2013年 第39卷 第3期
2013, 39(3): 197-207.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00197
摘要:
有色金属工业发展正面临资源、能源与环境的严重制约, 而有色冶金过程建模与优化是实现有色冶金生产节能降耗减排的关键技术之一. 论文从有色冶金过程的特点出发,首先探讨了有色冶金过程的机理建模、 连续搅拌釜式反应器(Continuous stirred tank reactor, CSTR)模型和智能集成建模的理论与方法,提出了智能集成建模的描述方法, 归纳了模型的集成形式,给出了工业应用上的几类智能集成模型; 然后围绕有色冶金过程工程优化,讨论了操作模式优化、软约束调整满意优化、 多目标智能优化等方法,并阐述了大型湿法炼锌电解过程的综合优化控制技术; 最后探讨了有色冶金过程建模与优化所面临的新挑战.
有色金属工业发展正面临资源、能源与环境的严重制约, 而有色冶金过程建模与优化是实现有色冶金生产节能降耗减排的关键技术之一. 论文从有色冶金过程的特点出发,首先探讨了有色冶金过程的机理建模、 连续搅拌釜式反应器(Continuous stirred tank reactor, CSTR)模型和智能集成建模的理论与方法,提出了智能集成建模的描述方法, 归纳了模型的集成形式,给出了工业应用上的几类智能集成模型; 然后围绕有色冶金过程工程优化,讨论了操作模式优化、软约束调整满意优化、 多目标智能优化等方法,并阐述了大型湿法炼锌电解过程的综合优化控制技术; 最后探讨了有色冶金过程建模与优化所面临的新挑战.
2013, 39(3): 208-221.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00208
摘要:
近年来,一类被称之为脑控的新型控制系统发展迅速, 这是一种基于脑--机接口(Brain-computer interface, BCI)的人机融合控制系统, 也是一种基于人的意念和思维的控制系统. 脑控系统已被成功应用于残疾人的生活辅助、中风病人和损伤肢体的康复训练、 操作员状态的实时监控、游戏娱乐和智能家居等广泛的领域. 本文在简要介绍了脑控的研究背景、基本原理、系统结构和发展概况的基础上, 着重对脑电信号(Electroencephalogram, EEG)模式、控制信号转换算法和应用系统研究等主要问题的研究现状, 进行了较为详细的论述和分析, 并探讨了进一步研究的方向和思路. 最后对脑控的未来发展方向和应用前景进行了分析和展望.
近年来,一类被称之为脑控的新型控制系统发展迅速, 这是一种基于脑--机接口(Brain-computer interface, BCI)的人机融合控制系统, 也是一种基于人的意念和思维的控制系统. 脑控系统已被成功应用于残疾人的生活辅助、中风病人和损伤肢体的康复训练、 操作员状态的实时监控、游戏娱乐和智能家居等广泛的领域. 本文在简要介绍了脑控的研究背景、基本原理、系统结构和发展概况的基础上, 着重对脑电信号(Electroencephalogram, EEG)模式、控制信号转换算法和应用系统研究等主要问题的研究现状, 进行了较为详细的论述和分析, 并探讨了进一步研究的方向和思路. 最后对脑控的未来发展方向和应用前景进行了分析和展望.
2013, 39(3): 222-236.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00222
摘要:
30多年来, 模型预测控制(Model predictive control, MPC)的理论和技术得到了长足的发展, 但面对经济社会迅速发展对约束优化控制提出的不断增长的要求, 现有的模型预测控制理论和技术仍面临着巨大挑战. 本文简要回顾了预测控制理论和工业应用的发展, 分析了现有理论和技术所存在的局限性, 提出需要加强预测控制的科学性、有效性、易用性和非线性研究. 文中简要综述了近年来预测控制研究和应用领域发展的新动向, 并指出了研究大系统、快速系统、低成本系统和非线性系统的预测控制对进一步发展预测控制理论和拓宽其应用范围的意义.
30多年来, 模型预测控制(Model predictive control, MPC)的理论和技术得到了长足的发展, 但面对经济社会迅速发展对约束优化控制提出的不断增长的要求, 现有的模型预测控制理论和技术仍面临着巨大挑战. 本文简要回顾了预测控制理论和工业应用的发展, 分析了现有理论和技术所存在的局限性, 提出需要加强预测控制的科学性、有效性、易用性和非线性研究. 文中简要综述了近年来预测控制研究和应用领域发展的新动向, 并指出了研究大系统、快速系统、低成本系统和非线性系统的预测控制对进一步发展预测控制理论和拓宽其应用范围的意义.
2013, 39(3): 237-243.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00237
摘要:
研究了测量值不带时间戳的网络控制系统的最优状态估计问题. 当最大的随机时滞界是一步滞后时, 对可能存在的乱序测量提出新的测量模型. 基于每一时刻收到的所有测量值的平均值构造估计器以保证不稳定网络控制系统的估计器是线性无偏的及估计误差协方差一致有界, 并通过求解离散黎卡提方程得到估计器增益. 在无偏性及误差协方差一致有界的意义下保证估计器是最优的. 最后给出仿真实例验证了该算法的有效性.
研究了测量值不带时间戳的网络控制系统的最优状态估计问题. 当最大的随机时滞界是一步滞后时, 对可能存在的乱序测量提出新的测量模型. 基于每一时刻收到的所有测量值的平均值构造估计器以保证不稳定网络控制系统的估计器是线性无偏的及估计误差协方差一致有界, 并通过求解离散黎卡提方程得到估计器增益. 在无偏性及误差协方差一致有界的意义下保证估计器是最优的. 最后给出仿真实例验证了该算法的有效性.
2013, 39(3): 244-250.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00244
摘要:
输入信号是自回归模型时,建立了一种基于回归估计误差的仿射投影 (Affine projection using regressive estimated error, AP-REE) 算法的统计模型.在五个假设的条件下,推导出了AP-REE算法迭代方向上权值误差和权值均方误差的递归迭代方程, 分析了AP-REE算法稳定状态的误差.仿真结果表明建立的统计模型与AP-REE算法的仿真结果具有一致性.
输入信号是自回归模型时,建立了一种基于回归估计误差的仿射投影 (Affine projection using regressive estimated error, AP-REE) 算法的统计模型.在五个假设的条件下,推导出了AP-REE算法迭代方向上权值误差和权值均方误差的递归迭代方程, 分析了AP-REE算法稳定状态的误差.仿真结果表明建立的统计模型与AP-REE算法的仿真结果具有一致性.
2013, 39(3): 251-262.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00251
摘要:
提出能够实现期望误差轨迹完全跟踪的迭代学习控制系统设计方法, 旨在放宽常规迭代学习控制方法的初始定位条件, 在每次迭代时允许初值定位在任意位置. 这种方法对于预先给定的期望误差轨迹, 经迭代学习, 使得实际跟踪误差收敛于预定的误差轨迹, 这样, 预设的误差轨迹即最终形成的误差轨迹. 针对常参数、时变参数以及复合参数三种情形, 分别采用类Lyapunov方法设计迭代学习控制系统. 所设计的未含/含限幅作用的参数学习律, 能够使得跟踪误差轨迹在整个作业区间上与预定轨迹完全吻合, 并保证系统中所有信号的有界性. 给出的仿真结果表明所提方法的有效性.
提出能够实现期望误差轨迹完全跟踪的迭代学习控制系统设计方法, 旨在放宽常规迭代学习控制方法的初始定位条件, 在每次迭代时允许初值定位在任意位置. 这种方法对于预先给定的期望误差轨迹, 经迭代学习, 使得实际跟踪误差收敛于预定的误差轨迹, 这样, 预设的误差轨迹即最终形成的误差轨迹. 针对常参数、时变参数以及复合参数三种情形, 分别采用类Lyapunov方法设计迭代学习控制系统. 所设计的未含/含限幅作用的参数学习律, 能够使得跟踪误差轨迹在整个作业区间上与预定轨迹完全吻合, 并保证系统中所有信号的有界性. 给出的仿真结果表明所提方法的有效性.
2013, 39(3): 263-271.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2012.00263
摘要:
零部件的联合更换是通过协调不同零部件的更换决策使其尽可能共享资源以节约费用的优化问题. 这类随机组合策略优化问题在实际中大量存在,对生产生活的经济性起着重要影响. 由于随机因素和组合效应,其有限阶段的策略求解非常困难. 本文针对飞机引擎维护中的零部件联合更换问题,利用问题中随机耦合约束的特征, 给出了一个可分解的模型及相应的分解协调方法机会性Lagrangian松弛(Opportunistic Lagrangian relaxation, OLR). 与现有的两种利用先验最优策略规则的方法相比, OLR方法可在无先验知识的情况下直接得到更佳的协调效果.
零部件的联合更换是通过协调不同零部件的更换决策使其尽可能共享资源以节约费用的优化问题. 这类随机组合策略优化问题在实际中大量存在,对生产生活的经济性起着重要影响. 由于随机因素和组合效应,其有限阶段的策略求解非常困难. 本文针对飞机引擎维护中的零部件联合更换问题,利用问题中随机耦合约束的特征, 给出了一个可分解的模型及相应的分解协调方法机会性Lagrangian松弛(Opportunistic Lagrangian relaxation, OLR). 与现有的两种利用先验最优策略规则的方法相比, OLR方法可在无先验知识的情况下直接得到更佳的协调效果.
2013, 39(3): 272-284.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00272
摘要:
支持向量回归(Support vector regression, SVR)的学习性能及泛化性能取决于参数设置.在常规方法中,这些参数以固定值形式参与运算,而当面对复杂分布的数据集时, 可能无法挑选出一组能够胜任各种分布情况的参数,参数设置需要在过拟合和欠拟合之间进行取舍. 因此,本文提出一种能够根据样本分布进行参数自我调整的柔性支持向量回归算法(Flexible support vector regression, F-SVR).该算法根据样本分布的复杂度,将训练样本划分为多个区域,在训练过程中, F-SVR为不同 区域设置不同的训练参数,有效避免了过拟合与欠拟合.本文首先采用一组人工数据对所提算法有效性进行验证,在实验中, F-SVR在 保持学习能力的同时,具备较传统方法更优秀的泛化性能.最后,本文将该算法运用至高频电源故障的实际检测,效果良好.
支持向量回归(Support vector regression, SVR)的学习性能及泛化性能取决于参数设置.在常规方法中,这些参数以固定值形式参与运算,而当面对复杂分布的数据集时, 可能无法挑选出一组能够胜任各种分布情况的参数,参数设置需要在过拟合和欠拟合之间进行取舍. 因此,本文提出一种能够根据样本分布进行参数自我调整的柔性支持向量回归算法(Flexible support vector regression, F-SVR).该算法根据样本分布的复杂度,将训练样本划分为多个区域,在训练过程中, F-SVR为不同 区域设置不同的训练参数,有效避免了过拟合与欠拟合.本文首先采用一组人工数据对所提算法有效性进行验证,在实验中, F-SVR在 保持学习能力的同时,具备较传统方法更优秀的泛化性能.最后,本文将该算法运用至高频电源故障的实际检测,效果良好.
2013, 39(3): 285-292.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00285
摘要:
针对欠驱动刚体航天器机动控制问题,应用广义逆方法设计了姿态机动控制器. 首先将三轴稳定欠驱动航天器动力学和运动学系统分解为三个子系统, 应用微分几何理论将欠驱动航天器子系统转化为逐点线性形式, 并设计了欠驱动航天器子系统渐近稳定控制器,进一步引入了动态尺度广义逆和摄动零控制向量, 实现了对另外两轴的控制.设计的广义逆姿态控制器保证了整个系统的渐近稳定性, 达到了控制要求. 数值仿真实验结果表明了所设计控制律的有效性.
针对欠驱动刚体航天器机动控制问题,应用广义逆方法设计了姿态机动控制器. 首先将三轴稳定欠驱动航天器动力学和运动学系统分解为三个子系统, 应用微分几何理论将欠驱动航天器子系统转化为逐点线性形式, 并设计了欠驱动航天器子系统渐近稳定控制器,进一步引入了动态尺度广义逆和摄动零控制向量, 实现了对另外两轴的控制.设计的广义逆姿态控制器保证了整个系统的渐近稳定性, 达到了控制要求. 数值仿真实验结果表明了所设计控制律的有效性.
