多值属性系统的故障诊断策略最优化方法

针对过程工业系统故障诊断的检测次序问题,其检测属性存在多个取值.为了降低此类系统的故障诊断费用,提出使用人工智能的搜索剪枝技术来生成最优故障诊断策略.根据多值属性系统及其诊断策略问题的描述,给出了穷举诊断策路的生成树剪枝方法.根据此方法,形成2种故障诊断策略最优化的算法:广度优先生成树深度优先剪枝算法(BFS-DFC)和启发广度优先生成树动态规划剪枝算法(HBFS-DPC).算法分析和实例结果表明此方法适用于小系统的最优故障诊断策略设计,并通过例子展示了两种算法的差异.     

基于信息熵的多值属性系统诊断策略优化方法

诊断策略问题是系统测试和诊断技术中的一个关键问题,并已被证明是NP问题.目前已有的大部分研究都是针对二值属性系统的,而多值属性系统的诊断策略研究较少.针对多值属性系统诊断策略优化问题,研究了多值属性系统的相关性矩阵模型和信息熵理论,根据在故障诊断树的建立过程中应优先选择提供信息量大,测试费用小的测试点的原则,建立了基于信息熵的多值属性系统诊断策略优化方法,给出了具体的计算步骤.实例计算结果和算法分析表明,此方法和最优算法相比,可大大减小计算时间,而且得到期望费用相差较小,可用于复杂多值属性系统的诊断策略设计.     

复杂电子设备的故障诊断策略优化方法研究

诊断策略是故障检测和故障隔离的测试顺序。针对电子设备的分布式的特点．根据故障诊断知识获取中测试节点和诊断策略的确定问题。提出了一种可行、有效的工程化维修策略方法。文中提出了局部诊断策略的概念以及全局诊断策略接合的概念。利用测试的信息熵确定局部最佳测试点：确定局部的最优故障诊断策略．通过接合最终确定全局的最优故障诊断策略。最后,通过实际装备建模分析得到的诊断策略验证了该方法的有效性,证明它是一种优化的诊断策略。并能减小计算复杂度。     

基于多值测试的诊断策略优化生成

研究了多值输出测试条件下的诊断策略优化生成问题,把该问题形式化为一个最优多值与或决策树的搜索问题,然后将已有的基于二值测试的优化算法(信息增量启发式算法)同多值逻辑相结合,提出了包括多值输出测试和非对称测试的故障诊断策略优化生成算法,最后应用测试案例验证了该算法的有效性.结果表明,本方法对二值或多值测试以及非对称测试均适用,可以获得诊断精度和测试费用的理想权衡.     

蚁群优化BP神经网络的电机故障诊断设计与实现

针对传统的故障诊断方法采用专家知识推理方法在获取知识方面的困难,提出了一种采用蚁群优化算法和BP神经网络的自适应电机故障诊断系统。使用BP神经网络对样本数据进行训练,可以建立故障征兆到故障之间的对应关系,从而可以克服专家系统的不足,同时,由于传统的BP算法采用梯度下降算法,具有收敛速度慢和容易陷入局部最优解的问题,且BP神经网络的网络结构和初始参数在确定时往往依靠经验,从而限制了其在故障诊断领域的进一步发展。蚁群算法是一种启发式的模拟进化优化算法,具有正反馈及其分布式计算等特点,因此,将蚁群算法应用于BP神经网络的结构和参数进行优化,然后采用优化后的BP神经网络进行故障诊断,电机诊断实例证明文中方法较BP神经网络和遗传算法优化的BP神经网络具有更高的诊断精度和训练效率。     

基于Intranet的设备故障多诊断资源重组和优化研究

针对大中型企业目前已有多种设备故障诊断资源的现状,提出了多诊断资源重组和优化的思想,并基于Intranet构建了多诊断资源集成系统.该系统通过基于C/S和B/S混合模式的框架结构、采集数据的标准化和协同诊断模块等关键技术,实现了基于本地诊断、代理诊断和协同诊断的3层模式的多诊断资源重组和优化.分析了企业进行诊断资源重组和优化的策略.应用实例表明,该系统能更有效地利用企业已有的诊断人力资源和技术资源,提高设备故障诊断的准确性,具有实用和推广价值.     

基于粒子群算法及高斯分布的WSN节点故障诊断

在无线传感器网络(wireless sensor network,简称WSN)中通常需要对网络节点所测量的数据进行处理来判断WSN的运行是否可靠.针对传统算法存在计算复杂、能耗大的问题,提出一种基于粒子群优化算法及高斯分布的WSN节点故障诊断方法.根据粒子群优化算法规则简单和收敛速度快等特点,对节点所测数据进行优化并得到一个相应的阈值范围,通过高斯分布判断所测数据是否满足与所定阈值范围之间的关系来判定节点是否发生故障.试验结果表明,该故障诊断方法能及时、有效地发现WSN异常并诊断出故障节点,提高了WSN工作的可靠性.     

遗传算法优化BP神经网络港口起重机故障诊断

针对港口起重机故障诊断问题,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络的故障诊断方法。规避传统BP神经网络算法的不足,同时建立起所对应的优化神经网络算法模型。采用Matlab中的NNTool工具箱,以港口起重机其中一个支腿液压阀故障为实例,分析该诊断方法的理论原理和具体实施过程。结果表明遗传算法优化的BP神经网络比传统的BP神经网络在港口起重机故障诊断问题中具有更好的诊断效率和准确度。     

复杂设备的模糊综合诊断理论及算法

在模糊综合评判理论基础上,首先建立起复杂设备系统在相同和不同诊断评价集下模糊综合诊断的一般模型,给出了多种诊断原则下模糊运算法则,建立了故障诊断中特征知识分类、模糊特征隶属度和权系数的生成方法;在综合诊断模型的基础上,讨论了不同层次和侧面诊断的综合问题,提出在３种不同群专家诊断原则下基于知识的模糊综合诊断算法,依据提出的３种算法可以灵活地实现不同诊断专家对多人、多层次、多目标综合诊断问题的合作求解     

复杂系统可靠性冗余优化的量子粒子群算法研究

由于复杂系统可靠性函数常常具有非线性的特点,因此如何确定复杂系统各单元冗余数,设计既满足可靠度要求、又使系统成本最小是冗余优化问题中的难点.针对复杂系统的特点,提出了基于量子粒子群算法的求解方法.根据数学模型,详细探讨了量子粒子群算法在系统的可靠性优化计算中应用的可行性,并给出了基于粒子群算法的可靠性的求解策略,同时对桥式系统的可靠性优化设计问题进行分析计算.仿真表明,该算法具有较强的局部搜索能力,与其他方法相比,该算法有较高的搜索效率,能够找到更优的解.最后验证了该算法在复杂系统可靠性优化中的可行性和有效性.     

FUZZY MODEL-FOLLOWING ADAPTIVE CONTROL DESIGN FOR ROBOT MANIPULATORS

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A FREQUENCY DOMAIN METHOD FOR ESTIMATING THE PARAMETERS OF A NON-LINEAR STRUCTURAL DYNAMIC MODEL THROUGH FEEDBACK

A unifying perspective of non-linear structural dynamic systems as linear in the open loop with non-linear feedback in the closed loop has recently been revisited by the authors. The authors have previously used feedback to derive a new formulation of frequency response function matrices of non-linear systems, which are described as modulations of nominal linear systems. The modulation creates a pseudo-separation of the linear and non-linear dynamics of the system. The present article derives a new method for estimating parameters of non-linear parametric models that uses internal feedback to account for non-linearities. The main advantage of the new formulation of non-linear system identification is its simplicity. Moreover, the method estimates the linear frequency response matrix and non-linear system parameters at forced and unforced degrees of freedom of general multiple-degree-of-freedom non-linear systems simultaneously. This article demonstrates the implementation of this method on simulated data from single- and multiple-degree-of-freedom lumped parameter models.     

基于单片机的随动控制系统设计

介绍了以51单片机为控制核心的数字式随动控制系统的硬件组成及软件设计。整个系统为一个三闭环的复杂多功能控制系统。其中两个模拟内环为电流环和速度环，数字外环（位置环）采用三只高精度的14位绝对式轴角编码器作为角位移传感器。该系统具有结构简单，接口功能强大，通用性强等特点，可广泛应用于负载较大的机电设备的伺服控制中。     

机载光电载荷视轴指向控制技术综述

针对远距离、长焦距、高分辨机载光电成像载荷对提升视轴指向控制精度的迫切需求,从电流、速度、位置三环控制的基本原理入手,对电机的力矩控制、干扰的抑制、对延迟的鲁棒性等问题进行了分析。首先,分析了新型无刷电机电流驱动和控制方法及相应的优缺点。论述了主动抗扰内回路以及速度反馈外回路控制问题,从算法的角度提高对视轴运动速度的控制性能;另一方面,考虑机械结构刚度对控制增益的制约,从两级控制结构的角度对相应的控制方法进行分析。对目标跟踪控制这一典型位置环控制问题进行了分析,从时滞反馈控制的角度论述了相应的理论研究进展。最后,综合当前技术发展趋势给出机载光电载荷视轴指向控制技术的思考和建议。     

Design of a magnetic gravity compensation system

An extremely accurate positioning over relatively long ranges is accomplished by absorbing or suppressing vibrations. Highly accurate frames or stages should be supported against gravity. In addition, the external disturbance forces acting on these stages need to be cancelled in a feedback control loop. In this paper a new, low-cost, vacuum compatible gravity compensation system is presented, which eliminates vibrations and which is able to generate forces to counteract the disturbing ones as well.     

基于电流解耦控制的光伏并网系统仿真分析

光伏并网发电是太阳能利用的重要途径,而并网逆变器结构的选择和控制策略的改进是其研究的重点。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了单级三相光伏并网系统的仿真模型,仿真模型中的并网逆变器采用双闭环的控制策略,其中电流内环根据非线性控制理论中反馈线性化的思想,实现电流的解耦控制,电压功率外环采用PI控制。仿真结果表明:该控制策略不仅控制精度高,稳定工作域大,并且必要时能在一定范围内对配网的无功进行调节,提高配网稳定性。     

惯性稳定平台自适应前馈控制

结合反馈控制提出了一种自适应前馈控制方法来提高惯性稳定平台稳定控制的指令跟踪性能。应用子空间辨识算法,由输入输出数据辨识稳定平台动态模型的状态空间描述;采用频域回路成型方法设计反馈回路控制器,用于抑制外部扰动。应用递推最小二乘(RLS)自适应滤波器构建反馈控制回路逆模型,构造指令信号的全通特性,提高指令跟踪能力。针对不同的指令信号进行跟踪实验,验证了自适应前馈控制方法的有效性。实验结果表明:提出的自适应前馈方法对阶跃指令响应快,超调量可由反馈控制的30%降低至4.5%,对30 Hz正弦信号的响应幅值无衰减,相位滞后由反馈控制的90°降低至54°。得到的结果显著提高了系统的暂态性能,控制性能优于单独的反馈控制回路。     

A novel dual closed-loop control scheme based on repetitive control for grid-connected inverters with an LCL filter

Grid-connected inverters with LCL filters need high steady-state control accuracy, fast dynamic response performance, and strong robustness to guarantee the power quality. However, there are many problems in traditional control strategies that restrict improvements to control system performance, such as poor dynamic performance of traditional single-repetitive control, large ripples, low steady-state accuracy of inverter current feedback based repetitive dual-loop control or grid-current feedback based single-loop proportional-integral control. In this paper, a novel dual closed-loop repetitive control strategy based on grid current feedback is proposed for single-phase grid-connected inverters with LCL filters. The proportional-integral inner loop is stabilized by using an inherent one-beat delay achieved by digital controller. Based on the inner loop system, a detailed design scheme of a repetitive controller is presented, through which direct control of the grid current is realized, the reference is tracked perfectly to a zero phase shift, and high-attenuation gain is achieved in the high frequency range. In particular, the gird-voltage feed forward control and current reference feedforward control are adopted to suppress grid-voltage disturbance and increase dynamic tracking performance. Finally, the simulation and experimental results show that the proposed method has the advantages of high steady-state accuracy, fast dynamic response, and anti-disturbance ability.     

Uncertainty modeling and predicting the probability of stability and performance in the manufacture of dynamic systems

In this work, a method for determining the reliability of dynamic systems is discussed. Using statistical information on system parameters, the goal is to determine the probability of a dynamic system achieving or not achieving frequency domain performance specifications such as low frequency tracking error, and bandwidth. An example system is considered with closed loop control. A performance specification is given and converted into a performance weight transfer function. The example system is found to have a 20% chance of not achieving the given performance specification. An example of a realistic higher order system model of an electro hydraulic valve with spring feedback and position measurement feedback is also considered. The spring rate and viscous friction are considered as random variables with normal distributions. It was found that nearly 6% of valve systems would not achieve the given frequency domain performance requirement. Uncertainty modeling is also considered. An uncertainty model for the hydraulic valve systems is presented with the same uncertain parameters as in the previous example. However, the uncertainty model was designed such that only 95% of plants would be covered by the uncertainty model. This uncertainty model was applied to the valve control system example in a robust performance test.     

波登管力反馈型2D压力伺服阀特性

设计了主要用于飞机刹车系统的2D压力伺服阀,其阀芯具有移动自由度和旋转自由度。将波登管作为压力反馈单元输出反馈力矩,与拨杆拨叉联动,实现与主阀的闭环力反馈,从而保持其压力输出恒定;分析了波登管力反馈机构的传力方式,建立了2D压力伺服阀的数学模型,仿真分析了主阀的静动态特性;设计了样机实验方案并搭建实验平台,实验结果表明：2D压力伺服阀输出压力与旋转电磁铁输入电流基本成线性关系,输出压力的阶跃响应时间约为18 ms。实验结果与仿真分析结果基本一致。