Approximation-based adaptive fault compensation backstepping control of fractional-order nonlinear systems: An output-feedback scheme

An observer-based adaptive fuzzy backstepping approach is proposed for nonlinear systems with respect to fractional-order differential equations, unmatched uncertainties, unmeasured states, and actuator faults. The approximation capability of fuzzy logic system and minimal learning parameter approaches are applied to identify uncertain functions in a simultaneous manner. For estimating the unavailable conditions, a fuzzy fractional-order state-observer is extended. Applying fault-tolerant approach in a backstepping design methodology would provide a new fault-tolerant adaptive fuzzy output-feedback approach for fractional-order strict-feedback systems. This control structure would assure the considered system stability through selection of the appropriate Lyapunov candidate function. Two numerical simulations are run to exhibit the validity herein.     

长江武惠堤堤防渗透破坏风险计算模型及应用

针对渗透水压力引起堤防渗透破坏问题,以堤防渗透破坏风险为目标,考虑堤防计算水位条件和土层渗透系数的不确定性,建立了堤防渗透破坏风险计算模型。以长江武惠堤17+750断面为例,对汉口水文站水位监测资料进行分析并拟合水位概率密度函数,对该断面渗流规律进行有限元分析,从而拟合渗透破坏概率密度函数,以此建立该断面堤防渗透破坏风险定量表达式。研究结果表明,武惠堤17+750断面堤防在警戒水位与防洪设计水位下,渗透破坏概率分别为0.442 9、0.764 0,渗透破坏风险分别为0.001 421、0.002 52;堤防渗透破坏风险随着堤外水位的升高而增加,但在防洪设计水位内运行时,堤防渗透破坏风险低,堤防渗流安全可得到有效控制。     

基于模糊评价理论对层燃工业锅炉综合性能的研究与分析

为有效地平衡锅炉效率与排放之间的关系,通过分析锅炉的能效指标,建立了结合效率因素、燃料管理因素和环境因素等的能效评价指标体系。采用组合赋权法确定权重,建立了锅炉系统模糊综合评价模型,并利用该模型对山西大同某层燃蒸汽锅炉进行了综合能效评价与分析。结果表明:锅炉的综合评级得分为0.59,燃料设备因素指标得分仅为0.19。该锅炉热效率虽然达到了设计要求,但锅炉飞灰含碳量偏大,同时过量空气系数为2.34,远大于设计标准1.65。综合分析其原因是漏风过大,该分析结果与现场热力测试实验数据相符合。     

重力坝坝基多斜面抗滑稳定模糊体系可靠度研究

以基岩具有多斜面、多滑移通道的某实际重力坝工程为例,基于刚体极限平衡法,采用模糊理论和几种典型的体系可靠度计算方法,研究其典型坝段的坝基深层抗滑稳定模糊体系可靠度,探讨模糊理论中隶属函数形式、隶属度以及隶属函数中关键参数的取值对可靠度计算结果的影响。研究结果表明,采取限制失效概率模糊界限比的方法可使计算结果更具有参考性,考虑模糊性的抗滑稳定可靠指标的下限较常规可靠度计算值偏小,这在重力坝坝基抗滑稳定分析中应引起重视。     

基于模糊分析法的合肥市水资源承载力评价

以合肥市为例,选取人均水资源量、年产水模数、人均供水量、植被覆盖率、日生活用水量、万元GDP用水量、万元工业增加值需水量、人口密度、城市化率、农田灌溉定额、水资源开发利用率、人均GDP、污水排放达标率、水功能区达标率、生态用水率15个指标,在建立合肥市水资源承载力评价指标体系及等级标准体系的基础上,构建模糊分析模型并借助Matlab工具计算隶属度、确定指标权重,进而计算2013~2017年水资源承载等级,获得了合肥市水资源承载力情况,计算结果对合肥市水资源开发利用具有一定的参考意义。     

基于CAN总线的多通道开度阀控制系统的设计

针对现有电动阀门控制系统可嵌入性差的问题，设计了一种基于CAN总线的网络化、多通道、开度型阀门嵌入式控制系统。其中，上位机主要用于下达各阀门开度等控制指令并同时监测其工作状态，而下位机采用双MCU架构，主MCU用于控制各阀门的开度大小，从MCU负责采集开度反馈电流以实现闭环控制。下位机采用了模糊PID算法进行控制参数的动态整定，可满足阀门在不同工况下的控制精度要求，并通过OLED屏显示各通道阀门的实际开度值。实验表明,该控制系统运行稳定，能实现对多通道开度阀的精准控制，控制精度在0.6%以内，并支持远程上位机控制和现地控制等多种工作模式。     

Novel fuzzy adaptive finite-time nonsmooth control for uncertain nonlinear systems

In this article, a novel fuzzy adaptive finite-time nonsmooth controller is developed to handle the finite-time tracking problem for a class of uncertain nonlinear systems. Different from traditional fuzzy adaptive approximation methods, proposed method contains only one adaptive parameter, no matter how many states there are in the system. By constructing a new Lyapunov function with prescribed performance bound, the transient and steady performances of control system can be ensured. Further, based on a criterion of finite-time semiglobal practical stability and backstepping technology, a novel fuzzy adaptive finite-time nonsmooth control method is designed. It can be demonstrated that proposed control can effectively ensure tracking error tends to small neighborhood in a finite time. Finally, two examples have been simulated by the proposed control method, and it shows effective tracking performance.     

采用磁流变阻尼器的人体座椅悬架系统模糊ANFIS-PID复合控制技术研究

对座椅悬架用单出杆式磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,并借助MATLAB多项式拟合工具箱对改进多项式模型中未知参数进行辨识。分析人体振动特性,建立五自由度人体座椅悬架模型。综合模糊控制器与自适应模糊神经推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)整定PID控制器的优点,提出一种模糊ANFIS-PID复合控制策略。采用正弦信号作为外界激励,分别对被动悬架、传统模糊控制、ANFIS-PID控制及模糊ANFIS-PID复合控制人体座椅悬架系统进行仿真分析。结果表明,辨识得出的参数和建立的改进多项式模型均可满足后续仿真要求;采用模糊ANFIS-PID复合控制策略的隔振效果明显优于传统模糊控制及ANFIS-PID控制,能有效改善人体座椅悬架系统的行驶平顺性及驾乘人员乘坐舒适性。     

基于粒子群算法的车辆半主动悬架模糊PID控制的优化研究

为 了 改 善 轮 毂 驱 动 电 动 汽 车 非 簧 载 质 量 增 加 导 致 行 驶 平 顺 性 和 操 纵 稳 定 性 下 降 的 问 题 ，提 出了 一 种 基 于 粒 子 群 算 法 优 化 的 模 糊ＰＩＤ控 制 器 。 首 先 ，建 立 １ ／ ２ 车 辆 半 主 动 悬 架 模 型 ，完 成 对 模 糊 控 制 器的 设 置 ，并 在Ｓｉｍ ｕｌｉｎｋ 环 境 下 建 立 带 有 模 糊 ＰＩＤ控 制 器 的 悬 架 模 型 ，然 后 使 用 粒 子 群 算 法 对 模 糊ＰＩＤ控 制器 进 行 优 化 。 最 后 ，对 粒 子 群 算 法 优 化 的 模 糊ＰＩＤ控 制 半 主 动 悬 架 进 行 仿 真 研 究 。 仿 真 结 果 表 明 ，粒 子 群算 法 优 化 的 模 糊ＰＩＤ控 制 的 悬 架 系 统 相 较 于 传 统ＰＩＤ控 制 和 模 糊ＰＩＤ控 制 ，悬 架 性 能 得 到 大 幅 提 升 。     

基于模糊推理的碟式太阳能跟踪系统改进研究

在碟式太阳能系统的长期实验数据中发现,太阳辐照度较低时系统集热效率非常低。为使碟式太阳能系统始终运行在高集热效率状态,提出模糊推理方法改进跟踪系统的启停判定条件,并根据集热器出口气流温度的影响因素建立模糊推理系统。仿真结果表明模糊系统在已知太阳辐照度、辐照变化度和空气流量的前提下,可智能控制系统在集热效率高时运行,集热效率低时待机,证明了该方法的可行性和有效性。