2008年 第34卷 第5期
2008, 34(5): 505-515.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00505
摘要:
工业过程运行的优化控制的目标是将反应产品在加工过程中的质量、效率、消耗的工艺指标控制在目标值范围内. 由于复杂工业过程的工艺指标难于在线测量且与控制回路输出之间的动态特性具有强非线性、强耦合、难以用精确模型描述、随生产边界条件变化而变化的综合复杂性,因此, 难以采用已有优化控制方法, 运行控制只能采用人工设定的控制方式. 由于人工控制不能及时准确地随运行工况调整设定值, 难以将工艺指标控制在目标值范围内, 甚至造成故障工况.本文提出了根据运行工况实时调整控制回路设定值, 通过控制系统跟踪调整后的设定值, 将工艺指标控制在目标值范围内的过程优化运行的混合智能控制方法. 该方法由控制回路预设定模型、前馈补偿与反馈补偿器、工艺指标预报模型、故障工况诊断和容错控制器组成. 在某选矿厂22台竖炉组成的焙烧过程的应用案例, 证明了所提出方法的有效性.
工业过程运行的优化控制的目标是将反应产品在加工过程中的质量、效率、消耗的工艺指标控制在目标值范围内. 由于复杂工业过程的工艺指标难于在线测量且与控制回路输出之间的动态特性具有强非线性、强耦合、难以用精确模型描述、随生产边界条件变化而变化的综合复杂性,因此, 难以采用已有优化控制方法, 运行控制只能采用人工设定的控制方式. 由于人工控制不能及时准确地随运行工况调整设定值, 难以将工艺指标控制在目标值范围内, 甚至造成故障工况.本文提出了根据运行工况实时调整控制回路设定值, 通过控制系统跟踪调整后的设定值, 将工艺指标控制在目标值范围内的过程优化运行的混合智能控制方法. 该方法由控制回路预设定模型、前馈补偿与反馈补偿器、工艺指标预报模型、故障工况诊断和容错控制器组成. 在某选矿厂22台竖炉组成的焙烧过程的应用案例, 证明了所提出方法的有效性.
2008, 34(5): 516-522.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00516
摘要:
提取车轮轮廓是交通事故现场处理系统中的一个关键问题, 其精度将直接影响现场测量的精度和勘查质量. 本文提出了一种鲁棒地提取车轮轮廓的方法. 由于提取钢圈轮廓比提取车轮橡胶轮廓容易, 而且钢圈轮廓和车轮轮廓可以近似看作同一平面上的两个同心圆, 所以在本文中, 我们首先提取钢圈轮廓、钢圈圆心 (即车轮圆心) 和车轮与地面接触点在图像上的投影, 然后利用射影变换保持交比不变的性质求出车轮轮廓. 大量不同天气下图像的实验结果验证了该方法的有效性.
提取车轮轮廓是交通事故现场处理系统中的一个关键问题, 其精度将直接影响现场测量的精度和勘查质量. 本文提出了一种鲁棒地提取车轮轮廓的方法. 由于提取钢圈轮廓比提取车轮橡胶轮廓容易, 而且钢圈轮廓和车轮轮廓可以近似看作同一平面上的两个同心圆, 所以在本文中, 我们首先提取钢圈轮廓、钢圈圆心 (即车轮圆心) 和车轮与地面接触点在图像上的投影, 然后利用射影变换保持交比不变的性质求出车轮轮廓. 大量不同天气下图像的实验结果验证了该方法的有效性.
2008, 34(5): 523-528.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00523
摘要:
针对无线移动通讯系统的时变参数跟踪问题, 建立了带有随机不确定的线性回归信道模型, 提出了一种基于多项式方法的跟踪算法. 该算法把时变无线移动信道参数跟踪问题转化为利用射影公式求解的滤波问题, 使得设计出的滤波器参数满足最小均方跟踪误差最小. 与传统的无随机不确定系统的最优滤波器设计相比较, 本文提出的鲁棒滤波器设计方法在计算量方面稍有增加, 但是信道参数的跟踪性能大大提高.
针对无线移动通讯系统的时变参数跟踪问题, 建立了带有随机不确定的线性回归信道模型, 提出了一种基于多项式方法的跟踪算法. 该算法把时变无线移动信道参数跟踪问题转化为利用射影公式求解的滤波问题, 使得设计出的滤波器参数满足最小均方跟踪误差最小. 与传统的无随机不确定系统的最优滤波器设计相比较, 本文提出的鲁棒滤波器设计方法在计算量方面稍有增加, 但是信道参数的跟踪性能大大提高.
2008, 34(5): 529-534.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00529
摘要:
高斯混合分布之间的 K-L 散度没有闭式解, 通常采用其上界来近似. 对于具有相同高斯数的混合分布, 基于相对熵链规则推导其 K-L 散度上界, 提出一种更紧上界的计算方法. 为计算具有不同高斯数的混合分布之间的 K-L 散度上界, 提出基于最佳高斯分量复制的方法. 在中文声韵母声学模型上的实验结果显示, 所提出方法可更好地近似等高斯数的混合分布之间的 K-L 散度, 并能有效处理具有不同高斯数的混合分布.
高斯混合分布之间的 K-L 散度没有闭式解, 通常采用其上界来近似. 对于具有相同高斯数的混合分布, 基于相对熵链规则推导其 K-L 散度上界, 提出一种更紧上界的计算方法. 为计算具有不同高斯数的混合分布之间的 K-L 散度上界, 提出基于最佳高斯分量复制的方法. 在中文声韵母声学模型上的实验结果显示, 所提出方法可更好地近似等高斯数的混合分布之间的 K-L 散度, 并能有效处理具有不同高斯数的混合分布.
2008, 34(5): 535-541.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00535
摘要:
独立的词义消歧模型性能已经获得很大提高, 但是对于独立消歧模型在机器翻译系统中应用的必要性和作用一直存在着不同的观点. 为了从更为一般性的角度评价这个问题, 本文突破了具体模型的限制, 通过在不同类型汉英机器翻译系统中引入不受特定条件约束的高精度全词消歧过程, 对词义消歧在机器翻译系统中的影响进行了较为充分和全面的评价. 实验结果证明词义消歧模型不仅本身具有一定的翻译能力, 而且可以提高不同类型的机器翻译系统的整体性能. 同时也说明当前的翻译系统在消歧能力上还有较大的提升空间.
独立的词义消歧模型性能已经获得很大提高, 但是对于独立消歧模型在机器翻译系统中应用的必要性和作用一直存在着不同的观点. 为了从更为一般性的角度评价这个问题, 本文突破了具体模型的限制, 通过在不同类型汉英机器翻译系统中引入不受特定条件约束的高精度全词消歧过程, 对词义消歧在机器翻译系统中的影响进行了较为充分和全面的评价. 实验结果证明词义消歧模型不仅本身具有一定的翻译能力, 而且可以提高不同类型的机器翻译系统的整体性能. 同时也说明当前的翻译系统在消歧能力上还有较大的提升空间.
2008, 34(5): 542-550.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00542
摘要:
首先分析了具有多个非线性特性的 SIMO 和 MISO 系统的绝对稳定性问题, 指出应用已知的频域判据来解决上述问题很难奏效. 然后, 基于所有孤立部分传递函数都正实的充分必要条件给出了上述系统为稳定的一个猜想, 当传递函数的零极点都位于虚轴上时, 由这一猜想得到了一个已知的结论; 当传递函数的零极点都位于实轴上时, 由这一猜想得到了一个新的结论, 本文证明该结论是正确的; 最后, 根据这一猜想, 给出了传递函数极点位于复平面的一个例子, 它涉及到一类系数矩阵为时变正定矩阵的振动方程的稳定性问题, 值得去深入研究.
首先分析了具有多个非线性特性的 SIMO 和 MISO 系统的绝对稳定性问题, 指出应用已知的频域判据来解决上述问题很难奏效. 然后, 基于所有孤立部分传递函数都正实的充分必要条件给出了上述系统为稳定的一个猜想, 当传递函数的零极点都位于虚轴上时, 由这一猜想得到了一个已知的结论; 当传递函数的零极点都位于实轴上时, 由这一猜想得到了一个新的结论, 本文证明该结论是正确的; 最后, 根据这一猜想, 给出了传递函数极点位于复平面的一个例子, 它涉及到一类系数矩阵为时变正定矩阵的振动方程的稳定性问题, 值得去深入研究.
2008, 34(5): 551-557.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00551
摘要:
本文主要研究线性连续时间系统经动态输出反馈的混合频小增益控制综合问题. 提出了一种使相应闭环系统渐近稳定并满足有限频范围和全频范围小增益条件要求的动态输出反馈控制器的新设计方法. 设计条件以一系列线性矩阵不等式的解的形式给出. 最后, 给出一个数值例子来说明设计程序以及这种方法对比于现有方法的优势.
本文主要研究线性连续时间系统经动态输出反馈的混合频小增益控制综合问题. 提出了一种使相应闭环系统渐近稳定并满足有限频范围和全频范围小增益条件要求的动态输出反馈控制器的新设计方法. 设计条件以一系列线性矩阵不等式的解的形式给出. 最后, 给出一个数值例子来说明设计程序以及这种方法对比于现有方法的优势.
2008, 34(5): 558-564.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00558
摘要:
提出了一种即适用于全驱动系统, 也适用于欠驱动系统的加速度反馈控制新方法—加速度反馈增强的 H∞ 控制方法. 通过引入前置滤波器来代替传统加速度反馈控制方法中的高增益, 新的加速度反馈控制方法可以根据已知的非线性动力学项设计非线性鲁棒性增强控制器; 通过与后退算法相结合, 新的加速度反馈控制方法可以应用于欠驱动非线性系统; 通过在频率域及输入输出有限增益 L2 稳定的意义上的分析显示了新的方法具有良好的扰动抑制性能. 最后, 在一个直升机仿真模型上进行的跟踪控制仿真实验的结果验证了新方法的可行性与有效性.
提出了一种即适用于全驱动系统, 也适用于欠驱动系统的加速度反馈控制新方法—加速度反馈增强的 H∞ 控制方法. 通过引入前置滤波器来代替传统加速度反馈控制方法中的高增益, 新的加速度反馈控制方法可以根据已知的非线性动力学项设计非线性鲁棒性增强控制器; 通过与后退算法相结合, 新的加速度反馈控制方法可以应用于欠驱动非线性系统; 通过在频率域及输入输出有限增益 L2 稳定的意义上的分析显示了新的方法具有良好的扰动抑制性能. 最后, 在一个直升机仿真模型上进行的跟踪控制仿真实验的结果验证了新方法的可行性与有效性.
2008, 34(5): 565-573.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00565
摘要:
针对冷轧生产线调度问题的复杂性, 将该问题规划为拼卷优化和轧制批量计划编制两个部分. 将拼卷优化问题归结为一个多容器装箱问题, 采用一种新的智能搜索算法——离散微分进化 (DDE) 对该问题进行求解; 对于轧制批量计划编制建立了一种特殊的双旅行商问题模型, 采用基于进化策略和邻域搜索的混合启发式方法求解模型. 最后通过上海宝钢生产实际数据对所提方法进行了试验, 试验结果显示本文给出的生产调度方法是有效的.
针对冷轧生产线调度问题的复杂性, 将该问题规划为拼卷优化和轧制批量计划编制两个部分. 将拼卷优化问题归结为一个多容器装箱问题, 采用一种新的智能搜索算法——离散微分进化 (DDE) 对该问题进行求解; 对于轧制批量计划编制建立了一种特殊的双旅行商问题模型, 采用基于进化策略和邻域搜索的混合启发式方法求解模型. 最后通过上海宝钢生产实际数据对所提方法进行了试验, 试验结果显示本文给出的生产调度方法是有效的.
2008, 34(5): 574-580.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00574
摘要:
基于模糊树模型, 结合神经网络中的逆向学习和专门化学习, 提出了自适应直接逆控制方法. 首先离线辨识对象的逆模型作为初始的控制器, 然后与对象串联, 用最小均方差 (Least mean square, LMS) 算法在线调节控制器中的线性参数. 本方法辨识得到的逆模型控制器可以减少需要的模糊规则数目, 同时达到较好的跟踪控制效果. 仿真结果表明了方法的有效性.
基于模糊树模型, 结合神经网络中的逆向学习和专门化学习, 提出了自适应直接逆控制方法. 首先离线辨识对象的逆模型作为初始的控制器, 然后与对象串联, 用最小均方差 (Least mean square, LMS) 算法在线调节控制器中的线性参数. 本方法辨识得到的逆模型控制器可以减少需要的模糊规则数目, 同时达到较好的跟踪控制效果. 仿真结果表明了方法的有效性.
2008, 34(5): 581-587.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00581
摘要:
针对模型不完备的混合动态系统故障诊断问题提出了一种粒子滤波算法. 系统未建模动态利用未知故障模式描述, 当存在未知模式时, 常规的粒子滤波器算法存在发散现象. 本文分析了常规粒子滤波器发散的原因, 提取了两个基于粒子集合的统计量: 粒子集的规格化因子 W 以及最大后验概率估计状态的信度 B. 在此基础上设计了检测未知故障模式的阈值逻辑, 即当 W 几乎为0且 B 较小时离散状态为未知故障模式. 在一定假设下从理论上证明了算法的正确性. 通过不完备的非线性混合系统诊断问题验证了算法的有效性.
针对模型不完备的混合动态系统故障诊断问题提出了一种粒子滤波算法. 系统未建模动态利用未知故障模式描述, 当存在未知模式时, 常规的粒子滤波器算法存在发散现象. 本文分析了常规粒子滤波器发散的原因, 提取了两个基于粒子集合的统计量: 粒子集的规格化因子 W 以及最大后验概率估计状态的信度 B. 在此基础上设计了检测未知故障模式的阈值逻辑, 即当 W 几乎为0且 B 较小时离散状态为未知故障模式. 在一定假设下从理论上证明了算法的正确性. 通过不完备的非线性混合系统诊断问题验证了算法的有效性.
2008, 34(5): 588-592.
摘要:
研究了非完整移动机器人群的避障编队问题. 在次优化控制基础上, 通过对每个交互机器人求解指标函数存在耦合的优化问题提出了两种算法. 在终端惩罚项中加入了势场函数并且构造出相应的终端约束集. 关于系统稳定性及安全性进行了讨论. 仿真实例说明了所提算法的可行性.
研究了非完整移动机器人群的避障编队问题. 在次优化控制基础上, 通过对每个交互机器人求解指标函数存在耦合的优化问题提出了两种算法. 在终端惩罚项中加入了势场函数并且构造出相应的终端约束集. 关于系统稳定性及安全性进行了讨论. 仿真实例说明了所提算法的可行性.
2008, 34(5): 593-597.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00593
摘要:
提出了用于人脸表情合成的形变线性拟合方法. 该方法利用人脸图像形变模型线性组合逼近的基本思想, 确定合成表情图像的形状信息和纹理信息, 其步骤简单, 容易实现. 该方法能有效地从中性表情人脸图像合成出具有表情的图像, 并且得到的人脸表情自然、逼真、具有说服力. 更为重要的是, 该方法能从闭着嘴的中性表情人脸图像合成出具有张开嘴露出牙齿效果的人脸表情图像, 克服了当前大多数人脸表情合成方法不能实现这一效果的不足.
提出了用于人脸表情合成的形变线性拟合方法. 该方法利用人脸图像形变模型线性组合逼近的基本思想, 确定合成表情图像的形状信息和纹理信息, 其步骤简单, 容易实现. 该方法能有效地从中性表情人脸图像合成出具有表情的图像, 并且得到的人脸表情自然、逼真、具有说服力. 更为重要的是, 该方法能从闭着嘴的中性表情人脸图像合成出具有张开嘴露出牙齿效果的人脸表情图像, 克服了当前大多数人脸表情合成方法不能实现这一效果的不足.
2008, 34(5): 597-600.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00597
摘要:
为提高二维条码自动检测定位的效率, 提出了一种利用小波多分辨率分析进行 PDF417 二维条码自动检测定位的新方法, 该方法在高频子图基于特征向量利用纹理相似性原理, 采用区域增长法产生二维条码数据区域的候选子区域集合, 然后在低频子图利用二维条码的起始符、终止符及其边界特征对候选子区域进行验证, 最后得到二维条码在图像中的位置. 实验证明该方法能准确定位受到不同污损程度的二维条码图像, 特别在污损程度高的情况下, 该方法具有独特的优势.
为提高二维条码自动检测定位的效率, 提出了一种利用小波多分辨率分析进行 PDF417 二维条码自动检测定位的新方法, 该方法在高频子图基于特征向量利用纹理相似性原理, 采用区域增长法产生二维条码数据区域的候选子区域集合, 然后在低频子图利用二维条码的起始符、终止符及其边界特征对候选子区域进行验证, 最后得到二维条码在图像中的位置. 实验证明该方法能准确定位受到不同污损程度的二维条码图像, 特别在污损程度高的情况下, 该方法具有独特的优势.
2008, 34(5): 601-604.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00601
摘要:
研究了圆形感兴趣区域, 推导了相应的掩码计算公式, 将多级树集合分裂算法 (Set partitioning in hierarchical trees, SPIHT) 加以改进, 得到适用于圆形感兴趣区域的图像压缩算法. 实验结果表明, 本文提出的圆形感兴趣区域掩码计算公式简单实用, 改进后的压缩算法效果明显.
研究了圆形感兴趣区域, 推导了相应的掩码计算公式, 将多级树集合分裂算法 (Set partitioning in hierarchical trees, SPIHT) 加以改进, 得到适用于圆形感兴趣区域的图像压缩算法. 实验结果表明, 本文提出的圆形感兴趣区域掩码计算公式简单实用, 改进后的压缩算法效果明显.
2008, 34(5): 604-608.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00604
摘要:
提出了一种解决车间调度问题的新方法, 该方法将序优化思想融入巢分区算法框架, 采用"序比较"的方法进行算法的局部寻优. "序"的指数收敛性加快了巢分区算法的局部收敛速度, 从而提高了算法整体的优化效率. 最优计算量分配技术则依据在线数据对计算量进行合理的分配, 进一步提高算法的收敛速度和结果的可靠性. 混合算法继承了巢分区算法的全局搜索特性以及序优化的快速收敛性. 用该算法解决标准 Jobshop 调度问题, 并与序优化方法和模拟退火算法进行比较, 发现本文算法在收敛速度与优化质量方面均优于这些算法.
提出了一种解决车间调度问题的新方法, 该方法将序优化思想融入巢分区算法框架, 采用"序比较"的方法进行算法的局部寻优. "序"的指数收敛性加快了巢分区算法的局部收敛速度, 从而提高了算法整体的优化效率. 最优计算量分配技术则依据在线数据对计算量进行合理的分配, 进一步提高算法的收敛速度和结果的可靠性. 混合算法继承了巢分区算法的全局搜索特性以及序优化的快速收敛性. 用该算法解决标准 Jobshop 调度问题, 并与序优化方法和模拟退火算法进行比较, 发现本文算法在收敛速度与优化质量方面均优于这些算法.
2008, 34(5): 609-612.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00609
摘要:
提出了一种多视角运动目标检测与对应算法---基于目标存在概率场的运动目标检测和对应算法. 目标存在概率场是算法的核心, 其融合各视角的信息, 并依据融合结果在空间中检测目标. 目标窗结构是快速计算目标存在概率场的关键, 并给出了一种同时实现目标检测和对应的框架. 实验结果表明该算法具有遮挡处理能力强, 计算复杂度低的优点.
提出了一种多视角运动目标检测与对应算法---基于目标存在概率场的运动目标检测和对应算法. 目标存在概率场是算法的核心, 其融合各视角的信息, 并依据融合结果在空间中检测目标. 目标窗结构是快速计算目标存在概率场的关键, 并给出了一种同时实现目标检测和对应的框架. 实验结果表明该算法具有遮挡处理能力强, 计算复杂度低的优点.
2008, 34(5): 613-616.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2008.00613
摘要:
讨论了线性时滞系统带调节因子的状态反馈控制问题. 减小调节因子时, 所允许的时滞范围将得到扩大. 时滞固定时, 不同的调节因子导致不同的反馈增益, 从而可以通过选取合适的调节因子来优化闭环系统的动态性能. 通过设计调节因子的自适应律, 并将其引入到反馈增益存在的条件中, 得到了实时变化的反馈增益. 与用固定反馈增益所取得的控制效果相比较, 本文方法具有更弱的保守性, 且系统的动态性能更优. 仿真示例验证了本文方法的有效性.
讨论了线性时滞系统带调节因子的状态反馈控制问题. 减小调节因子时, 所允许的时滞范围将得到扩大. 时滞固定时, 不同的调节因子导致不同的反馈增益, 从而可以通过选取合适的调节因子来优化闭环系统的动态性能. 通过设计调节因子的自适应律, 并将其引入到反馈增益存在的条件中, 得到了实时变化的反馈增益. 与用固定反馈增益所取得的控制效果相比较, 本文方法具有更弱的保守性, 且系统的动态性能更优. 仿真示例验证了本文方法的有效性.
