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基于Petri网和监督学习的机器人柔性流水车间调度方法

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控制理论与应用 2024年

作者：李浚罗继亮李旭航伊思嘉聂卓赟华侨大学信息科学与工程学院福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心

机器人柔性流水车间的调度属于组合优化问题,涉及在指数增长的事件序列集合中寻找最优路径.为了借助机器学习和启发式搜索的优势,提高调度优化的求解质量和效率,本文提出了一种基于库所赋时Petri网和监督学习的启发式优化方法.首先,利... 详细信息

机器人柔性流水车间的调度属于组合优化问题,涉及在指数增长的事件序列集合中寻找最优路径.为了借助机器学习和启发式搜索的优势,提高调度优化的求解质量和效率,本文提出了一种基于库所赋时Petri网和监督学习的启发式优化方法.首先,利用库所赋时Petri网的运行规律,设计了启发式数据集的生成算法;其次,设计库所赋时Petri网的全连接神经网络学习模型,从数据集中学习Petri网行为的启发式;再次,以全连接神经网络模型作为启发式函数,设计了库所赋时Petri网A~*和集束搜索算法.最后,以某机器人柔性流水车间为例,进行了系列数值实验.本文方法获得了该流水车间库所赋时Petri网的高精度启发式,其平均相对误差低于0.05%,基于该启发式的A~*和集束搜索算法均能快速求解给定任务的最优或近似最优的调度策略.

关键词：库所赋时Petri网全连接神经网络启发式函数机器人柔性流水车间

计及温控负荷响应的二维云模型分布式频率控制

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控制理论与应用 2022年第10期39卷 1825-1835页

作者：项雷军陈昊聂卓赟华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021

为改善电力系统频率稳定性,充分调用需求侧可控负荷资源,本文提出一种计及温控负荷响应的二维云模型分布式频率控制方法.建立了多区域互联电力系统负荷频率控制模型,设计了基于福克普朗克方程的温控负荷分布式控制策略,同时采用云模型... 详细信息

为改善电力系统频率稳定性,充分调用需求侧可控负荷资源,本文提出一种计及温控负荷响应的二维云模型分布式频率控制方法.建立了多区域互联电力系统负荷频率控制模型,设计了基于福克普朗克方程的温控负荷分布式控制策略,同时采用云模型算法与分数阶微积分理论,设计了二维云模型分数阶PID分布式频率控制器.最后通过控制仿真比较与分析,验证了在不同运行场景下所提出的综合控制方法具有较优的动稳态性能.结果表明该控制方法是可行和有效的.

关键词：多区域电力系统二维云模型温控负荷分数阶PID 分布式控制

基于微分平坦的旋转倒立摆双闭环抗扰PID控制

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仪器仪表学报 2022年第9期43卷 284-291页

作者：程前李赫然聂卓赟邵辉郑义民华侨大学信息科学与工程学院厦门361000 鹤壁产业技术研究院鹤壁458031

针对一类不稳定、欠驱动二自由度旋转倒立摆系统,提出一种基于微分平坦的双闭环抗扰PID控制方法。首先,建立倒立摆的非线性动力学模型,利用近似线性化分析系统的不稳定零动态与非最小相位特性;然后,结合微分平坦理论,设计倒立摆平坦输出... 详细信息

针对一类不稳定、欠驱动二自由度旋转倒立摆系统,提出一种基于微分平坦的双闭环抗扰PID控制方法。首先,建立倒立摆的非线性动力学模型,利用近似线性化分析系统的不稳定零动态与非最小相位特性;然后,结合微分平坦理论,设计倒立摆平坦输出,重构系统平坦状态,并建立平坦状态与角度输出之间的转化关系,克服倒立摆的非最小相位影响;进一步,针对微分平坦系统,设计抗扰PID双闭环控制结构和带宽化调节方法,在主动抗扰机制下实现对摆杆角度与悬臂角度的精准控制;最后,通过仿真与实验,验证所提方法的有效性和实用性。所提方法为欠驱动系统提供了一种结构简单、抗扰能力强的控制方案。

关键词：旋转倒立摆微分平坦不稳定零动态抗扰PID 欠驱动

基于平行Petri网的制造系统调度与控制一体化方法

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自动化学报 2023年第4期49卷 845-856页

作者：李大成罗继亮孙莎莎聂维余聂卓赟方慧娟华侨大学信息科学与工程学院厦门361021 福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心厦门361021

为了消除制造系统调度层与控制层之间的隔阂,实现对生产事件快速灵活响应,本文提出了一种调度与控制一体化的方法.首先,定义了一种新型Petri网模型,即平行Petri网,从而集成地描述了传感器、执行器、任务和资源信息,构建制造系统的信息... 详细信息

为了消除制造系统调度层与控制层之间的隔阂,实现对生产事件快速灵活响应,本文提出了一种调度与控制一体化的方法.首先,定义了一种新型Petri网模型,即平行Petri网,从而集成地描述了传感器、执行器、任务和资源信息,构建制造系统的信息物理系统模型;其次,提出了一种从平行Petri网到赋时Petri网的抽象简化方法,大规模压缩优化调度所需搜索的状态空间;再次,定义了策略Petri网以描述最优调度策略.最后,给出了平行Petri网与策略Petri网同步执行算法,使得平行Petri网与物理系统同步执行.

关键词：调度控制平行Petri 网赋时Petri 网

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基于扩张变参数模型的风力机自适应故障估计

控制理论与应用 2019年第3期36卷 363-371页

作者：邵辉聂卓赟李平华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021

风力发电系统是复杂的空气动力学系统,有效的故障估计是保证发电系统可靠运行的重要方法.本文基于风力机变参数模型,提出一种基于扩张变参数模型的风力机自适应故障估计方法.首先阐述了风力机健康和故障变参数模型,基于此构造故障扩张模... 详细信息

风力发电系统是复杂的空气动力学系统,有效的故障估计是保证发电系统可靠运行的重要方法.本文基于风力机变参数模型,提出一种基于扩张变参数模型的风力机自适应故障估计方法.首先阐述了风力机健康和故障变参数模型,基于此构造故障扩张模型,并利用线性变换得分块矩阵可观测标准型来完成自适应极点配置,进一步分别在扩张系统为奇、偶阶次下给出观测器设计定理及收敛性证明,从而实现扩张自适应观测器设计.最后,在4.8 MW的风力机标准模型上考虑系统元部件和执行器故障的在线估计.仿真结果验证了本文方法的有效性和可靠性.

关键词：风力机故障估计变参数模型扩张状态自适应观测器分块矩阵可观测标准型

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一种基于经验知识和信息熵的阈值选择策略

化工学报 2008年第7期59卷 1803-1807页

作者：许永华吴敏何勇聂卓赟中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

针对高炉料面温度场红外图像的特征提取问题,提出一种基于经验知识和信息熵的图像分割阈值选择策略。该方法首先利用双峰法、最大方差法和一致性准则法分别对图像进行区域分割,再根据图像目标大小,运用知识规则制定判断图像质量的信息... 详细信息

针对高炉料面温度场红外图像的特征提取问题,提出一种基于经验知识和信息熵的图像分割阈值选择策略。该方法首先利用双峰法、最大方差法和一致性准则法分别对图像进行区域分割,再根据图像目标大小,运用知识规则制定判断图像质量的信息熵评价准则,选择合适的分割阈值,获得对判断料面温度分布最有利的图像区域特征。实际运行结果表明图像分割结果和期望的图像特征一致,符合实际工业应用要求,有利于操作人员判断炉况。

关键词：高炉经验知识信息熵阈值选择

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复杂条件下倒立摆摆角控制设计与实验研究

信息与控制 2016年第4期45卷 506-512页

作者：聂卓赟刘瑞娟华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021 厦门理工学院应用数学学院福建厦门361024

首先,研究复杂条件下倒立摆系统的自抗扰摆角控制,将实际系统存在的周期扰动、模型不确定性和间隙迟滞非线性等效成控制系统的输入端扰动.然后,利用扩张状态对输入端扰动进行建模和估计,通过设计扩张状态观测器和状态反馈实现复杂条件... 详细信息

首先,研究复杂条件下倒立摆系统的自抗扰摆角控制,将实际系统存在的周期扰动、模型不确定性和间隙迟滞非线性等效成控制系统的输入端扰动.然后,利用扩张状态对输入端扰动进行建模和估计,通过设计扩张状态观测器和状态反馈实现复杂条件下倒立摆系统的摆角控制.最后,针对一类直线倒立摆进行仿真和实验研究.实验结果表明,倒立摆系统的自抗扰摆角控制能够克服三类影响因素对系统性能的影响,并保持良好的控制效果.

关键词：摆角控制自抗扰控制周期扰动模型不确定性间隙迟滞

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注意力叠加与时序特征融合的目标检测方法

华侨大学学报（自然科学版） 2022年第5期43卷 650-657页

作者：吴雨泽聂卓赟周长新华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021

提出一种基于注意力叠加与时序特征融合的目标检测方法.在端到端目标检测(DETR)网络的基础上,依据注意力机制特性,使用注意力权重叠加的方式提取目标物像素级标识,用于实例轨迹的划分.为使目标检测与轨迹跟踪协同作用,通过时序特征融合... 详细信息

提出一种基于注意力叠加与时序特征融合的目标检测方法.在端到端目标检测(DETR)网络的基础上,依据注意力机制特性,使用注意力权重叠加的方式提取目标物像素级标识,用于实例轨迹的划分.为使目标检测与轨迹跟踪协同作用,通过时序特征融合的方式融合之前轨迹跟踪信息,调整当前帧目标检测效果,从而充分利用视频载体提供的时间维度信息.在公开数据集上,对文中方法进行验证,结果表明:文中方法能有效识别被遮挡的目标物,具有较强鲁棒性.

关键词：目标检测网络注意力机制轨迹跟踪时序特征

基于自抗扰重复控制的压电驱动器高精度跟踪控制

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仪器仪表学报 2019年第11期40卷 197-203页

作者：刘瑞娟聂卓赟马亦婧郑义民厦门理工学院应用数学学院厦门361024 华侨大学信息科学与工程学院厦门361021 福建省电机控制与系统优化调度工程技术研究中心厦门361021

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能... 详细信息

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能力的自抗扰重复控制策略。进一步,结合小增益定理,分析闭环系统的稳定性及控制系统的设计方法。最后,将所提方法应用于一类压电驱动系统,实验结果表明该方法与LADRC相比,能显著提升控制效果,且高精度跟踪/抑制多种外部信号。

关键词：自抗扰重复控制压电驱动器高精度跟踪