基于变化速率的单变量报警系统设计

报警系统是现代工业安全运行的重要组成部分,其作用是检测工业信号的异常状态,以便操作人员能及时处理系统的异常运行状况。传统的单变量报警系统大多通过监测模拟信号的幅值变化来判断系统是否发生异常,当信号幅值超出报警阈值则触发报警。目前工业中有部分信号,明显需要根据变化速率来判断系统发生异常,因此,设计了一种新的报警系统——速率报警器,通过判断分布稳定的历史变化速率样本集合来确定速率信号的报警阈值,利用基于时间序列的分段线性表示法计算过程信号的变化速率并判断系统是否发生异常,提高了报警系统的性能,使用数据仿真和工业案例验证该方法的有效性。     

基于工业控制模型的非参数CUSUM入侵检测方法

为解决日趋严重的工业控制系统(industrial control system,ICS)信息安全问题,提出一种针对工业控制网络的非参数累积和(cumulative sum,CUSUM)入侵检测方法.利用ICS输入决定输出的特性,建立ICS的数学模型预测系统的输出,一旦控制系统的传感器遭受攻击,实际输出信号将发生改变.在每个时刻,计算工业控制模型的预测输出与传感器测量信号的差值,形成基于时间的统计序列,采用非参数CUSUM算法,实现在线检测入侵并报警.仿真检测实验证明,该方法具有良好的实时性和低误报率.选择适当的非参数CUSUM算法参数τ和β,该入侵检测方法不但能在攻击对控制系统造成实质伤害前检测出攻击,还对监测ICS中的误操作有一定帮助.     

复合火灾信号的一种模糊处理方法

提出了一种处理复合火灾传感器信号的模糊方法．首先提取传感器输出的烟雾和温度信号特征，包括幅度、持续时间和变化量等，然后通过适当的隶属函数模糊化，再由模糊语言规则推理得到有烟明火、无烟明火、阴燃火和非火灾的判决结果，最后利用质量中心法去模糊得到系统的火灾报警／非报警输出．实验表明，这种方法能够有效地探测试验火，并能克服干扰、减少误报警．     

复合火灾信号的一种模糊处理方法

提出了一种处理复合火灾传感器信号的模糊方法，首先提取传感器输出的烟雾和温度信号特征，包括幅度，持续时间和变化量等，然后通过适当的隶属函数模糊化，再由模糊语语文规则推理得到有烟明火、无烟明火、阴燃火和非火灾的判决结果，最后利用质量中心法去模糊得到系统的火灾报警／非报警输出，实验表明，这种方法能够有效地探测试验火，并能克服干扰，减少误报警。     

遭受执行器攻击的工控系统输出反馈滑模控制

针对工业控制系统存在测量噪声及外界执行器攻击问题,提出一种基于无偏状态估计的输出反馈离散滑模控制方法。在执行器攻击存在的情况下,构造等效滑模控制律。由于攻击信号与系统状态未知,通过引入无偏状态观测器从遭受噪声干扰的传感测量数据中获得系统真实状态的最小方差无偏估计量。在此基础上,利用一步延时攻击估计得到攻击信号的近似估计值,使所设计的鲁棒滑模控制律得以实现。给出了在此控制律作用下滑模面的收敛性分析及闭环系统最终有界稳定的证明。数值仿真实验结果验证了面向执行器攻击的无偏状态估计器的有效性,也表明与传统滑模控制方法相比,提出的输出反馈滑模控制方法对执行器攻击具有更强的抑制力,能够有效提高系统的鲁棒性能。     

基于直线型Sagnac的光纤周界安防系统设计

变电站安防系统的建设对保证整个电力系统安全运行有着重要作用,为了推进变电站无人值守化的进程,提高电力系统供电的可靠性,设计了一种基于直线型Sagnac的光纤周界安防系统,并对光纤振动信号的检测方法进行了详细论证,提出了基于多域特征的动态阈值端点检测算法,从时域、频域和小波域提取振动信号的特征进行判断,实时更新特征阈值,通过三级判定算法提高系统对入侵事件的检测效果.将光纤安防系统与视屏监控系统、微信报警系统和声光报警系统结合,可对无人值守的变电站进行全天候、多技术手段融合的立体防护.     

基于免疫算法的智能抗干扰方法

通过对瓦斯监控系统干扰问题的分析,提出一种基于免疫算法的智能化抗冲击干扰方法。为了提高干扰信号的识别准确性,提取出免疫疫苗,用于识别干扰信号。根据正常信号平稳变化的特性,对检测到的受冲击干扰信号处利用总有界变化模型进行平滑处理,滤除冲击干扰信号。仿真实验结果表明,该方法可以有效滤除干扰冲击信号,提高监控系统报警准确性。     

基于LS-SVM软传感器的容错控制方法及应用

针对一类非线性系统中传感器卡死、恒增益和恒偏差失效等易发故障,考虑控制系统多存在耦合、非线性、时变、滞后等难以建立精确的解析模型,基于数据驱动技术提出一种软传感器容错控制方法.基于LS-SVM构建了系统软传感器,并利用软传感器的预测输出与实际传感器输出之差获取残差信号;采用SPRT算法进行故障检测,当传感器发生故障时,用LS-SVM软传感器预测输出代替物理传感器的实际输出,从而以软闭环方式实现对传感器故障的容错控制.将所提出的方法应用于一阶水箱液位控制系统,实验结果表明,基于LS-SVM软传感器与SPRT的结合能够可靠及时检测非线性系统中各类传感器故障,而借助于软闭环切换还可对传感器故障实现安全容错.     

大型烧结机整粒自动控制系统的实现

400m2烧结机是济钢近年来兴建的重点工程项目。其中的整粒系统采用了较为新颖的控制方法,通过AB公司的Controllogix5563 PLC实现了工艺流程监控、故障诊断、报警及记录、过程趋势归档等功能。本文系统阐述了整粒控制系统的构架以及控制思路,为同类项目的建设提供了良好的借鉴作用。     

人体红外传感器在楼梯间灯光控制系统中的应用

常规的楼梯间灯光控制系统采用声控原件和光敏电阻作为传感器,当夜晚外界有噪声时开启照明．系统很容易受到外界干扰而误动作,造成电能浪费．本文设计的楼梯间灯光控制系统由监控单元和控制单元两部分组成．监控单元通过光敏电阻和人体红外传感器,检测楼梯问内的照度和人员情况,将检测到的信息进行处理后发送“开”或“关”信号给灯光控制单元．灯光控制单元接收到开关信号后,打开或关闭LED照明灯．采用这种方案,提高了灯光控制的准确率,不易受环境噪声干扰,起到了节约能源的作用．     

基于数据过滤的化工过程重复报警处理策略

在化工过程报警系统中,错误或无效报警的过多出现给操作员正常操作带来了严重干扰。而重复报警又是错误或无效报警中最常见的表现形式,减少重复报警对于化工装置正常运行具有重要意义。该文在报警自动抑制的基础上,引入了基于数据过滤的报警限最优化设计,提出了基于数据过滤的报警自动抑制策略来处理重复报警。报警自动抑制与数据过滤的结合,解决了长时间抑制可能导致的信息缺失问题。算例数据分析结果验证了该方法的可用性。     

火灾自动探测的复合偏置滤波算法

提出了火灾探测的单信号偏置滤波算法和处理多传感器或复合传感器信号的复合偏置滤波算法,它可以应用单个火灾信号或综合两种信号特征计算信号超过预定门限的持续时间,有效地克服了干扰信号的影响,提高了火灾探测灵敏度和抗干扰性能．     

可变窗信号趋势算法及其应用于火灾自动探测

提出了计算窗可变的趋势算法，并将该算法应用于火灾自动探测．测试结果表明，它能及时检测出标准试验火源并极大地降低了误报警率．     

Nonlinear control for a class of hydraulic servo system

The dynamics of hydraulic systems are highly nonlinear and the system may be subjected to non-smooth and discontinuous nonlinearities due to directional change of valve opening, friction, etc. Aside from the nonlinear nature of hydraulic dynamics, hydraulic servo systems also have large extent of model uncertainties. To address these challenging issues, a robust state-feedback controller is designed by employing backstepping design technique such that the system output tracks a given signal arbitrarily well, and all signals in the closed-loop system remain bounded. Moreover, a relevant disturbance attenuation inequality is satisfied by the closed-loop signals. Compared with previously proposed robust controllers, this paper's robust controller based on backstepping recursive design method is easier to design, and is more suitable for implementation.     

一类非线性离散系统的神经网络自适应控制

针对一类控制方向未知的单输入单输出非线性离散系统,将常规增量式数字PID控制器与自适应神经网络控制项相结合,提出了一种能够保证闭环系统稳定的自适应神经网络控制方法.常规PID控制器用来保证近似线性系统的稳定,自适应神经网络项用来处理非线性项对闭环系统的影响.在神经网络权值修正律中引入离散Nussbaum增益来解决被控系统控制方向未知的问题.证明了闭环系统的所有信号有界,且跟踪误差收敛于紧集,并通过仿真验证了所提方法的有效性.     

基于神经元网络的电力系统故障处理器

本文利用神经元网络模型中的反向传播算法,对某电力系统中的某厂站,建立了BP模型,以进行故障分析处理.该神经元处理器采用C语言编译,在IBM/PC/AT机上运行良好.实验结果证明:神经元网络法在用于故障分析时具有快速并行处理、模糊判断、自学习等优点,是一种可行的方法.     

斜度探测器及其在火灾自动探测中的应用

介绍的斜度探测器，能够检测信号变化后的斜率大小，有效地识别出阶跃信号的变化．其斜率判断采用了模糊逻辑方法，使输出信号更加接近实际情况．该探测器与信号检测的趋势算法相结合，可应用于火灾自动探测     

水泥工业低成本集散控制系统研制

利用工业计算机、PLC等设备，结合水泥工业的工艺特点及控制要求，用集成的方法研制了一套适合于水泥生产过程及流程工业的低造价的集散控制系统及开发平台。系统具有功能强、可靠性高和扩展性好、容易维护等特点，实用证明了系统的有效性。     

一类非线性系统的全局自适应输出跟踪控制

研究一类具有不可控不稳定线性化和未知线性化参数的非线性系统的全局自适应控制·控制目标是设计一种鲁棒自适应非线性状态反馈控制器,实现系统的全局实用输出跟踪·应用Lyapunov稳定性理论和修正的自适应增加幂积分方法,给出了一个系统化的设计程序,递推设计了一种非线性自适应光滑状态反馈控制器·该控制器能保证跟踪误差充分小,且闭环系统所有信号全局有界·仿真结果表明该控制器是可行的并且是有效的·