具有不等式路径约束的微分代数方程系统的动态优化

针对具有不等式路径约束的微分代数方程（Differential-algebraic equations，DAE）系统的动态优化问题，通常将DAE中的等式路径约束进行微分处理，或者将其转化为点约束或不等式约束进行求解.前者需要考虑初值条件的相容性或增加约束，在变量间耦合度较高的情况下这种转化求解方法是不可行的；后者将等式约束转化为其他类型的约束会增加约束条件，增加了求解难度.为了克服该缺点，本文提出了结合后向差分法对DAE直接处理来求解上述动态优化问题的方法.首先利用控制向量参数化方法将无限维的最优控制问题转化为有限维的最优控制问题，再利用分点离散法用有限个内点约束去代替原不等式路径约束，最后用序列二次规划（Sequential quadratic programming，SQP）法使得在有限步数的迭代下，得到满足用户指定的路径约束违反容忍度下的KKT（Karush Kuhn Tucker）最优点.理论上证明了该算法在有限步内收敛.最后将所提出的方法应用在具有不等式路径约束的微分代数方程系统中进行仿真，结果验证了该方法的有效性.     

炼油生产调度研究现状与挑战

调度作为计划层和执行层的纽带,是智能型工厂的主要组成部分.对此,从炼油生产装置调度的角度,对炼油调度问题进行综述与分析.首先对炼油生产调度建模问题的研究现状进行阐述,介绍目前该领域建模方面考虑的因素;其次,对炼油生产调度的各种优化方法进行总结综述;最后,结合目前的信息技术和智能制造的发展趋势,分析炼油生产调度所面临的挑战和未来的研究方向.     

马尔可夫跳变线性系统最优控制的研究现状与进展

马尔可夫跳变线性系统（MJLS）是一种具有多个模态的随机系统，系统在各个模态之间的跳变转移由一组马尔可夫链来决定。MJLS模型因其在表示过程中可以产生突变而更能精确的描述实际工程应用中的系统。近年来，MJLS的最优控制问题成为了研究的热点，动态规划、极大值原理以及线性矩阵不等式等成为了解决此类问题的主流方法。本文对MJLS最优控制领域的研究现状进行了综述。分别对一般情况下、带有噪声的情况下、带有时滞的情况下以及某些特定情况下的MLJS最优控制问题的国内外研究现状进行论述。最后进行了总结并提出MJLS最优控制领域未来值得关注的研究方向。     

基于计算机视觉的人体运动目标检测

基于计算机视觉的人体运动目标检测是计算机视觉领域中倍受关注的前沿课题。本文采用小波变换的方法,有效地处理了普通CCD摄像机所采集的人体运动图像的模糊,同时,去除了阴影对图像处理的负面影响,较好地提取出基于标志点的人体运动图像的边缘,为人体步态分析系统的研发提出了一个切实可行的方法。     

选矿生产指标可视化监控平台研究

针对选矿工业过程流程长、工序多、生产指标多的特点,结合数据可视化及可视分析技术,开发一种选矿生产指标可视化监控组态平台。该平台包括生产工艺可视化组态设计环境、生产指标监控和可视及可视分析3个工具。组态设计环境支持以组态方式绘制工艺流程图,并能通过可视界面自定义生产工序的输入输出指标、触发事件、约束规则、工序状态属性、提示信息等;支持集成专家知识、经验和规则以实现基于知识的生产指标监控;提供算法配置接口,方便集成指标监控算法。其组态出的每一个工序都可以复用和扩展,可以构建选矿行业的基础工序单元组件库,形成选矿行业的知识积累。基于可视的工艺流程,利用指标监控工具为指标配置可视化方案,实现指标可视化监控。可视化方案由可视及可视分析工具提供,包括实时数据、历史数据及其统计特性、多指标综合对比分析、指标关联关系分析、多视图等可视方案。此外,为了提升工序指标监控效率和减轻操作人员监控强度,系统提供因子分析、Pearson相关分析、互信息、信息熵等分析手段,以辅助人们提取出工序关键监控指标,从而实现对监控生产指标的约简。由于该平台以组态方式提供,使其可以快速应用于其他流程行业,实现生产指标可视化监控的组态化。最后,该系统作为选矿生产执行系统的一部分成功应用到某选矿厂生产过程中,取得了良好的应用效果。     

气动人工肌肉外骨骼机器人位置跟踪控制

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。     

面向最小碳排放量的接送机场服务的车辆路径与调度

车辆路径与调度问题 (Vehicle routing and scheduling problem, VRSP)是制造系统自动化和商业服务系统优化调度要解决的重要问题, 常常以路径最短或成本(时间)最小为 优化目标. 在强制性碳排放政策的影响下, 如何通过路径优化与调度实现系统的节能减排, 已经成为管理者一个优化控制的目标. 本文 建立了针对接送机场服务中以最小碳排放量为目标的车次分配与调度问 题的0-1混合整数规划模型, 采用了改进的基于时间和地域划分的极线扫描算法. 重点通过不同类型、规模测试实例, 分别从测试实例的 顾客点位置分布、顾客规模以及车辆容量大小、满意度水平分析了对人均 碳排放的影响程度, 对现实接送机场服务运作中车辆配置和设置服务水平提供了有价值的建议.     

在线KPLS建模方法及在磨机负荷参数集成建模中的应用

针对过程非线性、基于历史数据构建的离线模型泛化性差以及基于滑动窗口 和每样本递推更新的在线建模方法难以均衡建模精度和建模速度等问题, 提出了一种在线 核偏最小二乘(On-line kernel partial least squares, OLKPLS)建模方法. 该方法依据新样本与建模样本间的近似线性依靠(Approximate linear dependence, ALD)值和代表工业过程特性漂移幅度的 阈值, 选择有价值样本更新KPLS模型, 并采用合成数据和Benchmark平台数据对该方法进 行了仿真验证. 针对基于离线历史数据建立的融合多传感器信息的磨机负荷参数集成模型难以适应磨 矿过程时变特性的问题, 提出了基于OLKPLS和在线自适应加权融合算法的在线集成建模方 法, 并通过实验球磨机的实际运行数据仿真验证了方法的有效性.