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网络化系统动态事件触发无模型自适应节能控制

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控制工程 2024年

作者：张志彭力赵华荣江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心

为提高网络通信带宽的利用率，并针对系统输入提供源动力的网络化控制系统的节能问题，同时考虑到现有的控制方法涉及系统动力学模型，提出一种基于动态事件触发机制的改进无模型自适应控制（DET-IMFAC）算法。首先，利用伪偏导数概念... 详细信息

为提高网络通信带宽的利用率，并针对系统输入提供源动力的网络化控制系统的节能问题，同时考虑到现有的控制方法涉及系统动力学模型，提出一种基于动态事件触发机制的改进无模型自适应控制（DET-IMFAC）算法。首先，利用伪偏导数概念，将难以精确获取参数的网络化控制系统模型转换为紧格式动态线性化数据模型；其次，在系统反馈通道中引入基于输出信息的动态事件触发机制，高效节省网络资源，进而提出一种改进的无模型自适应控制算法。该控制算法在传统无模型自适应控制算法的基础上，考虑了能量函数的惩罚项，减少能量损耗，为网络化控制系统的输出跟踪精度和节能运行提供了一种优化的方法；然后，利用压缩映射方法严格证明系统的稳定性；最后，进行了数值仿真和直流电机调速系统仿真实验，实验结果表明，相对于传统无模型自适应控制算法、静态事件触发无模型自适应控制算法，算法在满足系统输出跟踪效果好的同时，网络通信次数减少，能量损耗最小，验证了算法的有效性。

关键词：网络化控制系统动态事件触发机制无模型自适应控制节能控制

剪切增稠幂律流体中单气泡上升动力学行为的格子Boltzmann方法研究

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物理学报 2024年第13期73卷 190-200页

作者：许鑫萌娄钦上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

采用不可压非牛顿气液两相流格子Boltzmann方法研究了剪切增稠流体中气泡上升的动力学行为,重点分析了流变指数n、Eoυos数(Eo)和Galilei数(Ga)对气泡形变、终端速度和剪切速率的影响.数值结果表明:气泡形变程度随Eo的增大而增大,n对气... 详细信息

采用不可压非牛顿气液两相流格子Boltzmann方法研究了剪切增稠流体中气泡上升的动力学行为,重点分析了流变指数n、Eoυos数(Eo)和Galilei数(Ga)对气泡形变、终端速度和剪切速率的影响.数值结果表明:气泡形变程度随Eo的增大而增大,n对气泡形状的影响与Ga相关.另一方面,随着Ga增大,气泡终端速度随n呈非线性单调增大,且n对终端速度的影响随Ga的增大逐渐明显;当Ga固定且值较小时,气泡终端速度在较小Eo下随n的增大先增大后减小,而当Eo较大时终端速度随n的增大呈增大趋势;当Ga固定且较大时,气泡终端速度在Eo较大时较为统一地随n增大而增大.此外,气泡左右两端存在剪切速率较高的区域,该区域尺寸随Eo,Ga的增大而增大,随n的增大先增大后缩小.最后利用正交试验法得到上述三变量对剪切速率和终端速度的影响程度.对于剪切速率,参数影响程度由大到小的顺序依次为n,Ga和Eo;对于终端速度,Ga对其影响最大,n次之,Eo影响程度最小.

关键词：格子Boltzmann方法气泡动力学剪切增稠流体

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不确定需求下无人机任务分配的两阶段鲁棒优化方法

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电子学报 2024年第10期 3552-3561页

作者：王巍解慧魏忠诚赵继军彭力河北工程大学信息与电气工程学院河北省安防信息感知与处理重点实验室西南石油大学电气信息学院江南大学物联网工程学院

灾害场景下依托无人机配送资源应用前景广阔，但应急场景环境复杂多变，各类突发事件在时空上的不确定性会导致目标点对资源需求评估的不准确，进而影响到资源配送中无人机任务分配方案.针对此问题，在无人机任务分配模型中引入两阶段... 详细信息

灾害场景下依托无人机配送资源应用前景广阔，但应急场景环境复杂多变，各类突发事件在时空上的不确定性会导致目标点对资源需求评估的不准确，进而影响到资源配送中无人机任务分配方案.针对此问题，在无人机任务分配模型中引入两阶段鲁棒优化方法 .模型通过将无人机分配和任务分配相结合，充分利用无人机集群资源，实现需求变化最大化时的任务分配成本最低.本文对受伤人数等级与资源需求变化关系建模，将资源需求划分为3个等级，实现了任务分配总成本变化的精确化表达，并采用列和约束生成（Column-and-Constraint Generation,C&CG）算法实现了资源需求不确定条件下的无人机任务分配.最后设计了3种类型的实验，仿真结果验证了算法的有效性和优越性，相比确定性模型，该算法在应对需求变化时展现出更好的鲁棒性.

关键词：城市灾害无人机任务分配两阶段鲁棒优化需求不确定需求多等级 C&CG

不确定需求下无人机任务分配的两阶段鲁棒优化方法

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电子学报 2024年

关键词：城市灾害无人机任务分配两阶段鲁棒优化需求不确定需求多等级 C&CG

随机时延下多输入多输出多智能体系统事件触发双向编队

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控制与决策 2024年第4期39卷 1251-1259页

作者：赵华荣彭力吴治海谢林柏于洪年江南大学物联网应用技术教育部工程中心江苏无锡214122 爱丁堡龙比亚大学计算机、工程与建筑环境学院爱丁堡EH105DT

针对动力学模型未知的多输入多输出非线性离散时间多智能体系统的随机时延问题,提出一种输入增益补偿策略,并针对其通讯受限问题,提出一种带有死区操作器的事件触发控制机制.首先,采用伪偏导技术沿时间轴方向,在智能体的每个工作点上建... 详细信息

针对动力学模型未知的多输入多输出非线性离散时间多智能体系统的随机时延问题,提出一种输入增益补偿策略,并针对其通讯受限问题,提出一种带有死区操作器的事件触发控制机制.首先,采用伪偏导技术沿时间轴方向,在智能体的每个工作点上建立一种紧格式动态线性化数据模型,并给出该数据模型的参数估计算法.在此数据模型的基础上结合符号图论,研究智能体之间的合作与竞争关系,设计一种事件触发的数据驱动双向编队控制算法.最后,通过李雅普诺夫稳定性理论、矩阵理论以及压缩映射原理论证所提出算法的收敛性,并通过仿真实验和实物实验进一步验证该算法的正确性与有效性.

关键词：多智能体系统数据驱动控制随机时延事件触发双向编队

考虑联盟结构Shapley-solidarity值的新刻画

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系统工程理论与实践 2024年第4期44卷 1219-1228页

作者：崔泽光原萌单而芳上海大学管理学院上海200444

依据参与者之间的亲疏关系可将参与者划分为不同的优先联盟,基于优先联盟结构进行利益分配,Shapley-solidarity值是重要的分配规则.该分配规则首先将各优先联盟视作一个整体,对总收益按照Shapley值进行分配,之后将各优先联盟分得的收益... 详细信息

依据参与者之间的亲疏关系可将参与者划分为不同的优先联盟,基于优先联盟结构进行利益分配,Shapley-solidarity值是重要的分配规则.该分配规则首先将各优先联盟视作一个整体,对总收益按照Shapley值进行分配,之后将各优先联盟分得的收益在联盟内部按照solidarity值进行二次分配,该值在体现联盟间公平分配的同时保障了联盟内参与者间的团结性.基于优先联盟结构,本文提出了TU-博弈线性空间的一个新的基.运用这个基,本文证明了Shapley-solidarity值可由有效性、联盟间差边际性、联盟内差边际性和联盟平均无效元性所唯一刻画.

关键词：合作博弈公理化刻画联盟结构 Shapley-solidarity值差边际性

基于LSTM-CGAN的多微网数据驱动分布鲁棒协同优化运行策略

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电力系统保护与控制 2024年第18期52卷 133-148页

作者：李虹韩雨萌新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

新能源的强烈不确定性给多微网协同运行带来了可靠性和安全性的巨大挑战。为此,提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络和条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks, CGAN)的多微网数据驱动两... 详细信息

新能源的强烈不确定性给多微网协同运行带来了可靠性和安全性的巨大挑战。为此,提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络和条件生成对抗网络(conditional generative adversarial networks, CGAN)的多微网数据驱动两阶段分布鲁棒协同优化调度模型。首先,为更准确地描述新能源的不确定性,该模型以LSTM-CGAN生成和K-means++聚类算法削减得到的场景集作为分布鲁棒优化集合的初始新能源场景。其中CGAN网络模型使用Wasserstein距离作为判别器损失函数,以新能源日前预测值作为生成对抗网络的条件变量,并采用LSTM构建生成器和判别器。其次,提出一种基于多能点对点交易贡献率的利益分配方法,以实现合作收益的公平分配。然后,为保护各主体隐私并提高求解效率,提出一种耦合可并行计算列与约束生成(columnand constraint generation, C&CG)的交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)进行求解能量交易问题。算例结果表明,所提场景驱动方法生成的场景集能更准确、更有效地描述新能源的不确定性,能兼顾系统的鲁棒性、经济性和隐私性,并实现每个主体公平合理的利益分配。

关键词：多微网分布鲁棒优化合作收益长短期记忆网络条件生成对抗网络

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基于聚类和自适应滤波的成像式心率检测方法

光学学报 2024年第9期44卷 200-210页

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东佛山528225 广东省光电检测工程技术研究中心广东佛山528225

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景... 详细信息

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下存在的测量结果准确度低和波动性大等问题。首先,利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀。其次,通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取。然后,应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述处理方法构成了ROI动态选取方法,可解决头部运动带来的影响。最后,采用提出的自适应NLMS算法对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后,完成心率的计算。实验结果表明,所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差(MAE)达到0.92次/min,即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/min。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：生物技术成像式光电容积描记凹透镜变形 K-means++聚类归一化最小均方误差算法

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宽频非线性超声法在混凝土扩展微裂纹的应用

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 523-529,620页

作者：许颖曹宇萌刘欢哈尔滨工业大学(深圳)广东省土木工程智能韧性结构重点实验室深圳518055

混凝土微裂纹的扩展对于重要混凝土结构或者疲劳荷载下的建筑或桥梁的安全性和耐久性具有较大影响,传统的无损检测方法对微裂纹不敏感,针对此问题,提出一种利用宽频非线性超声调制原理检测混凝土扩展微裂纹的方法。借助扩展有限元仿真法... 详细信息

混凝土微裂纹的扩展对于重要混凝土结构或者疲劳荷载下的建筑或桥梁的安全性和耐久性具有较大影响,传统的无损检测方法对微裂纹不敏感,针对此问题,提出一种利用宽频非线性超声调制原理检测混凝土扩展微裂纹的方法。借助扩展有限元仿真法,模拟超声激励含微裂纹混凝土模型产生应力波,对混凝土模型接收点的位移信号进行频谱分析,建立了微裂纹扩展长度与非线性调制法中所定义的损伤指标峰值之间的关系。通过仿真模拟和试验检测,研究了宽频激励下非线性超声检测荷载下扩展微裂纹的可测性,从而实现对混凝土微裂纹扩展趋势的实时动态监测。

关键词：混凝土扩展微裂纹宽频非线性超声调制无损检测扩展有限元