双层预测控制中保证动态控制可行的稳态目标计算策略

在双层结构模型预测控制(Model predictive control, MPC)中, 稳态目标计算(Steady-state targets calculation, SSTC)层(上层)为动态控制(Dynamic control, DC)层(下层)提供操作变量、被控变量设定值和变量约束. 但是,上层可行域和下层吸引域间存在的不一致性可能使得上层给出的设定值无法实现. 本文为下层事先选取若干组放松的软约束, 并对每一组软约束都离线计算出相应的吸引域, 其中最大的一个吸引域包含稳态目标计算的可行域. 在控制过程中, 根据当前状态所属吸引域在线地决定在DC层采用的软约束组. 采用上述方法后, 对所有处于最大吸引域的初始状态, 在跟踪稳态目标的过程中, 下层优化问题都是可行的. 仿真算例证明了该方法的有效性.     

基于多优先级稳态优化的双层结构预测控制算法及软件实现

研究包含稳态目标计算（Steady-state target calculation,SSTC）层和动态控制层的双层结构预测控制（Model predictive control,MPC）及其实现方法. 我们将已有的辨识、优化和控制方案适当地组合并软件化. 通过在多优先级稳态目标计算中引入新的变量,给出了稳态目标计算的统一表达方法,每个优先级的优化问题或是跟踪外部目标,或是放松软约束. 通过仿真算例和应用实例相结合的方式验证了软件功能.     

基于SOPC的频谱分析仪设计与研制

介绍了基于Altera的FPGA及NIOS Ⅱ软核处理器的一种任意波形的频谱分析仪器,其基本工作流程及功能包括:外部信号经A/D转换后送至NIOS核,作为实时波形显示,同时则送至FFT处理模块前侧的FIFO暂存区,供FFT模块分析处理;分析得到的实部及虚部数据经由平方求和后送至NIOS核.处理得到最终数据并送至显示器显示.系统全部采用硬件实现,具有很好的实时性.     

基于STM32和LabVIEW的金属探测定位系统

利用LDC1000数字式传感器,以STM32为主控芯片,虚拟仪器LabVIEW为平台,设计并实现了金属探测定位系统。它能准确识别出二维平面内的金属物体,并在LabVIEW中显示出坐标。经多次测试,系统完全实现了金属探测定位的功能。     

基于改进单关节信息传输模型的闭环脑机接口系统设计

近年来,脑机接口(BMI)技术在残疾人肢体功能康复、老年人生活辅助等方面的应用日益广泛.本文以单关节信息传输(SJIT)模型为对象,通过模型改进、设计解码器和辅助控制器构造了闭环脑机接口系统以恢复单关节的运动功能.本文主要工作包括:(1)引入相对速度向量对单关节信息传输模型改进以降低模型输出的超调量,并测试了改进模型的性能;(2)基于改进模型,通过设计基于维纳滤波的解码器、基于预测控制策略的辅助控制器构造了闭环脑机接口系统以恢复缺失的信息通路.离线和在线仿真说明,改进模型的输出性能有较大提升、超调量明显下降;构建的闭环系统很好地实现了对缺失信息通路的恢复和期望轨迹的跟踪,且具有较强的抗干扰性.     

基于BMI模型的三关节假肢运动的优化控制

生物神经系统一直以来被作为机器人控制器的研究灵感之一,人们试图借用以生物为启发的控制模型来控制外部设备,使得其能达到类似生物般的运动效果.鉴于此,以一种模拟大脑皮层神经元放电活动为基础的闭环脑-机接口(BMI)模型为控制器,控制简化后的三关节人工假肢完成目标位置的抓取动作,并在给定目标距离下,建立三关节假肢的简化模型,由此提出时间与动能的损失函数以描述假肢运动过程产生的损耗.最后利用一种贝叶斯迭代算法求取假肢的最佳运动方式,使其在完成目标抓取动作时损失函数值最小,进而完成对假肢运动控制的优化并取得较好的控制效果.     

基于SOPC的频谱分析仪设计与研制

介绍了基于Altera的FPGA及NIOS Ⅱ软核处理器的一种任意波形的频谱分析仪器，其基本工作流程及功能包括：外部信号经A／D转换后送至NIOS核。作为实时波形显示，同时则送至FFT处理模块前侧的FIFO暂存区，供FFT模块分析处理：分析得到的实部及虚部数据经由平方求和后送至NIOS核，处理得到最终数据并送至显示器显示。系统全部采用硬件实现．具有很好的实时性。