模糊逻辑控制软件开发平台PopFuzzy2.0及其应用

介绍已开发成功的“模糊逻辑控制软件开发工具PopFuzzy2.0”的主要功能。在该软件平台上可以方便地定义、调试和仿真一个复杂的模糊控制系统。通过一个典型模糊逻辑控制器的例子———倒单摆平衡系统的开发过程和实验,证明了该平台应用的有效性。     

基于PC机平台的预测控制软件包开发与应用

讨论了基于通常使用的PC机平台的实用预测控制软件的开发,该软件具有系统仿真和实时控制两大功能.系统仿真功能实现了对预测控制系统的综合仿真,包括结构扰动、随机扰动对系统的影响和控制器参数调整的作用等,并可对预测控制的作用机理进行仿真分析.实时控制功能能够实现有约束多变量预测控制算法的在线实施问题.开发并实现了该系统模型辨识与预测、多变量预测控制算法及约束处理等模块,可实现对过程控制对象的实时控制.此外,修改了经典DMC算法的移位阵,使之能够直接控制带有接分环节的不稳定对象.实时控制时,结合系统仿真功能和实时控制功能,首先辨识出模型参数,然后离线仿真,选取理想的控制参数,并将这些参数应用于实时控制中.     

基于能耗感知的虚拟机迁移管理软件

【目的】在云计算环境中,通过虚拟机在线迁移可以实现服务器的节能优化。【方法】对多种虚拟机迁移模型进行综合分析,研发一个虚拟机在线迁移管理软件,实现云环境的监控与虚拟机迁移模拟,并采用cloudsim作为云仿真平台对虚拟机在线迁移管理软件(Energy-aware Live-migration of Virtual Machine Manager Software,ELVMan)的应用进行测试。【结果】该软件可有效指导降低能源损耗。【结论】通过该软件可以为现实的云环境集群选择最优的迁移策略,达到最大化节能。     

模型预测控制(MPC)系统仿真软件开发与实现

介绍了基于PC机平台的模型预测控制(MPC)系统仿真软件的开发与实现过程。该软件包含MAC、IMAC、DMC、DDMC和GPC五种预测控制算法，可以用不同的方法实现对预测控制系统的综合性仿真，包括扰动对系统性能的影响以及控制器参数调整的作用等。利用该软件可对模型预测控制系统的作用机理做进一步仿真分析，并有助于定性分析各种算法中设计参数对系统性能的影响以及不同算法之间的区别。     

嵌入式软件自动代码生成和代码整合方法研究

嵌入式软件代码自动生成的开发方法正在逐步取代手工编程,但是自动代码生成工具只对少数微控制器提供了完整支持,使这种方法的普及应用受到了很大的局限。笔者通过对Sim-ulink/Stateflow及RTWEC(实时工作间嵌入式代码生成器)工具软件的分析研究,提出了一种代码自动生成和代码整合的方法。通过构建基于Simulink的仿真模型,可自动生成优化的嵌入式实时仿真代码、在线调整模型参数并监视仿真数据。本方法对于使用任意型号微控制器的嵌入式软件开发都将适用,并且通过在汽车电动天窗控制软件开发实例中的应用,表明这种方法可行且易于实施。     

基于作动器故障的整车主动悬架容错控制

针对7自由度整车模型中主动悬架作动器增益变化故障,基于控制律重组提出一种主动容错控制方法。建立主动悬架7自由度整车模型和故障悬架模型。设计鲁棒观测器,获得输出残差,实现主动悬架故障检测和作动器故障增益在线诊断。在LQG控制器和在线诊断基础上,基于控制律重组调整LQG控制律设计容错控制器,实现故障悬架主动容错控制。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于控制律重组的主动容错控制能使汽车故障悬架舒适性指标经0.5~2 s时滞逐渐恢复至与无故障主动悬架性能相接近水平,消除作动器故障影响,提高整车悬架控制可靠性。     

基于多模型在线辨识的滑模变结构控制

为了改善复杂非线性系统中传统滑模变结构控制系统的控制效果,提出了一种将多模型在线建模与滑模变结构控制结合的方案.首先,根据输入输出数据利用在线数据聚类的方法建立多个局部模型,实时对局部模型进行更新,并通过加权综合获得非线性系统的在线辨识模型;然后,针对系统的辨识模型设计基于趋近律的滑模变结构控制器.仿真结果表明,控制方案对系统模型的不确定性具有良好的鲁棒性.     

冷轧过程热滑伤缺陷预报与控制软件

在实验室对SUS430不锈钢进行了冷轧润滑实验研究,建立了变形区油膜厚度数学模型.根据统计学原理,利用回归拟合方法给出了热滑伤变形区临界油膜厚度模型,进而提出了基于比厚度法的热滑伤缺陷判定准则.在VisualC++60环境下,通过SQLServer2005实现数据存储和调用,采用MFC技术开发了不锈钢冷连轧表面热滑伤预报与控制软件,并实现了软件的在线应用.统计结果表明:在线使用该软件的热滑伤命中率达到8774%,现场不锈钢卷热滑伤发生率下降8381%,不锈钢卷轧制速度提高93%.该软件对不锈带钢表面质量控制、分析和解决冷连轧热滑伤缺陷问题具有重要意义.     

移动小车的有限时间轨迹跟踪控制

讨论了基于运动学模型的移动小车的轨迹跟踪控制问题.利用有限时间控制技术,提出了一种连续的状态反馈跟踪控制律,使得对角速度不为0的期望轨迹,移动小车能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹.而且提出的跟踪控制律不存在奇异点.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于ARM-Linux 台的显式模型预测控制算法实现

为了对显式模型预测控制算法进行实验研究,建立了基于ARM-Linux平台的显式模型预测控制实物仿真控制系统.在ARM-Linux平台上实现了显式模型预测控制算法的在线计算过程,把传统的隐式模型预测控制的反复在线优化计算问题转变为在线数据搜索过程,简化了在线计算过程,提高了在线计算速度,减少了在线计算时间.对显式模型预测...     

一种车身控制器逻辑功能测试系统

为验证车身控制器（BCM）软件的正确性和可靠性,设计了一款通用的BCM硬件在环测试系统。系统由测试软件、数据采集部分和调理电路组成,具有数据采集、状态显示、模拟控制和在线测试等功能。在分析测试需求的基础上,通过单项功能测试对测试过程进行了说明。最后对某BCM产品进行测试,结果证明系统能够满足使用要求,提高了工作效率,且可以推广到有相似需求的其他工作中使用。     

基于dSPACE的直流电机PWM实验设计

dSPACE实时仿真系统是一套基于MATLAB/Simulink的控制系统开发及测试的工作平台,实现了与MATLAB/Simulink的完全无缝连接。结合dSPACE仿真系统在电机控制系统实验教学中的应用,介绍了基于dSPACE的直流电机PWM实验的设计。实验完成了PWM测试模块的搭建以及基于dSPACE仿真系统的在线测试,实现了PWM的输出及占空比的在线调节,为直流电机的控制实验打下基础。     

SeisComP3地震监测软件系统及其在海啸预警系统建设中的应用

 SeisComP3 软件系统是近些年发展起来的一款免费的、部分开源的地震实时监测与自动处理系统。根据地震监测、大地震海啸预警等工作需求,本研究组应用SeisComP3 系统提供的实用工具进行辅助功能开发,实现地震数据的实时汇集、共享与自动处理,为大地震海啸预警提供及时、可靠的地震基本参数。同时,基于SeisComP3 系统地震自动定位结果和实时波形数据,应用W 震相方法快速反演海啸强震震源机制解,为海啸数据模拟程序提供实际发震断层面参数解,提高后续海啸数值预报的准确性。实际应用表明：SeisComP3 软件系统为海啸业务提供了重要的数据保障和科技支撑,促进了海啸预警预报工作的发展。     

基于Simulink的光伏电池组件建模和MPPT仿真研究

 根据光伏电池组建的物理特性等效电路及数学模型,基于Simulink仿真软件建立了光伏电池组件的仿真模型,模型的基本参数按照Solarex MSX60 60W产品参数设置,其他参数根据基本参数及数学模型计算得出。该模型可以实现在不同光照强度和温度下60W光伏组件的输出U-I特性,并且可以灵活地推广到其他功率等级的电池组件及其串并联特性的模拟。根据光伏电池的输出U-I特性,可以分析得到组件的U-P特性曲线为单峰曲线,故光伏电池存在最大功率工作点（MPP）。在此Simulink模型基础上研究了光伏组件最大功率追踪方法（MPPT）。在众多最大功率追踪方法中,电导增量法有着比较优秀的控制效果,因此本文着重讨论了电导增量法,对比分析了电导增量法及其两种改进方法（两种步长电导增量法和梯度变步长电导增量法）的最大功率追踪控制效果,这两种改进方法均对普通电导增量法中控制步长固定的不足做了修改。按照一天中光照强度变化的近似规律设置环境条件,仿真模拟光伏电池组件的MPPT控制,仿真结果进一步验证了模型准确性以及改进后的梯度变步长最大功率控制算法的优越性。     

微生物发酵过程的细胞密度在线检测与底物浓度实时控制

在许多的微生物发酵和培养过程中,控制碳源(葡萄糖)是实现过程优化的关键.但是葡萄糖等碳源电极价格昂贵,且不能在线灭菌,限制了其应用范围.基于电容法测量细胞密度可以在线灭菌,与细胞干重、OD(光密度)值等生物指标有很好的对应关系,本文实现了基于动力学模型用细胞密度检测数据对发酵底物浓度的预测控制.用遗传算法建立的微生物反应过程动力学模型对分批发酵过程有较好的模拟效果.几次发酵结果对比表明,本文的方法可有效提高目的产物的产量,对制药、食品等工业发酵具有借鉴意义.     

基于视觉引导的Baxter机器人运动控制研究

高速和高精度的传统工业机器人已经广泛应用于制造业,但是传统工业机器人只能工作在结构化及封闭的环境中,从而限制了其应用领域。能够跟人协作互动、本质安全的智能协作机器人突破了传统工业机器人的环境限制,具有广阔应用前景。采用最新的智能协作机器人Baxter作为平台,介绍了双臂智能协作机器人Baxter的系统组成,分析了机器人操作系统(robot operating system,ROS)的通信机制,设计了基于视觉引导的智能协作机器人运动控制软件。机器人控制软件由视觉定位软件模块和手臂引导抓取软件模块组成,通过ROS的消息主题机制及ROS服务器来实现机器人手臂运动控制。实验结果证明,设计的控制软件能够准确控制Baxter机器人识别和抓取目标物体。     

一种采样率可调的中频DQPSK调制方法设计

通过对软件无线电技术的研究,提出了一种适合中频传输的改进型全数字四相相对相移键控(differential quadrature reference phase shift keying,DQPSK)调制方案,该方案能够输出采样率可变的调制信号。对DQPSK调制的工作过程中变频模块进行了研究,其中插值模块的更改可以实现不同的速率变化。并重点描述了积分梳状滤波器(cascade integrator comb,CIC)及其补偿的办法,能使不同带宽的低速率信号实现上采样到载频输出调制信号,并给出了具体的性能仿真分析。     

一种原边反馈反激式数字化LED驱动电路

为了减少LED的频闪现象,设计了一款原边反馈反激式数字化恒流控制驱动电路.推导了该电路的软启动/恒流切换依据,给出了恒流控制原理,构建了数字控制器的内部结构.软启动/恒流切换模块的设置可以有效抑制浪涌电流,确保Flyback变换器平稳进入恒流状态;基于恒流控制原理设计了去磁时间采样及计数器调制模块,与控制信号生成模块协同工作,达到了自动调节开关导通信号的目的.采用ModelSim与Simulink软件联合仿真,验证了设计方案的可行性.结果表明,Flyback变换器运行在恒流状态时去磁时间与开关周期的比值恒定,输出恒流约为320 mA,电流纹波0.38%,驱动电路可以稳定可靠地工作.     

滞环比较器及其在电力电子中的应用

简述滞环比较器的概念和电路组成,通过Multisim仿真软件对滞环比较器的性能进行仿真和研究,并实例阐述滞环比较器在电力电子技术中电流控制方面的应用.研究结果表明,滞环比较器是一个非常重要的功能模块,可用模拟、数字器件或软件编程实现.作为控制器使用时,具有简便、易行等优点.     

一种连续系统辨识方法及其在飞控规律辨识中的应用

针对某型飞机控制系统的规律辨识问题，对文献[2,3]提出的连续系统辨识方法进行了改进，给出了该方法可以适用的辨识对象的一般模型，同时通过对误差模型和极小化指标的改进，把原方法推广至时变参数辨识领域。数值仿真结果表明该方法成功的解决了该飞控系统的辨识问题。该方法还很容易推广到一类具有相同特征的线性，非线性，时变或时不变的参数辨识中。