分布式电网CPS 系统数据攻击下的状态估计

电力物理网络通过构建信息网络进行优化调控并构成信息物理融合系统, 实现大规模分布式系统的优化控制, 随之而来的问题是病毒、黑客入侵、拒绝服务等来自信息网络的威胁, 导致物理系统恶意破坏. 鉴于此, 以攻击可检测为前提, 建立攻击信号下的电力系统分布式动态模型, 设计动态状态估计器检测受攻击的信号, 并估计其原始信号. 最后通过3 机9 节点分布式电网系统仿真实验验证了所设计的状态估计器对于数据攻击检测的有效性.

     

基于扩张状态观测器的分散模型预测控制

针对复杂关联系统中分散控制方法无法有效解决子系统间的耦合和干扰问题, 提出一种基于扩张状态观测器的分散模型预测控制算法. 首先将复杂关联系统分解为多个状态维数较低、控制变量较少的子系统, 并为每个子系统设计本地预测控制器; 然后, 采用扩张状态观测器对子系统的耦合项以及干扰项进行估计, 进而利用估计值对子系统进行前馈补偿, 从而降低复杂关联系统的计算复杂度, 提高系统的稳定性和抗干扰能力; 最后, 利用液位控制系统验证了所提出算法的有效性.

     

基于广义扩张状态观测器的干扰不匹配离散系统状态反馈控制

针对一类干扰不匹配的线性离散时间系统, 研究基于广义扩张状态观测器的稳定化状态反馈控制器设计问题. 在经典的自抗扰控制器中, 扩张状态观测器主要针对干扰匹配的积分串联型系统. 然而, 在许多实际系统中往往存在干扰不匹配的情况, 例如存在采样抖动的离散时间控制系统. 针对这一问题, 基于一类存在不匹配干扰的离散时间系统, 提出广义扩张状态观测器和相应的稳定化状态反馈控制器设计方法. 最后通过永磁同步电机调速控制仿真实例验证了所设计的观测器和控制器的有效性.

     

时间Petri网的随机模拟

模拟是Peri网进行系统分析的常用方法之一。由于时间Petri网采用时间区间来描述变迁实施的时间范围,因此变迁的实施时间点在区间内是不确定的。提出了时间Petri网的随机模拟方法。该方法在变迁开始使能时,根据某种随机分布确定实施区间内的实施时间点;然后基于模拟仿真的实验数据,运用统计分析方法及算法,构造时间Petri网状态类树,计算变迁实施区间及实施概率,为时间Petri网的系统模拟提供了一种新的探索途径。     

萤火虫算法智能优化粒子滤波

针对粒子滤波(Particle filter, PF)重采样导致的粒子贫化以及需要大量粒子才能进行状态估计的问题,本文结合粒子滤波的运行机制,对萤火虫算法的寻优方式进行修正,设计了新的萤火虫位置更新公式和荧光亮度计算公式,并在此基础上提出了萤火虫算法智能优化粒子滤波.该方法引入了萤火虫群体的优胜劣汰机制以及萤火虫个体的吸引和移动的行为,使粒子群智能地向高似然区域移动,提高了粒子群的整体质量.实验表明该方法提高了粒子滤波的预测精度,同时大大降低了状态值预测所需的粒子数量.     

采用双状态传播卡方检验和模糊自适应滤波的容错组合导航算法

太阳能高空长航时无人机导航系统中,捷联惯导/北斗2κ全球卫星导航/星光导航(SINS/BD2/GPS/CNS)是一种可用的组合方案.针对常规容错组合导航算法故障检测类型单一,故障时滤波精度下降的问题,提出一种采用双状态卡方检验(TSPCST)和模糊自适应滤波(FAF)的容错组合导航算法.为了同时检测多种故障,将TSPCST应用于联邦滤波结构中;为了防止故障数据污染系统,利用FAF输出的高精度导航信息,对双状态传播器定期交替校正;进一步,FAF运用TSPCST检测得到的故障信息变量,定义量测子系统模糊有效域,将检测阈值模糊化,以弥补常规固定检测阈值算法难以选取阈值的不足;最后,通过计算信息分配因子,自适应处理多种故障数据.仿真结果表明,该容错组合导航算法性能优于常规固定检测阈值算法.     

基于模糊辨识算法的蓄电池荷电状态测量方法与模块设计

针对蓄电池荷电状态在线监测中对准确度和测量速度的要求,本文提出采用模糊辨识算法对蓄电池进行系统辨识。并通过对蓄电池的荷电状态与内阻、端电压数据的分析,建立了蓄电池荷电状态的模糊规则模型,并以此进行蓄电池荷电状态的测量,得到均方误差为0.0052。测量结果表明基于模糊辨识算法的蓄电池荷电状态测量能够满足蓄电池在线监测的要求,且易于硬件实现。文章还使用DSP Builder设计了蓄电池荷电状态测量模块,其中内阻测量采用了特征分解谱估计的信号提取方法,荷电状态测量则实现了模糊辨识算法所得出的模糊规则模型的运用。     

隔爆型变频一体化永磁同步电动机研制

国内刮板输送机转动惯量大,启动转矩大,导致其驱动电动机的启动比较困难,普通的异步电动机难以胜任。针对该问题,研制了1 200kW隔爆型变频一体化永磁同步电动机。该电动机采用优化的电磁方案,将电磁负荷控制在合理范围内,可满足弱磁调速要求;结构设计充分考虑变频供电特点、隔爆性能要求及体积和质量限制,符合相关防爆要求,且结构紧凑;冷却方案设计充分考虑散热能力和余量,确保电动机有合理的温升限值。有限元分析结果表明,该电动机主轴挠度和强度、铁芯隔磁桥强度均在合理范围内。样机试验结果表明,该电动机具有良好的恒转矩特性和调速性能。     

快速的致病基因分析方法

目前通过IBD定位研究致病基因首先需要检测IBD片段,然后利用得到的IBD关系进行关联检测来定位致病基因,但是寻找IBD片段需要较长时间。提出了一种新的算法FADG,通过分析IBS和IBD的关系找出候选IBD片段,然后定义评价函数分别对病例组和对照组进行分析,差异最大的SNP位点就是致病位点。通过对GAW15提供的类风湿关节炎模拟数据的五个主要的致病位点和GS生成的模拟数据进行分析,实验结果与数据给定的致病位点一致;与已有的方法进行对比表明该算法在能找到正确位点的基础上效率较高;最后选择了RA数据中两条染色体分别进行permutation测试,验证算法得到致病位点的可信度,进一步排除所得结果假阳性的可能性。     

基于动态调整的多目标粒子群优化算法

为了改善多目标粒子群优化算法生成的最终Pareto前端的多样性和收敛性,提出了一种针对多目标粒子群算法进化状态的检测机制.通过对外部Pareto解集的更新情况进行检测,进而评估算法的进化状态,获取反馈信息来动态调整进化策略,使得算法在进化过程中兼顾近似Pareto前端的多样性和收敛性.最后,在ZDT系列测试函数中,将本文算法与其他4种对等算法比较,证明了本文算法生成的最终Pareto前端在多样性和收敛性上均有显著的优势.