支持流量检测的EPA网桥STP协议研究与实现

针对EPA实时以太网在现场环网结构下易存在网络风暴和网络收敛速度慢而导致占用网络带宽并影响网络实时性等弊端,文章研究EPA网桥,设计实现了STP协议软件模块,以解决EPA环网引起的网络风暴问题.改善网络收敛时间并增加流量检测模块,根据网络流量适时打开网桥阻塞端口,提高网络带宽和增强网络实时性.通过搭建实验平台对支持流量检测EPA网桥STP协议进行测试分析,结果表明所提方法能够缩短EPA网络收敛为"树形"的时间并且可以基本满足工业以太网络中实时可靠性要求.     

阀控缸系统有限时间滑模控制

针对阀控缸系统稳态跟踪误差的收敛时间均为非有限时间内收敛到0的问题，提出了一种终端滑模控制方法。解决了液压系统非有限时间收敛问题，使得跟踪误差在有限时间内收敛到0。首先，运用终端滑模控制方法通过构造终端函数方式引入非线性项，设计终端滑模面来保证系统的全局鲁棒性和稳定性；其次，基于Lyapunov稳定性理论设计终端滑模控制器，保证位置跟踪误差在有限时间内收敛到0并验证其稳定性；最后，利用阀控缸系统模型以正弦信号及其衍生信号为参考信号对控制策略进行Simulink仿真，表明了终端滑模控制方法的可行性与有效性。     

一阶时滞多智能体系统一致性研究

针对时滞多智能体系统,通过深入分析研究传统一致性算法,为解决传统一致性协议不能同时满足较高时滞鲁棒性及一致性收敛速度的问题,将加权平均预测机制引入传统的一致性协议中,并应用到带无向拓扑的一阶时滞多智能体系统,获得保证其收敛条件,并证明在已有一致性协议中引入适当长度加权平均预测可以提高系统时滞鲁棒性,加快实现一致的收敛速度。     

协同诊断中的数据同步方法研究

分析了造成网络数据不同步的原因，并且根据目前在工业应用中的时钟同步协议SNTP，GPS和IEEE 1588等的特点，选择了低成本高精度的IEEE 1588 PTP作为网络时间同步协议。提出了一种适用于分布式故障诊断系统特点的同步数据采集和异步传输方法，该方法在数据采集过程中对各自数据附加同步时间戳，数据接收方通过比较各个数据块的相同采集时间对同步数据进行重组，使得同步数据采集、传输更加精确和便利。     

ITD法辨识模态参数的有效性研究

实践表明，时域法在辨识参数过程中有时会出现数值不收敛现象，甚至无法辨识出所需要的参数，使得时域辨识方法失效。本文研究了ＩＴＤ法辨识模态参数的有效性问题，给出了提高ＩＴＤ法有效性的方法。     

基于改进粒子群的焊点检测路径规划方法

针对电路板的焊点检测路径优化问题,提出一种改进的粒子群优化算法。在粒子进化过程中,根据时间函数的变化,调整粒子进化参数组合。在焊点空间路径规划过程中,将最小时间函数作为移动准则。在当前焊点检测点,建立路径规划时间函数,利用改进粒子群算法求取时间函数最小点,作为下一路径点,从而逐步得到焊点移动路径。仿真结果表明,利用所提方法可以规划出一条有效最优路径,进行完成焊点路径规划任务。同时实验结果表明,相对于其他粒子群算法,该算法具有较好的收敛精度,且收敛速度可控。     

改进鲸鱼优化算法的机器人时间最优轨迹规划

针对鲸鱼优化算法（WOA）存在的收敛精度低、易陷入局部最优解等问题，提出一种非线性收敛因子并引入非线性惯性权重对基础WOA进行改进，以智能制造生产线中核心单元6R机器人为研究模型做轨迹优化，其以时间最优为优化目标。首先将WOA中收敛因子改为非线性收敛因子并引入一种非线性惯性权重，以达到提高收敛精度、局部开发能力和全局搜索能力的目的，然后将该算法与五次多项式相结合，基于实际应用场景对某型号的6R工业机器人做时间最优轨迹规划。实验结果表明，该研究场景中机器人运动优化后完整的上、下料过程的时间比优化前缩短20%至50%，说明改进后的WOA在相关领域应用中有效可信且具有实际意义。     

BACnet网络互操作模型及其应用研究

文章从企业综合自动化系统对Infranet的基本要求出发，简述了BACnet协议的特点。通过对BACnet协议的体系结构、服务描述方法以及互操作机制等的详细讨论，总结归纳出BACnet实现互操作的3种模型：R／W模型、BIBB模型、集成化的BIBB模型。在此基础上，针对互操作模型在实际应用中遇到的问题进行讨论，最终给出基于BACnet网络构建Infranet的具体思路和方法。     

EPA协议一致性测试方法

EPA是我国第一个拥有自主知识产权并被国际电工委员会（IEC）认可的工业自动化领域国际标准。本文在研究EPA协议一致性测试原理、静态测试与动态测试方法与实现技术的基础上，参照TFCN的结构框架对EPA抽象测试集进行形式化描述，提出了一种EPA协议一致性测试的方法，阐述了EPA协议实现一致性说明和协议实施附加信息的生成方法，并以变量写服务的测试为例，说明了EPA协议一致性测试流程。国家863／CIMS验收专家组委托的专家测试表明这种测试方法能够准确测试出被测协议实现与标准的一致程度。     

被动检测系统中自适应算法收敛的动态判断

被动检测应用中，实际环境条件往往比较恶劣而且不可预测，非平稳干扰随时可能发生，如不能准确判断自适应系统实际收敛状况，检测结果将受到严重影响。在实际复杂噪声环境影响下，时间常数已不能代表系统的实际收敛特性，因此提出一种动态判断自适应检测系统迭代算法收敛的方法。基于自适应滤波器工作在理想最优条件时的正交原理，推导出考虑梯度噪声影响时误差与输出信号实际近似正交的约束条件，根据每次迭代不断更新的期望、输出及误差信号的均方估计，在线实时判断收敛并评估自适应解的质量，及时准确停止迭代以得到最佳检测结果，从而避免复杂背景干扰的影响。此动态判断条件对平稳与非平稳环境中的自适应检测均适用，不同条件下的处理结果验证了该方法的有效性。     

复合滑模控制在精密PMLSM激光切割运动平台的应用

针对永磁直线同步电机激光切割运动平台的位置伺服控制低抖振、高精度、强鲁棒的要求,在传统双幂次滑模趋近律的基础上,提出一种变边界层的双幂次滑模趋近律带滑模扰动观测器的复合趋近律滑摸控制方法。变边界层方法是对控制系统的控制精度要求和降低抖振的权衡,而所提出的方法又继承了传统双幂次滑模趋近律方法的有限时间收敛特性。为了降低控制系统设计的保守性,设计了一种基于超螺旋算法的滑模扰动观测器对系统的未知扰动进行估计,并在此算法中添加一个幂指数,通过仿真实验证明了提高幂指数的数值可加快未知扰动的估计值的收敛速度。结合Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性。最后,搭建了用于激光切割的永磁直线同步电机平移试验台对所提出的控制器进行测试。实验结果表明:本文所提出的控制器的位置跟踪误差不超过1μm,且误差波动较小,能够满足伺服控制系统的要求。     

神经网络结构与算法对变压器故障诊断的影响

BP神经网络算法本质上是基于梯度下降的一种迭代学习算法,存在学习收敛速度慢、收敛精度低、易陷入局部极小、学习率难以选取、隐层数及隐层神经元个数难以确定等缺陷。为了选择出更适宜变压器DGA故障诊断的神经网络结构及算法。本文采用了常用的几种智能算法对变压器故障样本进行了诊断性能对比实验。结果得出Levenberg-Marquardt神经网络算法是收敛速度较快的算法,有动量和自适应的梯度下降法是收敛稳定性较佳的算法;网络最优结构设计过程。为用于变压器DGA故障诊断的神经网络的结构和算法提供了系统化的试验方法。     

存在死区的双柔杆空间机器人有限时间控制与抑振

探讨了存在关节力矩输出死区情况下,基于有限时间的漂浮基双柔杆空间机器人系统的轨迹跟踪与柔性抑振问题。采用奇异摄动理论,将系统的动力学方程分解为慢变与快变子系统,分别表示刚性运动与柔性振动。针对模型存在不确定性和死区参数未知的慢变子系统,设计了死区预补偿器和一种基于名义模型的有限时间控制器。引入了具有有限时间收敛特性的积分式滑模面,它与传统渐近收敛控制方法相比,具有更快的收敛速度、更好的鲁棒性和抗干扰特性。对于快变子系统,采用线性二次最优控制方法主动抑制其振动,以保证系统良好的稳定性。结合有限时间稳定性引理,采用李雅普诺夫理论证明了所提控制算法能使跟踪误差在有限时间内收敛到原点。仿真算例验证了所提方法的有效性。     

柔性测量臂的RPY建模与误差标定

为了提高1P3R型柔性测量臂的检测精度,提出了一种自适应误差标定方法来完成它的参数标定和误差补偿。首先,基于RPY理论建立柔性测量臂的运动学模型并应用微分法推导了误差模型。然后,基于马尔柯夫链收敛性理论进行实数编码;在遗传算法(GA)中引入自适应控制算子,提高了父代种群的多样性和最优个体变异数量;最后,对比分析了归一化GA、一般GA和最小二乘法等3种算法的误差标定精度及其收敛性,验证了所提出方法的有效性和可行性。结果显示:归一化GA仅用328代寻优计算,其精度达到5.2μm,收敛速度是一般GA的2.3倍且精度提高了3.1μm;最小二乘法经20次迭代计算后停止收敛,精度仅为18.4μm。实验结果表明:归一化GA具有收敛速度快、标定精度高和收敛稳定性好等明显优势,更易于实现该类测量机的高精度检测。     

基于Pareto最优原理的钻机钻进参数多目标优化

针对某双管定向钻机,提出了基于Pareto最优原理的钻进参数多目标优化方法。该方法根据钻机性能与工况,考虑水力对钻头比能影响,确定了钻进参数优化模型。针对罚函数处理约束条件的不足,引入了改进约束条件处理策略,提出了基于小生境思想拥挤度值计算方法及自适应交叉和变异算子。测试了改进算法的性能,并将改进算法用于求解基于某煤矿工程实际建立的钻机钻进参数优化模型。研究结果表明：与NSGA-Ⅱ和MOPSO算法相比,改进算法在求解测试问题时具有更好的收敛性与分布性。利用改进算法求解实际问题时得到的Pareto前端解集分布均匀,而且有效提高了机械钻速,延长了钻头寿命并降低了钻头比能。     

基于Lagrange系数乘子法的校正透镜曲面计算

利用 Lagrange系数乘子法 ,对 CPT曝光用校正透镜曲面进行了计算 ,并采用型值点和法向矢量对曲面进行插值。讨论了 Lagrange乘子对计算的收敛精度和迭代次数的影响 ,通过选择合适的乘子 ,得到了具有很高精度的收敛曲面 ,并提高了计算速度     

基于自适应粒子群算法的篦冷机电液位置伺服系统PID参数优化

针对PID控制器的参数选取直接影响到第四代篦冷机刮板在调速过程中的稳定性和调节时间的问题,提出一种新的粒子群算法的PID参数整定方法。新的粒子群算法充分利用了适应函数提供的搜索信息,对传统粒子群算法中的权值进行自适应动态控制,并用飞行时间参数替代了压缩因子,飞行时间参数的变化规律是线性递减,并把它命名为自适应粒子群算法。通过测试函数证明提出的自适应粒子群算法比传统的粒子群算法收敛速度快和寻优效率高,应用改进的方法对篦冷机电液伺服系统进行仿真实验,结果证明自适应粒子群算法的PID参数整定方法比传统的整定方法有更好的控制效果,即调速过程稳定和调节时间快。     

巡飞弹空中自适应快速初始姿态估计

为了解决巡飞弹空中上电后在无参考姿态条件下的初始姿态确定问题,采用低成本磁力计、陀螺仪和加速度计(MARG)传感器设计姿态航向参考系统(AHRS),并提出了一种自适应参考矢量权重的快速初始姿态估计(AFCF)算法。首先,提出了三轴传感器使用前的快速误差校准方法;然后,采用快速互补滤波算法进行姿态估计,分析了其权重函数对于初始姿态估计及收敛性等的影响;接着,提出自适应参考矢量权重及自适应姿态估计方法;最后,利用高精度MTI(Milliren Technologies,Inc)传感器数据对算法进行了验证,并在低成本MARG姿态航向参考系统中对算法进行了实现,对比了改进算法及扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的性能。实验结果与分析表明:动态条件下采用MTI传感器数据,改进算法能够在初始时刻收敛,比快速互补滤波(FCF)算法提前约4s;解算精度约为±0.6°,初始时刻精度明显优于FCF;硬件测试则表明改进算法的处理时间为0.062ms,仅为EKF算法的1/9,解算精度约为±1.3°,能够满足姿态测量过程快速收敛、高精度、实时性等要求。     

Multi-frequency periodic vibration suppressing in active magnetic bearing-rotor systems via response matching in frequency domain

A method for multi-frequency periodic vibration suppressing in active magnetic bearing (AMB)-rotor systems is proposed, which is based on an adaptive finite-duration impulse response (FIR) filter in time domain. Firstly, the theoretic feasibility of the method is proved. However, two problems would be unavoidable, if the conventional adaptive FIR filter is adopted in practical application. One is that the convergence rate of the different frequency components may be highly disparate in multi-frequency vibration control. The other is that the computational complexity is significantly increased because the long memory FIR filter is required to match the transient response time of the AMB-rotor system. To overcome the problems above, the Fast Block Least Mean Square (FBLMS) algorithm is adopted to efficiently implement the computation in frequency domain at a computational cost far less than that of the conventional FIR filter. By the FBLMS algorithm, regardless of the number of the considered frequency components in vibration disturbance, the computational complexity would be invariable. Moreover, filter’s weights in the FBLMS algorithm have the intuitional relation with signal’s frequency. As a result, the convergence rate of each frequency component can be adjusted by assigning the individual step size parameter for each weight.Experiments with the reciprocating simulating disturbance test and the rotating harmonic vibration test were carried out on an AMB-rigid rotor test rig with a vertical shaft. The experiment results indicate that the proposed method with the FBLMS algorithm can achieve the good effectiveness for suppressing the multi-frequency vibration. The convergence property of each frequency component can be adjusted conveniently. Each harmonic component of the vibration can be addressed, respectively, by reconfiguring the frequency components of the reference input signal.     

磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振检测

针对磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振问题,提出了一种基于磁悬浮轴承的喘振检测方法。该方法采用通用同频陷波器滤除转子位移中的同频分量,消除了同频扰动对喘振检测的影响;通过分析不同收敛因子对喘振频率估计的作用,基于自适应估计提出了变收敛因子的喘振频率和幅值估计方法,减小了低频信号的干扰,提高了喘振信号检测的快速响应能力。最后,分析了改进检测算法的收敛性,并在100kW磁悬浮离心式鼓风机测试系统上进行了实验验证。实验结果表明,改进后的喘振检测算法可在喘振发生前检测出喘振先兆旋转失速信号,在喘振发生0.23s内检测出喘振信号,较改进前的检测结果提高了2.6s。该检测方法无需外加其它检测单元,算法简单、快速,计算量小、并可有效地反映喘振发生过程中频率与振幅的变化。