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基于级联式控制策略的农业机械鲁棒自适应路径跟踪控制

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机器人 2014年第2期36卷 241-249页

作者：李逃昌胡静涛高雷中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049

在机具负载和外部干扰的影响下,农业机械的横摆角速度动力学特性会发生变化,从而导致基于位置偏差控制方法的路径跟踪性能变差.为此,提出一种基于级联式控制策略的鲁棒自适应路径跟踪控制方法.该方法将路径跟踪控制分解为横向位置控制... 详细信息

在机具负载和外部干扰的影响下,农业机械的横摆角速度动力学特性会发生变化,从而导致基于位置偏差控制方法的路径跟踪性能变差.为此,提出一种基于级联式控制策略的鲁棒自适应路径跟踪控制方法.该方法将路径跟踪控制分解为横向位置控制和横摆角速度控制两个级联的控制任务来完成.在横向位置控制中,根据横向位置偏差和航向偏差,采用模糊自适应纯追踪模型确定农业机械期望的横摆角速度;在横摆角速度控制中,提出一种鲁棒自适应控制方法,使农业机械在机具负载变化或者受到外部干扰时,仍然保证横摆角速度具有期望的响应性能.仿真实验和实际的农业机械实验结果验证了所提出方法的有效性和优越性.

关键词：农业机械级联式控制策略路径跟踪鲁棒自适应

基于Smith-模糊PID控制的变量喷药系统设计及试验

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农业工程学报 2014年第8期30卷 56-64页

作者：郭娜胡静涛中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 中国科学院网络化控制系统重点实验室沈阳110016

为实现精准变量喷药技术,该文设计了旁路节流式变量喷药控制系统用于变量喷药和幅宽调节控制,运用流体网络理论建立系统的数学模型,将模糊PID控制与基于喷药流体网络模型的Smith预估控制结合起来喷药量的调节,并对国产3W-250型喷杆喷雾... 详细信息

为实现精准变量喷药技术,该文设计了旁路节流式变量喷药控制系统用于变量喷药和幅宽调节控制,运用流体网络理论建立系统的数学模型,将模糊PID控制与基于喷药流体网络模型的Smith预估控制结合起来喷药量的调节,并对国产3W-250型喷杆喷雾机进行改造并构建喷药试验平台。试验结果表明,基于喷药流体网络模型的Smith-模糊PID控制算法的动态响应更快,降低了变量喷药系统滞后性和非线性的不利影响,超调量小于13.1%,稳态误差小于3.52%,且具有较好的适应能力和鲁棒性,为精准变量喷药控制提供一种实现方法。

关键词：农业机械喷药模糊控制 Smith预估控制流体网络

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CMP过程多变量免疫预测R2R控制方法

仪器仪表学报 2012年第11期33卷 2586-2593页

作者：王亮胡静涛中国科学院沈阳自动化研究所工业信息学重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039 沈阳化工大学沈阳110142

为了解决多输入多输出和产品质量不易在线测量的化学机械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)过程R2R(run-to-run)控制的难题,提出了一种基于贝叶斯最小二乘支持向量机(Bayes least squares support vector machine,BLS-SVM)预测模型和克隆选择免疫多目标滚动优化算法的CMP过程多变量R2R预测控制器BSVMPR2R。由LS-SVM和贝叶斯证据框架(Bayes evidence framework,BEF)方法分别构建材料去除率(material removal rate,MRR)和晶圆内非均匀度(within-wafer nonuniformity,WIWNU)的BLS-SVM预测模型,解决了线性预测模型的失配问题;通过预测误差对后续批次过程扰动和漂移进行在线估计实现反馈校正,提高了预测模型精度;将多变量控制问题转化为基于2个预测模型的多目标优化问题,由克隆选择免疫多目标滚动优化算法求解最优控制律提高了控制精度。仿真结果表明,BSVMPR2R控制器的性能优于双指数加权移动平均(double exponential weighted moving average,dEWMA)多变量控制器,抑制了CMP过程扰动和漂移的影响,显著降低了MRR和WIWNU的均方根误差。

关键词：化学机械研磨 R2R控制最小二乘支持向量机贝叶斯证据框架克隆选择预测控制

基于灰色模型的CMP过程免疫预测R2R控制

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仪器仪表学报 2012年第2期33卷 306-314页

作者：王亮胡静涛中国科学院沈阳自动化所工业信息学重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039 沈阳化工大学沈阳110142

针对化学机械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)过程非线性、时变、产品质量不能在线测量的特性,为了提高CMP过程R2R(Rum-to-Run)控制的精度,提出了一种基于灰色模型和克隆选择免疫算法的CMP过程R2R预测控制器GI-PR2R。通过离线... 详细信息

针对化学机械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)过程非线性、时变、产品质量不能在线测量的特性,为了提高CMP过程R2R(Rum-to-Run)控制的精度,提出了一种基于灰色模型和克隆选择免疫算法的CMP过程R2R预测控制器GI-PR2R。通过离线测量获得历史批次少量数据,构建CMP过程的在线灰色GM(1,N)预测模型,解决了复杂CMP过程难以建立精确数学模型的难题提高了预测模型的精度。通过基于克隆选择免疫算法的CMP过程预测控制的滚动优化,避免了基于导数的优化技术易陷入局部最优的问题,进而提高了控制精度。仿真结果表明,CMP过程GIPR2R控制器的控制精度优于EWMA(exponentially weighted moving average)方法,有效抑制了过程漂移,减小了不同批次间产品的差异,材料去除率(material removalrate,MRR)的均方根误差在总批次与控制目标不同这2种情况下分别降低了18.09%和16.84%。

关键词：化学机械研磨灰色模型克隆选择预测控制 Run—to-Run控制

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旋转机械全息序列相似性匹配故障诊断方法

仪器仪表学报 2009年第3期30卷 536-541页

作者：吴薇胡静涛中国科学院沈阳自动化研究所工业信息重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039

针对全息诊断分辨率低影响旋转机械故障诊断质量和自动化水平的问题,将时间序列相似性匹配的基本概念和方法引入故障诊断应用中,结合全息诊断信息融合分析旋转机械振动全貌的思想,定义了全息序列及其相似性度量模型,用类时间轴上的多维... 详细信息

针对全息诊断分辨率低影响旋转机械故障诊断质量和自动化水平的问题,将时间序列相似性匹配的基本概念和方法引入故障诊断应用中,结合全息诊断信息融合分析旋转机械振动全貌的思想,定义了全息序列及其相似性度量模型,用类时间轴上的多维序列表征转子系统振动全貌,进而利用采用近似三角不等式与B+树结合剪枝策略的全息序列相似性匹配算法实现故障诊断。实验结果表明,该方法能够实现高质量的故障自动分类识别。

关键词：全息序列故障诊断多维时间序列相似性匹配

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基于代价敏感直推式学习的故障诊断方法

仪器仪表学报 2010年第5期31卷 1023-1028页

作者：吴薇胡静涛中国科学院沈阳自动化研究所工业信息重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039

针对故障诊断领域存在的不考虑误诊断代价以及提出泛化能力强的诊断规则难等问题,提出了一种代价敏感直推式学习故障诊断方法。基于Kolmogorov算法随机性理论和代价敏感学习最小期望误分类代价准则提出了代价敏感直推式分类机制,并在此... 详细信息

针对故障诊断领域存在的不考虑误诊断代价以及提出泛化能力强的诊断规则难等问题,提出了一种代价敏感直推式学习故障诊断方法。基于Kolmogorov算法随机性理论和代价敏感学习最小期望误分类代价准则提出了代价敏感直推式分类机制,并在此基础上设计了用于故障诊断的CsTCM-kNN算法。通过旋转机械轴系故障代价敏感诊断实验,验证了该方法能够有效地降低误诊断代价,且保证较高的诊断准确率。

关键词：故障诊断代价敏感直推式学习算法随机性理论

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基于GPS导航的插秧机作业控制系统

农业机械学报 2013年第1期44卷 200-204页

作者：郭娜胡静涛王鹤中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

为了满足农业智能化的需要,实现插秧机田间作业的自动控制,设计了与GPS导航系统相配合的插秧机作业控制系统。系统能够根据处方图的要求实现插秧机栽插作业和行驶速度的自动控制。以洋马VP6型高速插秧机为试验平台,在不影响手动操作的... 详细信息

为了满足农业智能化的需要,实现插秧机田间作业的自动控制,设计了与GPS导航系统相配合的插秧机作业控制系统。系统能够根据处方图的要求实现插秧机栽插作业和行驶速度的自动控制。以洋马VP6型高速插秧机为试验平台,在不影响手动操作的基础上对插秧机进行了电控改造,并与GPS导航系统进行了联合道路试验。试验结果表明,系统能够正确执行处方图既定的插秧任务,速度控制平均误差小于0.011 3 m/s,满足了插秧机作业的需求。

关键词：插秧机作业控制系统处方图导航

改进的符号时间序列分析方法及其在电机故障诊断中的应用

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仪器仪表学报 2009年第4期30卷 760-766页

作者：胡为胡静涛中国科学院沈阳自动化研究所工业信息学重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039

提出了一种改进的基于符号时间序列分析的电机异常探测方法,该方法自适应地将符号序列中出现符号最多的符号区间重新划分为2个新的符号区间,使得数据密集区间可以分配到相对更多的符号,而数据稀疏区间则分配到较少的符号,提高了符号对... 详细信息

提出了一种改进的基于符号时间序列分析的电机异常探测方法,该方法自适应地将符号序列中出现符号最多的符号区间重新划分为2个新的符号区间,使得数据密集区间可以分配到相对更多的符号,而数据稀疏区间则分配到较少的符号,提高了符号对于信号变化的灵敏度。电机转子断条故障的诊断实验结果表明:该方法较平均划分区间的方法对于电机异常诊断有着更高的灵敏度以及更好的鲁棒性和可靠性。

关键词：符号时间序列分析故障诊断电机

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基于EKF的异步电机转速和负载转矩估计

仪器仪表学报 2011年第2期32卷 329-335页

作者：于洪霞胡静涛中国科学院沈阳自动化研究所工业信息学重点实验室沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039 沈阳工业大学信息学院沈阳110870

合理选择电机的容量具有重要的意义,电机的容量可根据电机的转速和负载转矩确定,将电机的转速和负载转矩同时作为系统的状态,提出了一种基于EKF同时估计异步电机转速和负载转矩的方法,建立了包含异步电机转速和负载转矩状态的系统模型,... 详细信息

合理选择电机的容量具有重要的意义,电机的容量可根据电机的转速和负载转矩确定,将电机的转速和负载转矩同时作为系统的状态,提出了一种基于EKF同时估计异步电机转速和负载转矩的方法,建立了包含异步电机转速和负载转矩状态的系统模型,基于该模型用EKF实现了同时估计异步电机转速和负载转矩,仿真和实验验证了所提方法能以较高的精度同时估计出电机的转速和负载转矩。

关键词：异步电机扩展卡尔曼滤波器转速负载转矩