混合过程控制系统基于广义对象的形式化开发

许多过程控制系统可以看作混合控制系统。为使设计的控制器满足整个系统一定的过程需求，对象的信息是不可缺少的。本文为这类系统的开发提出了广义对象的形式化模型。基于这样的模型，可以从目标要求中直接提取系统需求，控制器也可以根据基于对象的形式化方法进行设计。我们以一个工业过程控制的实例来说明我们的方法和模型，采用时段演算来描述系统的特性并进行控制器的开发。     

一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统。TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之。这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证。使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分。验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模。在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件。     

一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法

作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性.因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题.基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统.TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之.这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证.使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分.验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模.在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件.     

一类热工过程分布参数模型的PID控制仿真研究

分布参数系统普遍存在于热工过程中,PID是普遍采用的控制方法,因此有必要研究分布参数对象的PID控制问题。一般的PID控制器设计方法需要将分布参数模型简化为集总参数模型并降阶,这样就引入了模型误差;基于遗传算法的PID控制器优化设计方法(GAOPT)不受模型限制,可以直接基于分布参数模型进行控制器设计。利用GAOPT方法设计了一类分布参数模型的PID控制器。仿真结果表明,GAOPT方法比常规方法可以获得在超调量、调节时间、ITAE和性能鲁棒性等指标上都较优的控制效果;同时,基于分布参数模型的控制器比基于近似模型的控制器的控制效果有明显改善。     

一种容忍入侵结构的Z规格说明

面向对象的形式化规格说明语言Obiectz在软件开发中的规格需求方面已广泛应用，但在安全关键系统开发中的应用还是空白。容忍入侵是一种全新的系统安全防护手段，是实现系统可生存性的一种方法，可用于安全关键性基础设施以及系统的基本服务的保护。显然，在容忍入侵系统的开发过程中应用形式化的规格说明方法，保证所开发的系统能够满足系统的安全需求，可增强用户对所实现系统的信任。以Obiectz方法对我们所设计的一个容忍入侵的会议密钥系统进行规格说明为例，将Obiectz的应用扩展到安全关键系统的开发和设计领域。     

连续搅拌釜的模糊多模型自适应控制

多模型控制器是解决复杂非线性系统的控制问题的一个十分有效又易于实现的方法.针对化工过程连续搅拌釜的数学模型,在不同的工作点设计多个线性模型逼近被控对象的动态特性.并在此基础上,基于模糊控制器的设计原理,设计模糊多模型控制器,并对控制器的性能进行分析.仿真研究表明,此模糊多模型控制器作用于连续搅拌釜这个复杂的非线性被控对象,能够使系统的输出很好跟踪设定值.     

电动汽车无刷直流电机驱动系统实时仿真

在设计开发电动汽车的过程中，采用实时数字仿真可实现并行工程，缩短开发时间，节约开发费用。基于方框图建模工具Simulink建立无刷直流电机驱动系统模型，采用dSPACE实时仿真环境自动生成控制器及被控对象模型实时代码。实时仿真系统具有与实际系统的硬件接口，可以与实际控制器或电机系统直接相连，构成硬件在回路仿真测试或快速控制原型系统。实时仿真与真实系统实验结果表明，实时仿真器与实际系统的响应特性无明显差别，在开发和测试阶段可以代替实际电机系统进行实时闭环测试。     

基于干扰观测器的高性能转台伺服系统内模控制方法研究

针对转台伺服控制系统,提出了一种基于干扰观测器的改进内模控制方法（DIMC）。内模控制是一种新型的先进控制方法,设计思路是将对象模型与实际对象的输出差值作为反馈,控制器逼近模型的逆,从而达到控制效果。考虑到传统的内模控制器设计方法跟踪精度不足,引入微分器构造改进的控制器,提高系统的跟踪精度。在此基础上引入干扰观测器,对摩擦进行补偿,进一步提高系统的跟踪精度。仿真研究和实验结果表明,该控制方法可以有效地提高系统的跟踪精度,并对系统参数变化和力矩扰动具有更强的鲁棒性。     

大型轮式工程车辆转向系统的神经网络PID控制

根据大型轮式工程车辆转向系统的对象特点和操纵方式，提出采用基于RBF神经网络控制器来改进常规PID控制器实现系统控制性能。该控制系统结构中，RBF神经网络辨识器(RBFNNI)实现对被控对象的Jacobian矩阵信息的辨识，神经网络控制器(NNC)是基于RBF神经网络实现的单神经元的PID控制器。在对算法进行改进的基础上设计了神经网络结构，并进行了被控对象的仿真分析。实际结果表明该控制方法具有较好的实用性和鲁棒性，可以用于多操纵模式工程车辆转向系统的控制。     

基于模糊双曲模型的非脆弱控制及其仿真研究

提出一种基于模糊双曲模型(FHM)的非脆弱保性能控制器设计方法.首先,用模糊双曲模型来表述一类离散非线性系统,建立基于模糊双曲模型的控制器.然后,同时考虑了加性和乘性两种形式的控制器增益摄动,利用Lyapunov方法和FHM的结构特点建立非脆弱保性能控制器的存在条件.其次,使用线性矩阵不等式(LMI)方法设计该控制器以保证闭环系统是渐近稳定的,并且可以通过求解一个基于LMl的优化问题,得到最优的控制器增益矩阵,同时使得保性能指标的上界最小.最后,通过仿真研究表明该方法的有效性.     

分类建模的模糊控制器及其应用

自从模糊逻辑引入到过程控制后,模糊控制器的设计一般延用Zadeh的综合规则推理。在多输入多输出的多变量系统中,这种方法暴露出了它的弱点。本文提出了另一种模糊控制器的设计方法——分类建立过程的控制模型,并着重讨论了如何建立控制模型。后面的例子说明了在某一类系统的控制器设计中采用这种方法是比较有效的。     

基于UML和MVC的数字电路实验仿真系统设计与实现

基于仿真技术的虚拟实验系统已经成为实验教学的重要手段。针对数字电路实验教学的过程和特点,采用统一建模语言(UML)对实验仿真模型进行可视化建模,并利用模型/视图/控制器(MVC)设计模式对仿真系统进行设计,最终基于J2EE开发平台进行系统实现。实践表明,应用UML和MVC,可以使仿真系统具有良好的扩充性和重用性,还能有效提高系统开发效率。     

汽车AMT系统的Matlab/Simulink建模与仿真

文中首先建立汽车AMT控制系统的被控对象模型（油门执行器模型、传动系统模型和离合器模型）;其次基于Matlab/Simulink设计系统的控制器模型。系统地建立了汽车AMT控制系统的模型,仿真结果表明所建立的被控对象模型及所设计的控制器的合理性和可行性,从而为产品开发提供了依据。     

基于多Agent系统网管模型的形式化建模

运用多Agent系统实现分布、自治的网络管理是构造下一代网络管理系统的一条全新思路。然而,大多数基于多Agent系统的网管模型均采用非形式化的方法进行描述,容易造成人们对模型理解的歧义性和在系统开发过程中的随意性。一种利用有色Petri网对分布式网络管理模型进行形式化建模的方法被提出。利用该方法所建立的形式化模型,能够对分布式网管模型中多Agent系统的组成结构和运行机制进行全面刻画,能够描述模型中用到的Agent的各种特性。     

无人飞艇的鲁棒航向控制系统设计

将线性矩阵不等式(LMI)方法应用于静不稳定飞艇的鲁棒航向控制系统设计中,该飞艇模型具有参数不确定性。首先,给出了飞艇的横侧向运动模型。并且,采用了多面体集合的形式来描述对象的不确定性。然后采用LMI方法,将飞艇航向控制系统的设计简化为一个基于多面体系统的凸优化问题。由于该方法存在着一些设计裕度, 因此可以利用这种裕度来实现多目标控制。根据该方法设计出的闭环控制系统由内环的增稳系统和外环的PI控制器组成。最后,提供并分析了飞艇航向控制系统的仿真结果。     

复杂系统能力需求模型的仿真技术与实现

为了实现复杂系统能力需求模型的仿真,提出了一种基于能力元概念构建仿真虚拟机实现能力需求模型可执行仿真的方法。首先采用巴科斯范式对需求模型进行形式化规范,再利用UML扩展机制将需求模型映射为仿真实例模型,并提出转换算法。最后,通过构建模型仿真虚拟机,实现了能力需求模型的可执行仿真,示例表明了该仿真方法的可行性。     

基于模型驱动工程的形式化模型转换技术

随着仿真系统的复杂性及其仿真模型在各个领域的广泛应用,用户对仿真模型的开发效率和质量提出了更高的要求.针对当前模型驱动工程主要应用于有关仿真软件工具的工程化实现,尚未达到模型层面而未能进行形式化分析,基于模型驱动工程,从元建模、模型转换两个方面设计了领域特定语言及形式化的模型转换体系,以火控通道控制系统为例,将概念模型...     

并行离散事件仿真中模型互操作技术及优化

模型互操作技术允许单独开发的仿真模型在一个集成的仿真环境中互操作,是基于HLA标准的分布式仿真系统中的一项关键技术.并行离散事件仿真(PDES)技术也使用对象模型来表示真实世界中的实体,这些实体模型也有互操作和重用的需要.我们在PDES环境KD-PADSE中开发了-种基于对象和事件的模型互操作机制,它使用对象代理技术为PDES系统提供了与HLA中类似的对象模型的"公布"和"定购"操作.并且,我们对该机制进行了优化以支持类集群环境的PDES运行.初步性能实验显示,在集群环境中,优化后的DDM性能比未优化前最高可以提高12倍.     

带有可伸缩挠性附件航天器的姿态控制

根据特征模型的参数推算了系统实时的转动惯量,设计了基于转动惯量的黄金分割自适应控制器和逻辑微分控制器,将这两种控制器相结合对带有可伸缩挠性附件的刚体进行姿态控制,仿真结果与基于确知系统模型所设计的变系数PD控制器相比较,表明了该自适应方法控制一类时变系统的有效性.基于特征模型的自适应方法不需要知道系统具体的模型,具有很强的鲁棒性能,因此这种方法具有很重要的实际应用价值.     

混沌系统基于T-S模糊模型的控制方法

将模糊控制技术应用于混沌控制中，可以克服反馈线性化等传统方法对参数完全精确已知的限制；用T-S模糊系统来逼近非线性系统，它的IF-THEN规则后件由线性状态空间子系统构成，进而可以应用模糊系统的控制理论求得模糊控制器，用此非线性控制器来控制非线性系统，以求良好的控制效果；模糊规则后件部分以局部线性方程形式给出的T-S模糊模型可以通过调整相关参数很好地逼近混沌系统，基于该模型采用平行分散补偿技术设计出具有相同规则数目的模糊控制器，控制器所有参数可以通过求解一组线性矩阵不等式一次性得到。仿真结果验证了该方法的有效性。