基于树莓派的空化检测设备研制及控制系统优化

为研究表面织构的形状、大小、位置、排列与空化现象发生的关系,结合流体动力学和摩擦学等理论,拟设计以活塞裙部-缸套为模型建立检测表面织构在摩擦时发生空化现象的装置;由于空化泡发生的瞬时性,设计一种基于Raspberry Pi树莓派微型计算机的空化设备控制系统,降低系统的延时性,准确地采集到数据进而分析得出结论;采用TLC549CP A/D数据采集器、膜盒式传感器、OSG030-815UM超高速工业摄像机组成检测系统,分别对温度、压力、图像的输出参数进行采集;通过Java语言开发的空化参数采集平台对空化现象发生参数进行实时计算并显示;与树莓派原系统相比,优化后的系统可以准确地采集到空化发生时的参数,并且有低延时性和优异的稳定性,能够降低延时到1.73ms,降低了约81%。     

无线传感器网络中基于领导者的拥塞控制算法

针对无线传感器网络存在的拥塞问题,设计一种基于领导者的拥塞控制算法.利用分布式动态系统的理论对拥塞问题进行建模,并证明了所提出的算法能够保证所有节点的发送速率收敛到可用的最小带宽,同时利用Lyapunov函数证明了所提出的算法在变拓扑网络结构下的有效性.仿真实验表明,基于领导者的拥塞控制算法能够很好地抑制无线传感器网络中的拥塞现象,保证较高的吞吐量和较低的网络延时,提高整个网络的服务质量.     

WMSN中的分布式视频编码GOP大小控制方法

针对分布式视频编码（DVC）序列在无线多媒体传感器网络（WMSN）中传输可靠性较低的问题,提出了一种考虑节点能耗的图像组（GOP）大小控制方法。该方法分析了DVC编码框架及节点的能量消耗情况,定义了节点的可用度和帧的活动度,并对分布式视频编码序列在编码和传输过程的能耗进行了计算。在此基础上,综合考虑帧的活动度与节点能耗,实现了对分布式视频编码GOP大小的有效控制。仿真实验结果表明,与现有的GOP大小控制方法相比,该方法提高了无线多媒体传感器网络中的DVC序列的峰值信噪比,降低了节点的平均能耗,其传输可靠性也得到了显著改善。     

基于分布式控制的航空发动机智能温度传感器

提出了一种基于分布式控制,用AD595和TMS320LF2407ADSP构成的航空发动机智能温度传感器。设计了热电偶测温电路、报警电路、显示电路接口并讨论了分布式控制的总线选择。用切比雪夫分段拟合的方法进行了热电偶的非线性校正。实验结果表明,该智能温度传感器结构简单、能够实时报警、准确度较高(相对误差小于1%),适用于航空发动机分布式控制系统。     

A computer network based control architecture for autonomous distributed multirobot systems

This paper presents the specification and implementation procedure using a microcomputer network based autonomous distributed control architecture for industrial multirobot systems. The procedure is based on the concept of data flow network controlled by communicating sequential processes to perform coordinated tasks. Robots and other computerized industrial devices such as conveyors and manufacturing machines are defined as object-oriented Petri nets. A modular and hierarchical approach is adopted to define a set of Petri net type diagrams which represent concurrent activities of control processes for such devices. Asynchronous and synchronous interactions are modelled by places and transitions, respectively, in global process interaction nets. The control software is implemented on a computer network using Inmos transputers with true parallel processing and message passing primitives efficiently handled in hardware. Petri net based models are directly and efficiently transformed to corresponding codes in occam, the high level parallel programming language defined for the transputer.     

基于WSAN的AGVS控制系统模型研究

给出了一种基于无线传感反应网络的自动导引搬运车系统的结构,研究了该系统的控制模型,提出了把无线传感器网络作为控制系统观测器的方法,在此模型基础上讨论了传感器节点模型和定位算法,最后制定了分布式动态路径规划策略。     

提高分布式多预测控制器协调及稳定性的鲁棒区域控制

大型复杂化工程过程控制中,常规的集中式控制方式不利于实时性、灵活性和容错控制。而采用多预测控制器协调的分布式控制是解决这一问题的有效方法:。针对子系统间的动态耦合行为严重影响多预测控制器协调以及稳定性的问题,提出一种鲁棒区域控制策略。即在每个子系统的目标函数中加入松弛因子增加控制器间协调时的余量来达到分布式预测控制的稳定性。通过以反应器-存储器分馏器组成的过程为事例,仿真结果:表明该方法:的可行性和有效性。     

软件定义网络分布式控制平台的研究与实现

在软件定义网络可以弥补传统分布式网络体系结构不足,有效应用的情况下,软件定义网络自身所存在的弊端,对其应用效果有一定影响。对此,加强软件定义网络分布式控制平台和研究和实现是非常必要的。利用此平台对软件定义网络有效控制和优化,提高软件定义网络应用水平。本文就软件定义网络分布式控制平台进行分析和研究,希望可以建成此平台。     

基于分布式蜜网的蠕虫传播模型研究*

为有效防范蠕虫传播所带来的日益严峻的安全威胁,主动防护技术—分布式蜜网被应用到网络中以保障网络安全。分布式蜜网下的蜜罐对蠕虫表现出强诱骗性和“宽进严出”的数据控制策略等特性,影响到蠕虫的传播及控制。基于双因子模型,考虑到分布式蜜网下的蜜罐特性和Internet的无标度网络特性,提出基于分布式蜜网的蠕虫传播模型,并进行了分析;通过模拟实验对模型进行验证,以探讨部署分布式蜜网下的蠕虫传播规律。实验结果表明,部署分布式蜜网不但能第一时间捕获蠕虫样本,而且能减少网络中感染蠕虫主机总数、具备感染能力的最大主机数等     

SOA架构的分布式网络监管系统的设计与实现

为加强企业信息系统安全性所研发的基于广域网的大型分布式监控管理系统,采用SOA架构、WCF、NDIS-HOOK等技术及多线程机制,解决了分布式系统中各管理中心、终端之间多种数据同步、存储及共享等问题。实现了远程数据包的实时截获及过滤控制、广域网络中任意网段的流量检测、在线主机的实时统计、任意主机的动态端口监控等功能。分析了系统运行的效率问题,构建系统的轻装运行环境,使其具有良好的可靠性、实用性、开放性和易维护性。     

基于虚拟压力传感器补偿的传感器网络模型 *

传感器网路布置模型是整个传感器网络监测系统的关键技术,直接影响网络成本及性能。目前研究者 提出很多传感器布置模型,但这些模型在实际工程中实用性差、成本高。在软传感器启发下,根据实际监测环境 特点,运用数学分析方法,提出一种虚拟传感器补偿算法,该方法大大地提高了传感器网络的性能,降低了成本。 实验显示,基于虚拟压力传感器补偿的压力传感器网络具有很高的工程实用价值。     

含分布式能源的主动配电网实时拓扑追踪

随着各种分布式能源接入配电网,配电网的潮流分布随分布式能源的运行方式转换而变化,传统仅考虑配电网拓扑结构的拓扑追踪方法不再适用,需要考虑配电网潮流方向变化对拓扑追踪的影响。本文根据配电网中主要电力设备及其连接关系建立了拓扑模型,基于配电网状态估计结果获取配电网的潮流分布,结合拓扑模型以及潮流分布给出计算各开关潮流的方法,在此基础上建立了基于潮流方向的连接节点/支路模型,并将该模型应用于拓扑追踪。文中列举了了多个拓扑追踪的应用场景,分别描述了各应用场景下的拓扑追踪实施方法。通过实例分析可知,文中的拓扑追踪方法充分考虑了多种分布式能源在不同运行方式下对配电网的影响,计算方法快速、结果准确,能够为运行人员提供调度决策支持。     

基于闭环调整策略的无线HART时间同步方法

时间同步是无线传感器网络的关键技术之一。无线HART是用于复杂工业环境的WSN通信协议.为了解决其时间同步问题,文章提出了一种基于闭环调整策略的时间同步方法 CATS。该方法通过测量同步节点之间的时间偏差,获得同步节点之间时间偏差对象模型参数,建立内部受控对象模型,实现节点间的时间偏差的短周期闭环调整。在CC2430通信模块上的实测表明:该方法具有同步精度高、环境适应性好、计算复杂度低等特点,为复杂工业领域中无线HART的时间同步提出了较优的方案。     

基于节点测速的水下传感器时钟同步迭代算法

为解决水下传感器的时间同步工作受到节点移动、传播时延高、低能耗等因素影响的问题,提出一种时间同步迭代算法(MV-Sync),充分考虑了节点随洋流运动的问题。利用节点的运动模型与空间相关性进行节点的定位与速度测算,通过信标节点迭代方式完成对所有节点的时间同步工作,推导出时间同步的参数计算方程。仿真结果表明,与现有算法相比,其在同步精度上有一定的优化,更加适用于高密度监测环境。     

面向分布式网络结构的APT攻击双重博弈模型

针对目前分布式网络结构缺少防御高级持续威胁（APT）攻击的安全理论模型问题,提出了一种基于纳什均衡理论和节点博弈的博弈模型。首先,通过APT攻击常用手段和分布式网络结构的特点,分析判断攻击者可能采取的攻击路径并提出网络安全防御框架;其次,通过节点博弈计算漏洞风险系数,在纳什均衡理论的基础上建立基于攻击路径的博弈模型（OAPG）,计算攻防双方收益均衡点,分析攻击者最大收益策略,进而提出防御者最优防御策略;最后,用一个APT攻击实例对模型进行验证。计算结果表明,所提模型能够从APT攻击路径对网络攻防双方进行理性分析,为使用分布式网络的机构提供一种合理的防御思路。     

一种线型结构无线传感器网络的时间同步算法

针对煤矿井下液压支架模糊控制监测系统网络拓扑,提出了一种适用于线型结构无线传感器网络的时间同步算法。该算法同步过程分为簇间同步和簇内同步,簇间同步采用双向同步机制修正时间偏移的方法减少同步误差,簇内同步通过最小平方线性拟合方法构造逻辑时钟函数,从而得到簇内任一节点与簇首节点的频偏和相偏估计值,以提高同步精度。仿真结果表明,该算法能有效减少时间同步误差和能量消耗。     

基于精确传感网络的智能交通系统交通流模型

首先介绍了基于精确传感网络的智能交通系统(ITS)相对于传统交通流传感器网络的优势;然后基于组合预测理论对这类网络的基本交通流模型进行了研究,在模型中引入了更加精确的交通流物理量,包括旅行时间、路段上游及下游的分类交通流量等变量,使所建立模型的可解释信息量更加丰富和易懂,该模型算法为动态算法。交通实测数据实验证明模型的拟合精度较高,拟合值与真值的平均绝对误差值控制在9s以内,平均相对误差值控制在5%以内,综合各个时段来看,预测的准确度都在90%以上。最后总结了基于精确传感器网络的智能交通系统在实际交通应用中的重大价值。     

基于控制角度的无线传感器网络时钟同步优化算法

针对无线传感器网络(WSN)时间同步过程中易受干扰,易发生通信延迟所造成的同步精度不高、收敛速度不快的问题,从控制的角度提出一种时钟同步优化算法。该算法首先建立时钟同步状态模型,然后通过现代控制理论的思想,引入中心控制策略,建立基于控制的时间同步状态模型。该控制策略是通过全局的时钟状态信息进行设计,在卡尔曼滤波最优估计前提下,使控制满足使性能指标函数最小的条件下,得到最优控制。仿真结果表明,所提出的时钟同步优化算法和无线传感器时钟同步协议(TPSN)相比,从第6步时钟同步开始,前者的同步误差逐渐比后者的同步误差小;在实现同一较高精度的同步需求时,前者需要的同步次数是后者所用的同步次数的20%左右;由时钟同步误差收敛均值的方差对比值显示,前者比后者的同步误差均方差小了两个数量级,因此所提出的时钟同步优化算法比时钟同步协议同步精度高、收敛速度快、网络通信负荷低。     

Observer‐based cooperative distributed fault‐tolerant model predictive control with imperfect network communication and asynchronous measurements

Intermittent actuator and sensor faults tolerant are simultaneously considered in a distributed control system with imperfect communication network. The asynchronous measurements of different output variables in one sampling period are synchronized through a novel two‐stage model‐based projection method. Different from centralized control network, in both layer‐to‐layer and in‐layer communication, the packet delay, loss and disordering are corrected by the predicted data from model predictive control. Moreover, a completely distributed state observer is established for both system states and sensor faults problem with bounded noise uncertainties. For the intermittent actuator faults, actuator plug‐and‐play design methods based on model predictive control has been introduced, making the actuator faults estimation omitted. The distributed stability conditions are derived for the proposed fault‐tolerant controller, and the online feasibility is explained in detail. Numerical simulation is given to verify the design procedure.     

基于标准神经网络模型的非线性系统分布式无线网络化控制

针对采用标准神经网络模型(SNNM)描述的非线性系统,提出一种基于无线控制网络(WCN)的全分布式控制方法.采用置信因子模拟WCN中无线通信链路的不确定性,利用Lyapunov理论和Lur’e系统方法,将无线网络化控制系统(WNCS)的稳定性分析转化为一个具有线性矩阵不等式(LMI)约束的凸优化问题;使用CVX工具包求解该凸优化问题,得到了保证闭环系统全局渐近稳定的WCN配置参数.仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性.