关键词： 无人值守   快速定量装车   智能控制   煤矿自动化  

摘要： 本文针对煤矿快速装车系统存在的人工操作效率低、劳动强度大、计量精度不足等问题，提出了一种基于无人值守技术的快速定量装车站控制系统。该系统集成了称重控制、装车机控制、物料识别与定位、数据管理与监控等模块，实现了快速、精确、安全、高效的煤矿装车作业，通过先进的传感技术、智能控制算法和信息化管理手段，实现了装车作业的全流程自动化和精细化管理。仿真实验结果表明，所设计的控制系统能够显著提升装车效率和计量精度，降低人工劳动强度和成本。本文研究为实现煤矿装车作业的无人化和智能化提供了可行的技术方案。

关键词： 同步   超图   切换拓扑识别   自适应控制  

摘要： 随着网络科学的不断发展,人们发现传统网络很难描述社会、生物、技术等领域中的群体相互作用,因此,高阶网络成为复杂网络领域的新前沿.与传统网络不同,高阶网络不仅拥有点对点的连接,还有由超边表示的群体连接,其中超图是高阶网络中的典型代表之一.超图的拓扑结构不仅在很大程度上决定了网络的动力学行为和功能,而且在网络的研究过程中起着至关重要的作用.然而,许多实际网络的拓扑结构往往是未知的或者难以探测的,外界通常只能探测到网络节点随时间的动力学演化信息.因此,如何通过已知的信息识别出超图的拓扑结构,这有着重要的理论研究意义和实际应用价值. 近年来,拓扑结构的识别已经成为网络科学中一个非常重要的研究课题.基于同步理论的复杂网络拓扑识别取得了许多研究成果.然而,经典的拓扑识别方法长期存在着一个难以解决的问题,即网络内同步会打破函数组的线性无关性,从而致使拓扑识别失败.本文主要从解决超图同步的角度出发,研究可以精确识别超图拓扑结构的方法,并探索判别函数组线性无关的有效方法.为此,本文以多链路超图和具有切换结构的超图为对象,开展拓扑识别研究.主要研究内容如下: 1.研究多链路超图的拓扑结构识别问题.首先,构建多链路和超图构成的模型,其次,构造一个由孤立节点构成的辅助网络.然后,设计自适应控制,同时,本文提出一种新的且容易验证的线性无关性条件,并且利用这个条件和Lyapunov稳定性理论,得到成功实现多链路超图拓扑识别的充分条件.最后,通过数值模拟验证理论结果的正确性,并且还论述了线性无关性对于成功识别多链路超图的必要性. 2.研究具有切换结构的超图拓扑识别问题.为了成功识别切换超图的拓扑结构,利用第三章给出的新线性无关性条件,基于矩阵理论和Lyapunov稳定性理论,得到成功实现切换超图拓扑识别的充分条件.最后通过数值模拟验证了理论的正确性.

关键词： 人工智能  

ISBN: (纸本)9787302660361

摘要： 本书内容包括：第一章，阿尔法零、离线训练和在线学习。第二章，确定性和随机的动态规划。第三章，强化学习的抽象视角。第四章，线性二次型情形——例证。第五章，自适应和模型预测控制。第六章，有限时段确定性问题——离散优化等。

关键词： 智能控制  

ISBN: (纸本)9787522623832

摘要： 本书介绍了智能控制的基本原理及其应用，涉及智能控制概述、基于知识的智能控制、基于数据的智能控制、智能控制的算法与编程、智能控制的计算能力和智能控制的应用等内容。绪论介绍智能控制的产生、作用和发展，叙述智能控制的定义、特点与一般结构，探讨智能控制的学科结构理论、学科体系与系统分类。第1篇“基于知识的智能控制”介绍递阶控制、专家控制和模糊控制。第2篇“基于数据的智能控制”介绍神经控制、进化控制、网络控制。第3篇“知识与数据复合智能控制”介绍学习控制、复合智能控制。第4篇“智能控制的算法与算力”介绍智能控制算法与编程、智能控制的算力及架构和智能控制的发展简史与展望。

关键词： 网联自主车辆   网络攻击   事件触发控制   滑模控制   自适应控制  

摘要： 网联自主车辆系统作为智能交通系统的重要组成部分,采用先进的网络通信及控制技术,旨在实现车辆间协同行驶,提升系统的整体性能,减少燃油能耗等。通常车辆间通过车辆自组织网络实现通信。然而,车辆自组织网络易受到网络攻击,这会对车辆的感知,通信和控制产生消极影响。因此,为实现网联自主车辆安全稳定运行,本论文针对网联自主车辆在网络攻击及状态不可测、同时存在传感器和执行器联合攻击、及多种类型网络攻击等复杂情况下的队列协同控制问题,以自适应技术、神经网络为辅助,提出了解决网联自主车辆在网络攻击下的稳定性、队列稳定性、成本性能、攻击估计、自适应控制及事件触发控制等一系列问题的方法。主要工作概括如下: 1.研究了在拒绝服务攻击下的加速度不可测网联车辆队列滑模控制问题。考虑系统二次型成本性能要求,利用降阶观测器估计相邻车辆间的相对加速度,采用随机变化的通信状态建模攻击,并建立了包含滑动模态、状态估计误差的增广系统模型。提出了基于观测器的弹性滑模控制器,实现了网联自主车辆系统轨迹在拒绝服务攻击下有限时间到达一个滑模有界域,获得了保证系统渐近稳定、输入-状态队列稳定、二次型成本性能要求的充分条件及系统运行的成本上界,并给出了控制器参数和观测器参数的统一计算算法。 2.研究了欺骗攻击下的网联车辆队列最优滑模控制问题。考虑一组同时存在未知非线性、外部干扰、测量噪声及传感器数据受欺骗攻击的网联车辆,设计状态观测器估计系统状态,并基于状态估计信息利用神经网络技术逼近未知非线性项。基于神经网络近似和观测信息提出分散滑模控制方法,进一步结合基于自适应动态规划的迭代策略和滑模动力学,实现网联车辆的自适应最优控制,最小化预定义的成本函数。在所设计的滑模控制方案下,车辆状态估计误差及神经网络权重估计误差是一致最终有界的,网联车辆队列稳定性得以保证,并且更新滑模控制方案保证了每个滑模面的可达性。 3.研究了联合攻击下的网联车辆队列自适应滑模控制问题。考虑车辆传感器和执行器同时受到欺骗攻击,构造包含联合攻击估计信息的状态观测器估计系统状态,并设计对传感器攻击和执行器攻击信号估计的自适应律,建立了包含滑动模态、状态估计误差及攻击估计误差的增广系统模型。提出一种基于观测信息和攻击估计的自适应滑模控制器,实现了系统轨迹在传感器和执行器联合攻击下有限时间到达一个滑模有界域,给出了保证闭环系统渐近稳定及输入-状态队列稳定的充分条件并协同设计了控制器参数和观测器参数。 4.研究了在网络攻击下的网联车辆队列动态事件触发控制问题。首先,考虑单一类型攻击,利用观测器技术估计系统状态,并分别在传感器-观测器,观测器-控制器引入动态事件触发机制,利用自适应技术设计未知攻击界限估计的自适应律,并建立了包含滑动模态、状态估计误差及攻击估计误差的增广系统模型。提出基于观测信息及双信道动态事件触发机制的自适应滑模控制器,实现了系统状态轨迹在网络攻击和双信道动态事件触发机制下有限时间到达一个滑模有界域,给出了保证该系统渐近稳定及输入-状态队列稳定的充分条件并协同设计了控制器增益和观测器增益。其次,考虑多种类型网络攻击,包括非周期拒绝服务攻击和欺骗攻击,建立在这两种攻击下的二阶网联车辆数学模型,设计与攻击相关的事件触发机制及分布式控制器,获得了网联车辆渐近稳定的拒绝服务攻击频率上限、攻击时长上限、控制器增益条件和队列稳定性条件,同时避免了“芝诺”行为。

关键词： 赤铁矿  

ISBN: (纸本)9787576714838

摘要： 本书着眼典型选矿厂“赤铁矿提质降杂改造工程”项目, 以将精矿品位和尾矿品位控制在目标范围内的同时, 尽可能提高精矿品位, 降低尾矿品位为目标, 开展了赤铁矿混合选别全流程智能控制系统的研究, 提出了赤铁矿混合选别过程智能控制方法, 设计了控制系统软、硬件结构, 开发了实现上述控制方法的智能控制系统软件。在此基础上, 将该控制系统成功应用国内某选矿厂, 取得了显著的应用效果。

关键词： 四旋翼   自适应控制   分数阶滑模控制   输入饱和  

摘要： 四旋翼无人机在农业、工业、国防等领域都得到广泛应用,这得益于其机械结构简单和维护成本低的特点。然而,四旋翼无人机本身系统较为复杂,具有欠驱动、强耦合、对扰动敏感的特点,这导致无人机的控制非常具有挑战性。因此,实现四旋翼无人机的高精度控制仍然是一个难题。为了解决这个问题,本文将分数阶微积分理论引入传统滑模控制算法中,并对由此形成的分数阶滑模控制理论展开研究。通过研究这一理论,可为实现四旋翼无人机的高精度控制提供新的思路和方法。具体研究工作如下: (1)针对存在外界风扰的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,本文设计了一种分数阶supertwisting滑模控制方法。本文采用双闭环控制理论,将四旋翼无人机系统解耦为位置子系统和姿态子系统;其次,在滑模面中引入了分数阶微分积分算子提高系统的控制精度和抗干扰性;最后,利用super-twisting算法设计出滑模控制器,可在消除系统抖振的同时实现全局有限时间收敛。 (2)针对存在内部模型不确定、外界风扰的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,本文设计了一种自适应分数阶递推滑模控制方法。在双闭环控制策略的基础上设计分数阶递推滑模面,并采用自适应增益调整法来估计模型不确定和外界扰动的未知上界,以保证系统状态能够到达所设计的滑模面。 (3)针对存在内部模型不确定、外界风扰和执行器输入饱和影响的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,本文设计了一种自适应分数阶抗饱和滑模控制方法。首先,设计分数阶非奇异终端滑模面,并采取自适应增益调整法估计模型不确定和扰动的未知上界,用未知上界的估计值代替实际值。然后针对四旋翼无人机在执行任务时出现的输入饱和问题,采取构造辅助动态系统来补偿输入饱和的影响,实现了系统的快速收敛、奇异避免和抖振的抑制。

关键词： VRV余热回收中央空调   PID控制   深度确定性策略梯度算法   模糊控制   嵌入式系统  

摘要： 变冷媒流量(Variable Refrigerant Volume,VRV)余热回收中央空调是将冷凝器余热回收技术应用在中央空调中的新型空调,它综合能源利用率高。蒸发器过热度的控制是影响中央空调效率和安全运行的关键因素,由于增加了余热回收环节,使蒸发器热交换具有非线性、不确定性和时变性的特点。因此,对位置分散、数量多的蒸发器过热度精准控制,是提高VRV中央空调的能效比和安全运行的关键,它对于提高能源综合利用率具有重要意义。本文针对VRV余热回收中央空调开发了云-端架构的智能控制器,为此展开如下的主要研究工作: 首先,分析了VRV余热回收中央空调系统运行机理和特点,并对VRV余热回收空调系统建立了工程化模型。 其次,针对蒸发器数量多且分散,过热度控制具有非线性、不确定性及时变性等特点,设计了基于云-端架构的控制系统。云端通过深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)算法,在线优化PID参数,解决了余热回收工作时水冷和风冷工作模式变化,控制效率不好的问题;端侧控制器采用PID与模糊前馈补偿控制方式,它通过PID控制电子膨胀阀实现蒸发器过热度的控制,针对不同房间负荷变化相互耦合影响,设计基于模糊控制的前馈补偿器,通过各房间冷媒总体地变化和变化率,补偿控制器输出,实现解耦控制效果。仿真验证表明,在余热回收冷凝模式、风冷模式及房屋空间负荷变化等情况,模糊前馈补偿的DDPG-PID控制器都取得了很好地控制效果。 然后,在上述蒸发器过热度控制策略的基础上,开发了VRV余热回收中央空调嵌入式控制系统,基于STM32设计VRV中央空调端侧硬件电路,完成了最小系统、数字接口驱动、模拟接口变换与放大、通讯、电源等电路设计,并制成PCB板,并基于Free RTOS设计了软件框架,完成了控制策略、采集与驱动、信号处理等嵌入式软件。 最终,基于MATLAB模拟云端优化控制器参数与基于STM32的端侧嵌入式系统构成VRV中央空调控制器。在带余热回收VRV中央空调实物模型上进行测试,结果表明,空调在各种冷凝模型及不同房间负荷变化下,都取得了较好地控制效果。

关键词： 全向轮   二维传送   位姿识别   姿态调整   自适应控制  

摘要： 线性传送带作为传统端到端的货物传送工具,存在路线固定、方向限定、无姿态调整、出现故障全部停工等诟病,难以适应现阶段的灵活物流需求。为改进和填补线性传送带实际应用中存在的缺陷和空白,脱离人工干预,本文设计并实现了一种具有货箱姿态自适应调整的二维传送平台。 二维传送平台由框架、二维传送平面和深度相机三部分构成。框架起稳固支撑作用。二维传送平面是货箱传送和调整的实际执行部分,依据全向轮转动摩擦带动货箱跟随移动为原理实现,为增强其实用性和适用性,对其进行了模块化,并巧妙排布了全向轮。每个模块配设统一的模块控制单元,通过对编码器输入端口和PWM输出端口扩展实现多电机的驱动,并通过CAN通信实现二维传送平面的整体群控。 深度相机用于识别货箱位置和角度,是实现货箱自适应调整的重要参照,对二维传送平面的运行过程起指导作用。为获取准确位姿数据,本文设计并实现了多种矩形货箱位姿识别算法。其中,基于图像的方法是使用YOLOv5识别位置结合霍夫直线检测最长边缘特征获得角度;基于点云的方法使用滤波直接获得货箱位置结合边缘拟合或计算包围盒获得角度。提出了图像与点云相融合的货箱位姿识别算法,在深度相机数据对齐条件下,将货箱点云AABB范围作为图像ROI,图像霍夫变换提取峰值点通过RANSAC点云边缘拟合验证和筛选后,再与点云OBB进行比较融合。该算法不需要深度学习和配准,实现了图像与点云的优势互补,对矩形箱体泛化能力强,在与加速度传感器的对照试验中,验证其精确性。 运动学分析为货箱姿态自适应调整提供了理论基础,制定了以直线传送为主,旋转调整为辅的工作模式。设计了“距离与邻近性”的工作方式,避免电机空转,在此基础上,采用了自校正控制方式,对货箱姿态进行自适应调整,并通过ROS平台实现。在实验样机自适应矫正过程中,货箱角度变化也是稳定的。与现有物流传送方式相比,本文研制的二维传送平台,复杂度低、识别精确、灵活性高、适用范围广泛。