用循环移位法构建能够融合任务需求和环境模型的扩展乘机自动机, 以建立路径信息完整的网络拓扑; 最后, 采用基于迪科斯彻法的最优综合算法搜索扩展乘机自动机网络上的最优路径, 从而获得能够满足复杂任务需求的最优巡回路径. 仿真结果表明, 该方法能够有效实现最优巡回路径规划.     

具有随机采样特性的网络化系统H∞ 滤波

研究一类具有随机采样特性的网络化系统H∞滤波问题.通过将传感器的随机采样过程建模成马尔可夫链,将数据量化作用转化为模型的参数不确定性,并用二值随机变量描述丢包过程,从而用一个多随机变量的马尔可夫不确定性模型来描述滤波误差系统.应用Lyapunov稳定性理论和随机系统分析方法,导出了滤波误差系统随机稳定且具有给定H∞性能的充分条件,并给出了滤波器的设计方法.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

不确定系统具有圆盘极点约束的跟踪控制器设计

研究了一类具有圆盘极点约束的不确定系统的无静差跟踪控制器设计问题.考虑状态反馈控制器,使得闭环跟踪控制系统的所有极点均位于一给定圆盘.进一步的,考虑极点配置会使得闭环系统产生稳态误差的情况,通过引入一个积分环节实现无静差跟踪控制的目标.给出了闭环跟踪控制系统所有极点均位于给定圆盘的一个充要条件,并将跟踪控制器的设计转化为求解一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题.最后通过仿真结果表明笔者方法的有效性.     

离散时间H∞性能下界研究方法

为了缩小二分法求解最优H∞性能的搜索范围,降低搜索代价,采用状态空间分析法,提出了一种获取H∞性能下界的方法．与一般方法不同,根据此方法所得的下界仅跟H₂ Riccati方程的解有关,而不被卷入该Riccati方程的计算．因此,下界的获取简单．不仅如此,该方法还能揭示最优性能与H∞性能(包括最优控制与H∞控制,最优估计与H∞估计)间的区别和联系、分析多扰动通道对H∞性能的影响以及可预演扰动的有效利用对H∞性能的改善．     

复杂相变热图序列相变线跟踪与应用

针对复杂相变热图序列相变线自动提取问题,提出一种基于帧间差分信息的C-V主动轮廓模型提取方法。首先建立一种基于结构特征的图像精确匹配指标,解决相变热图序列中部分帧的位置偏移问题;然后利用与模板图像的帧间差分及差分图像的对比度增强获取有效相变信息;最后在考虑帧间相变线关联性的基础上,提出一种融合形状先验特征的C-V主动轮廓模型相变线跟踪算法。实验结果表明,该算法解决了目前方法无法解决的序列图像中多相变线、拓扑变化等问题,能适应多种不同类型的模型实验物,且运算速度较经典C-V模型有很大提高。基于该算法开发的软件系统在实际中得到成功应用。