【摘 要】
:
随着通信网络的发展和计算机技术的进步,控制模式开始由传统的点对点模式向网络化模式转变,形成了一种通过共享网络来实现控制器、传感器和估计器等各节点之间信息传输的控制系统—网络化控制系统(Networked Control Systems,NCSs)。目前,虽然针对NCSs的研究已经取得了大量成果,但仍有一些问题没有得到很好的结论。例如怎样解决约束下的最优状态估计问题?如何给出分布式系统中各传感器的信
论文部分内容阅读
随着通信网络的发展和计算机技术的进步,控制模式开始由传统的点对点模式向网络化模式转变,形成了一种通过共享网络来实现控制器、传感器和估计器等各节点之间信息传输的控制系统—网络化控制系统(Networked Control Systems,NCSs)。目前,虽然针对NCSs的研究已经取得了大量成果,但仍有一些问题没有得到很好的结论。例如怎样解决约束下的最优状态估计问题?如何给出分布式系统中各传感器的信息融合策略及一致性算法?等。基于此,本文就NCSs状态估计中存在的模型误差、测量值丢失、量化失真和多传感器信息融合等问题进行了研究,主要研究内容如下:1.针对同时存在随机丢包和模型误差的NCSs,提出了一种鲁棒滚动时域估计方法。首先,在丢包概率、模型误差、传输噪声和系统约束的统一框架下,将NCSs建模为一类参数范数有界不确定系统。然后,基于最小二乘原理,通过求解一个带有随机参数的二次优化问题,得到了误差协方差矩阵的迭代方程。进而基于滚动优化原理,设计了鲁棒估计器。该方法将随机参数应用到时变协方差矩阵的求解中,既保证了估计器的约束处理能力,又得到了系统的最优估计状态。最后,分析了估计器的性能,并通过仿真验证了算法的有效性。2.针对存在随机丢包的分布式NCSs,提出了一种鲁棒分布式滚动时域估计方法。首先,采用输入保持策略将NCSs建模为一类随机参数不确定系统。然后,基于滚动优化原理和标量加权线性最小方差策略,将各传感器节点的性能指标和测量数据进行加权计算,并通过求解一个固定窗口内的二次优化问题,得到了一个局部估计器。该方法得到的估计状态具有局部最优性,无需二次加权,从而避免了传统融合策略中将多个估计结果加权计算时带来的系统稳定性问题,并提高了估计效率。最后,分析了估计器的性能,并通过仿真验证了算法的有效性。3.针对同时存在随机丢包和量化的分布式NCSs,提出了一种鲁棒分布式滚动时域估计方法。假设系统采用的是对数量化器。首先,采用输入保持策略和扇形有界分析法,将NCSs建模为一类参数范数有界不确定系统。然后,基于滚动优化原理和信息融合策略,通过求解一个带有随机参数的最小二次优化问题,得到了一个局部估计器。该方法通过使用一个可选择矩阵来代替误差协方差矩阵,简化了计算过程,进一步提高了估计效率。最后,分析了估计器的性能,并通过仿真验证了算法的有效性。
其他文献
光通信技术和传感技术的发展日新月异。光纤传感技术作为一种新型技术,在医学、航天、工程、物联网等领域产生极为重要的影响。历经几十年的研究和发展,光纤传感技术在理论研究和实际应用等方面已走向成熟,光纤传感器作为这项技术的重要组成,备受各界学者的关注。由于其具备诸多良好的性能如结构紧凑、质量轻小、可远程传输、成本低、抗电磁干扰等,在传感领域有着广阔的应用前景。本文利用细芯光纤、多模光纤和单模光纤,基于S
车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP)是组合优化领域的热点问题之一,具有广泛的应用背景和现实意义。随着客户对服务要求的不断提高,时间窗车辆路径问题(VRP with Time Window,VRPTW)引起了越来越多的重视。本文分别对静态软时间窗车辆路径问题(Static Vehicle Routing Problem with Soft Time Window,S
目前,我国传统制造业处于生产模式转型的重要阶段,逐渐由大批量、流水生产模式向多种类、小批量柔性生产模式转型,对企业实现高效、智能化生产提出了更高的要求,因此,出现了分批调度问题(Scheduling With Lot Streaming Problem,SLSP)。SLSP的研究对车间智能生产具有重要的学术价值和工程意义。结合已有的文献资料,进一步研究了考虑批量流(Lot-Streaming,LS
在钢铁行业中,高炉渣作为高炉炼铁的主要副产物,出炉温度在1500℃左右。工业中常用的水淬法无法实现其高温显热的回收利用,水淬法还会造成环境污染与资源浪费。为解决上述问题,高炉渣机械离心粒化及热回收工艺成为当前研究的热点。为实现高炉渣的资源化回收利用,该工艺要求粒化渣粒的平均粒径小于2mm并实现对离心粒化过程的自适应控制。为满足工艺要求,研究提出了基于神经网络PID的高炉渣离心粒化控制方法,在分析离
本文对具有输入时滞的非线性系统进行了自适应神经网络控制。根据自适应神经网络控制方法、Backstepping设计思路和Lyapunov稳定性理论,在系统具有状态时滞和输入时滞的条件下,设计状态反馈控制器。并考虑了具有输入时滞条件下系统的输出反馈控制方案。主要针对非严格反馈非线性输入时滞系统考虑了控制设计以及闭环稳定性分析问题。利用积分变换和辅助系统方法,给出了两种控制设计方案。具体研究内容如下:1
目前,游泳池溺水检测是基于摄像头的人工监控,这不仅耗费人力、容易漏检、误检,并且受人类情绪和疲劳等因素而影响监控的效果。少数的溺水检测是基于计算机视觉的自动监控,其中具有代表性的算法是背景减除法。但该算法检测速度较慢,只有5fps左右;检查精度较低,只有60%左右。这些问题使得溺水现象无法及时、准确地被检测,导致溺水者无法得到及时救援。针对上述问题,本文用深度学习方法对基于计算机视觉的自动溺水检测
5G技术的兴起,使得智能可穿戴产品在人体健康监测、运动检测以及人机交互等领域扮演越来越重要的角色。作为智能可穿戴产品的重要组成部分,应变传感器在感知外界刺激、获取数据信息方面发挥着重要作用。目前,应变传感器的研究主要致力于工作范围、灵敏度、响应时间以及工作稳定性等性能的提升。纤维基柔性应变传感器因其较大的比表面积、较轻的质量、优良的透气性、优异的柔韧性和可拉伸性及可编织性等特点,引起了研究人员的广
受自然界中群体行为的启发,控制科学领域的学者们开始对非线性多智能体系统进行一致性研究。多智能体实现一致性所用时间是一致性控制问题的评价指标之一。与渐近稳定相比,有限时间稳定不仅使系统在更短的时间内实现控制目标,而且使系统具有更好的鲁棒性和更强的抗干扰能力。本文主要研究非线性多智能体系统的有限时间一致性控制问题和固定时间一致性控制问题。具体内容如下:第一章介绍了多智能体系统一致性问题的国内外研究动态
磁共振成像是一种非侵入式的活体成像技术,拥有对比度高、无辐射等优点。清晰的图像可为临床诊断提供依据。在实际扫描过程中,患者移动、设备噪声等因素会导致图像质量下降。超分辨率重建技术可在不改变硬件设备的条件下提高图像质量,拥有成本低、重建质量高的优点,在医学图像重建领域有着重要的应用与研究价值。本文针对现有超分辨率重建算法的不足展开如下工作:1)为解决重建图像纹理不够清晰、不真实的问题,本文将纹理迁移
随着可穿戴电子设备的日趋普及,通过能与人体发生充分交互作用的纺织品与电敏感材料整合所制成的“电子纺织品”,实现对人体与外界环境之间发生的电力学转换、热湿交换、温度与热量传递、光吸收与发射等物理指标信号进行数字化识别和传输,是传统纺织品向智能化、信息化发展的重要研究课题。其中利用纺织品独特的结构特点制备的应变传感器,更具有实际的应用前景,如对心跳、脉搏、呼吸、发音、肢体动作等生理和运动指标进行监测。