非均匀采样网络控制系统的镇定控制器设计

对于具有非均匀分布的时变采样周期、网络诱导时延及丢包的连续时间网络控制系统,研究其镇定控制器设计问题.在考虑非均匀分布的时变采样周期的情况下,建立状态反馈网络控制系统的新模型,构造基于丢包分解的Lyapunov泛函,并在此基础上得到一些新的镇定准则.充分考虑丢包的非均匀分布特性以便处理向量交叉积放大不等式,且通过理论推导证明了所得到的放大不等式具有更小的保守性.最后,通过一个数值例子验证所得到的结果的优点及有效性.     

网络环境下无人水面艇航向控制器设计

无人水面艇自主航行中受到外部环境干扰及在控制中心-执行器网络通道中存在网络诱导特性(如网络诱导时延、数据丢包等)的影响,会降低系统性能,影响航向控制系统的稳定性.为了能使无人艇按照设定航向快速、稳定地航行,提出一种基于网络的无人艇航向控制策略.首先,建立基于网络的无人艇航向控制系统模型.基于这个模型,运用Lyapunov稳定性理论和凸分析方法导出能使网络环境下无人水面艇航向控制系统渐进稳定的控制律,并设计基于网络的航向控制器.通过仿真验证所提出方法和设计控制器的有效性.     

丢包NCS的渐近稳定性分析与建模

在对网络控制系统稳定性技术研究的基础上,本文提出将NCS中的数据包丢失视作一个随机事件,同时把NCS中丢包问题视作一个切换系统来对丢包控制系统建模,利用MLF (Multiple Lyapunov Functions)来分析NCS的丢包率与系统渐近稳定性的关系,最后通过理论分析得出了系统渐近稳定时数据包丢失率的上边界值.     

智能船舶远程驾驶控制技术研究现状与趋势

阐述智能船舶及其远程驾驶的发展背景.基于目前大多数无人船艇远程控制存在的问题,在分析智能船舶远程驾驶需求和场景的基础上,提出基于人机共融理念的智能船舶远程驾驶框架.针对不同的远程驾驶模式,提出技术等级和相关的关键技术.通过借鉴交叉领域网络控制系统的发展成果,指出网络时延补偿、网络丢包补偿、安全应急、运动模型应用、运动控...     

网络环境下无人水面艇航向控制器设计

无人水面艇自主航行中受到外部环境干扰及在控制中心-执行器网络通道中存在网络诱导特性(如网络诱导时延、数据丢包等)的影响,会降低系统性能,影响航向控制系统的稳定性。为了能使无人艇按照设定航向快速、稳定地航行,提出一种基于网络的无人艇航向控制策略。首先,建立基于网络的无人艇航向控制系统模型。基于这个模型,运用Lyapunov稳定性理论和凸分析方法导出能使网络环境下无人水面艇航向控制系统渐进稳定的控制律,并设计基于网络的航向控制器。通过仿真验证所提出方法和设计控制器的有效性。     

基于模型预测控制算法的网络控制系统研究

随着互联网技术的发展,以太网逐渐被引入到工业控制领域.由于网络的控制系统结构日益普及,网络带来的控制系统时滞问题对控制性能的影响不容忽视,因此,由于网络的介入带来的时滞问题必需研究.本文针对网络控制系统时滞问题,阐明一种基于模型预测控制算法的网络时滞补偿方法.     

基于QoS保障技术的舰船信息安全保护方案

在以往进行舰船信息保护的过程中,忽视了对网络节点的控制,进而造成信息安全保护后信息丢包率过高的问题。构建闭合式结构的安全风险评估模型展开信息安全评估,获取危险信息节点位置。采用QoS保障技术中Beta模型计算节点信任值,实现对节点的控制。将节点控制结果与信息评估结果相结合,优化舰船网络信息防护体系结构。构建方案测试环节,测试在信息攻击与平稳运行2种状态下,此方案与原有2种方案使用后舰船信息丢包率。通过对比可知,此方案丢包率低于原有2种方案。由此可知,此方案更加适用于船舶航运企业。     

舰船无线通信网络链路非线性规划数学模型分析

受到时延和丢包问题的影响,以往链路规划方法的使用效果不佳,由此,提出舰船无线通信网络链路非线性规划数学模型分析方法。描述链路非线性规划问题,应用Whittle方法进行规划参数确定,结合离散小波变换方法组合模型参数,对不同时间尺度下的网络流量进行分解;通过判定最短流量数据的传输链路,将参数代入组合模型,得到相应的舰船无线通信网络链路非线性规划数学模型;利用非线性反馈控制原理,有效补偿系统的容错现象,改善系统的时延和丢包问题。由实验结果可知,该模型最低丢包率为0.70%,最大时延为3 ms,具有良好的非线性规划效果。     

船舶导航网络路由算法的实现

为了解决传统船舶导航网络路由算法数据丢包率高、执行时间长的难题,提出船舶导航网络路由算法研究。根据对现有算法存在难题的分析,搭建船舶导航网络路由算法架构,以此为基础,将获取的海上船舶密度作为权重值,构造带有权重值的有向图,并对最优转发路径进行选择。以得到的结果为基础,采用局部最优方法对最优转发路径计算区域进行优化。以优化结果为依据,对网络路由节点分配模型进行构建,实现了船舶导航网络路由算法的设计。通过实验得到,与传统船舶导航网络路由算法相比较,提出的船舶导航网络路由算法极大的降低了数据丢包率,缩短了执行时间,充分说明提出的船舶导航网络路由算法具备更好的性能。     

时延网络控制系统的保性能控制研究

针对网络控制系统中存在的不确定时延,在传感器采用时间驱动,执行器与控制器采用事件驱动、时延小于一个采样周期的条件下,将网络控制系统建模为一类具有不确定性的线性离散系统并且其标称模型可控。围绕该标称模型,利用Lyapunov方法,基于相应的LMI可行解,给出网络控制系统保性能控制律的设计方法。通过仿真证明了该方法的有效性。     

连续型多输入多输出网络控制系统的稳定性研究

文章主要研究的是静态输出反馈的多输入多输出的网络控制系统,首先分析了多输入多输出网络控制系统的连续时间模型;其次,针对连续时间模型,假设当数据传输过程中,各个回路的时延是相等的且为固定的,通过分析得到了时延独立稳定结论与时延相关稳定结论;最后,通过利用Matlab线性矩阵不等式工具箱进行仿真,在给定静态输出反馈控制律增益K的情况下,得到了可以允许的最大时延上界,结果表明该方法简单、可行。     

基于IEEE1588的分组传送网同步技术研究

分组传送网（PTN）是具备传送功能的分组网络,它需要与公共交换电话网（PSTN）互通以及承载3G基站业务,文章分析了PTN对同步的需求及其重要性,介绍了分组网同步的标准化及关键技术,探讨了基于IEEE1588的PTN同步的解决方案。     

基于变权值令牌环模型的UUV推进系统网络研究

本文针对UUV(无人水下航行器)推进系统搭建了Modbus通信网络,实现对航行器电力推进系统的网络控制。由于标准的Modbus通信协议具有实时性较低的问题,提出了一种具有优先级的令牌环模型,通过令牌传递的方式协调各从站并行处理数据,从而大大减少了网络通信的延时。在此基础上扩展出了变权值令牌环模型,可满足应对不同工况及时修改各从站延时的需求,并能以牺牲一定的传输实时性为代价避免处理大量数据时低优先级从站数据彻底丢包的现象出现。仿真实验验证了所提出的Modbus改进模型的有效性。     

基于双树复小波包和PNN的柴油机故障诊断研究

针对传统小波变换在故障特征提取中的不足,提出一种基于双树复小波包和概率神经网络(PNN)的故障诊断方法。首先通过双树复小波包变换将各个工况的柴油机声信号分解得到不同频带的分量,选取各频带分量的能量作为特征向量,再利用PNN对特征向量进行训练,最后通过测试样本得到柴油机典型故障诊断结果。实验表明,该方法可以对柴油机典型故障进行较为准确的诊断,相比传统小波包有着更高的故障诊断率。     

船舶永磁同步电机网络控制延时的节能研究

以中铁渤海轮渡的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)应用的直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)-空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)系统为研究对象,设计了一个网络控制系统(Network Control System,NCS)的量化器;根据NCS的数据传输特性,推导出由传感器的数据传输延时导致的发电机组功率额外输出的延时-功率关联公式,分析了NCS中网络延时与发电机组额外输出功率之间的定量关系,并使用VS.NET编写程序进行数值仿真。仿真结果证明了网络延时可增加额外功率消耗;同时说明了:减少NCS的网络延时,对电力推进船舶节约能源消耗具有重要意义。     

多水下机器人编队通信研究

针对多水下机器人编队控制中的水下无线通信问题,提出了一种基于调度的水下无线环状媒介访问控制协议,克服了由于多跳带来的隐藏终端和暴露终端的问题,保证了系统通信的公平接入和周期性控制,同时通过采用数据包捎带技术,在数据包中携带令牌信息,减少额外发送令牌控制包等方法来提高系统吞吐量。N S仿真软件上的仿真实验分析了新协议的性能,通过与类似ALOHA的基于竞争协议的对比实验确定新协议的使用范围,验证了上述媒介访问控制协议的有效性和可行性。     

Allision risk analysis of offshore petroleum installations on the Norwegian Continental Shelf—an empirical study of vessel traffic patterns

The Norwegian Petroleum Safety Authority (PSA) requires offshore petroleum operators on the Norwegian Continental Shelf (NCS) to perform risk assessments of impacts (allisions) between passing ships and offshore installations. These risk assessments provide a basis for defining the allision accidental load that the installation shall be designed for. Even though the risk of allision is small, the potential consequences can be catastrophic. In a worst-case scenario, an allision may result in the total loss of an installation. The ageing industry standard allision risk model, COLLIDE, calculates the risk of impacts between passing (non-field-related) ships and installations based on Automatic Identification System (AIS) data. Both the COLLIDE risk model and a new Bayesian allision risk model currently under development are highly sensitive to variations in vessels’ passing distances, especially close proximity passings. Allision risk assessments are typically performed during the design and development phase of an installation, which means that historical AIS data are used “as is”, disregarding future changes to the traffic pattern when the new installation is placed on a location. This article presents an empirical study of one of the most important variables used to calculate the risk of allision from passing vessels, namely passing distance. The study shows that merchant vessels alter course to achieve a safe passing distance to new surface offshore petroleum installations. This indicates that the results of current allision risk assessments are overly conservative.     

基于PCA和SVM的柴油发动机冲击故障诊断方法研究

针对柴油发动机振动信号进行故障诊断技术研究,提出了一种基于主成分分析和支持向量机的柴油发动机冲击故障诊断方法。首先利用小波包分解提取出冲击故障的特征;再利用主成分分析技术获得敏感特征参数,进而减小数据处理的复杂程度;最后利用支持向量机对敏感特征参数样本进行训练,获得分类模型,进而实现故障分类。将该方法用于柴油机实际故障分类,诊断准确率较高,证实了本文方法对多种冲击故障诊断的有效性。     

卷积小波包变换在多址干扰消除中的应用

为解决扩频通信系统中存在的多址干扰问题,将卷积小波包变换引入了扩频系统的降噪处理过程。探讨了干扰噪声在卷积小波包变换中的传播特性,在此基础上讨论了卷积小波包变换降噪的算法步骤,详细讨论了干扰噪声方差估计和阈值函数处理的方法。对几种常用的信号类型进行了仿真计算,仿真结果表明该方法不但能提高扩频通信系统的降噪精度,还可较好保留信号中的主要细节。