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基于高阶内模的变参考轨迹鲁棒迭代学习控制

计算机应用 2024年第7期44卷 2279-2284页

作者：郑俊豪陶洪峰教育部轻工过程先进控制重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

针对一类带有非重复不确定参数的线性离散系统跟踪批次变化的参考轨迹问题,提出一种双环控制结构的鲁棒间接型迭代学习控制(ILC)算法。通过在内环部分设计比例-积分(PI)型反馈控制器保证闭环系统沿时间轴方向的稳定性,实现前几批次对参... 详细信息

针对一类带有非重复不确定参数的线性离散系统跟踪批次变化的参考轨迹问题,提出一种双环控制结构的鲁棒间接型迭代学习控制(ILC)算法。通过在内环部分设计比例-积分(PI)型反馈控制器保证闭环系统沿时间轴方向的稳定性,实现前几批次对参考轨迹的快速跟踪。在外环部分,通过高阶内模(HOIM)描述参考轨迹变化规律,并设计一个基于内模原理的高阶比例(P)型ILC控制器提升系统在批次方向上对变参考轨迹的跟踪性能,实现对变化的参考轨迹精确跟踪。针对不确定性参数带来的扰动问题,设计一类性能指标函数,将系统模型在间接型ILC控制器作用下转换为等价的重复过程模型;基于重复过程模型稳定性理论,将保证系统具有沿批次鲁棒稳定的性能指标条件转换为线性矩阵不等式(LMI)。最后通过一类永磁电机的控制仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：迭代学习控制高阶内模变参考轨迹鲁棒控制重复过程模型

Iterative Learning Fault Diagnosis Algorithm for Non-uniform Sampling Hybrid System

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IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2017年第3期4卷 534-542页

作者： hongfeng tao Dapeng Chen Huizhong Yang Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry(Ministry of Education) Jiangnan UniversityWuxi 214122China

For a class of non-uniform output sampling hybrid system with actuator faults and bounded disturbances,an iterative learning fault diagnosis algorithm is ***,in order to measure the impact of fault on system between every consecutive output sampling instants,the actual fault function is transformed to obtain an equivalent fault model by using the integral mean value theorem,then the non-uniform sampling hybrid system is converted to continuous systems with timevarying delay based on the output delay ***,an observer-based fault diagnosis filter with virtual fault is designed to estimate the equivalent fault,and the iterative learning regulation algorithm is chosen to update the virtual fault repeatedly to make it approximate the actual equivalent fault after some iterative learning trials,so the algorithm can detect and estimate the system faults *** results of an electro-mechanical control system model with different types of faults illustrate the feasibility and effectiveness of this algorithm.

关键词： Equivalent fault model fault diagnosis iterative learning algorithm non-uniform sampling hybrid system virtual fault

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基于优化堆叠自编码器的故障诊断方法

控制工程 2024年第2期31卷 231-237页

作者：李启泽徐琛陶洪峰杨慧中江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学教育部轻工过程先进控制重点实验室江苏无锡214122

针对当前堆叠自编码器故障诊断方法在识别有效分类特征方面的缺陷,提出一种基于Fisher判别准则优化的堆叠自编码器故障诊断方法。将Fisher判别准则中寻找最佳投影方向的特征学习方法融入到堆叠自编码器的预训练中,利用样本标签信息在堆... 详细信息

针对当前堆叠自编码器故障诊断方法在识别有效分类特征方面的缺陷,提出一种基于Fisher判别准则优化的堆叠自编码器故障诊断方法。将Fisher判别准则中寻找最佳投影方向的特征学习方法融入到堆叠自编码器的预训练中,利用样本标签信息在堆叠自编码器的逐层非线性映射中学习最佳的投影方向。在Fisher判别准则优化的损失函数约束下训练,增加不同类别故障特征的类间距离,减小同类别特征的类内距离。由于在堆叠自编码器的预训练中,同时设计最小化重构特征和最大化分类特征的约束条件,预训练后的堆叠自编码器能够提取到更有效的特征信息,以提升最终故障诊断的准确率。通过在Tennessee Eastman(TE)化工过程的应用验证了所提故障诊断方法的可行性。

关键词：堆叠自编码器 Fisher判别准则故障诊断特征提取

基于自训练SGAN的调压器半监督故障诊断模型

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控制工程 2024年第4期31卷 722-728页

作者：程龙陶洪峰邱吉尔沈凌志江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122

针对实际工况下调压器标记样本稀缺导致故障诊断效果不佳的问题,基于自训练算法与半监督生成对抗网络(semi-supervised generative adversarial network,SGAN)设计了故障诊断模型。首先,对燃气调压器一维压力信号进行预处理,得到灰度图... 详细信息

针对实际工况下调压器标记样本稀缺导致故障诊断效果不佳的问题,基于自训练算法与半监督生成对抗网络(semi-supervised generative adversarial network,SGAN)设计了故障诊断模型。首先,对燃气调压器一维压力信号进行预处理,得到灰度图像样本。之后,基于深度卷积生成对抗网络,设计SGAN进行特征提取,判别器采用具有共享权值的堆叠鉴别器模型。然后,设计自训练算法,使用训练好的初始分类器预测无标签样本的类别标签。最后,采用重复标记方式将满足要求的样本扩充到有标签样本集重新训练,保存最终的分类器。实验结果表明,在少量调压器标签样本的情况下,所提模型依旧具有良好的性能。

关键词：半监督学习生成对抗网络自训练调压器故障诊断

Skew t Distribution-Based Nonlinear Filter with Asymmetric Measurement Noise Using Variational Bayesian Inference

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2022年第4期131卷 349-364页

作者： Chen Xu Yawen Mao Hongtian Chen hongfeng tao Fei Liu Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry(Ministry of Education) Jiangnan UniversityWuxi214122China School of Science Jiangnan UniversityWuxi214122China Department of Chemical and Materials Engineering University of AlbertaEdmontonAB T6G 2G6Canada

This paper is focused on the state estimation problem for nonlinear systems with unknown statistics of measurement *** on the cubature Kalman filter,we propose a new nonlinear filtering algorithm that employs a skew t distribution to characterize the asymmetry of the measurement *** system states and the statistics of skew t noise distribution,including the shape matrix,the scale matrix,and the degree of freedom(DOF)are estimated jointly by employing variational Bayesian(VB)*** proposed method is validated in a target tracking *** of the simulation indicate that the proposed nonlinear filter can perform satisfactorily in the presence of unknown statistics of measurement noise and outperform than the existing state-of-the-art nonlinear filters.

关键词： Nonlinear filter asymmetric measurement noise skew t distribution unknown noise statistics variational Bayesian inference

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多故障并发不确定系统的鲁棒完整性容错控制

化工学报 2010年第8期61卷 2002-2007页

作者：陶洪峰胡寿松江南大学检测与过程控制研究所江苏无锡214122 南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对传统容错控制方法难以保证非线性系统在执行器和传感器多故障并发情形下的稳定性问题,研究了一类时滞不确定模糊系统的鲁棒完整性容错控制方法。建立了基于T-S模糊逻辑的不确定非线性模型,定义执行器和传感器故障阵的标准归一化形式... 详细信息

针对传统容错控制方法难以保证非线性系统在执行器和传感器多故障并发情形下的稳定性问题,研究了一类时滞不确定模糊系统的鲁棒完整性容错控制方法。建立了基于T-S模糊逻辑的不确定非线性模型,定义执行器和传感器故障阵的标准归一化形式,在利用Newton-Leibniz公式变换系统结构的基础上,根据线性矩阵不等式技术给出了鲁棒容错控制器存在的时滞相关性充分条件,以保证整个闭环系统在执行器和(或)传感器发生故障时的稳定性,同时满足给定的广义鲁棒性能约束,联合抑制扰动、初始状态和时滞状态对系统性能的影响。最后仿真结果验证了方法的必要性和可行性。

关键词：不确定系统模糊控制鲁棒控制容错控制完整性

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模糊广义时滞系统的鲁棒集成容错控制器设计

南京航空航天大学学报 2009年第3期41卷 397-401页

作者：陶洪峰胡寿松南京航空航天大学自动化学院南京210016

针对一类具有状态时滞的T-S模糊广义系统,通过定义一类时滞相关的Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式技术给出了模糊鲁棒集成容错控制器的综合设计方法和存在的充分条件,以区别于现有容错控制研究方向中"完整性"的概念范畴。同时引入等价... 详细信息

针对一类具有状态时滞的T-S模糊广义系统,通过定义一类时滞相关的Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式技术给出了模糊鲁棒集成容错控制器的综合设计方法和存在的充分条件,以区别于现有容错控制研究方向中"完整性"的概念范畴。同时引入等价充要条件放宽其求解的约束性,保证整个闭环系统在执行器和(或)传感器发生故障时仍能保持稳定。最后通过数值算例表明了本方法的可行性。

关键词：模糊广义系统时滞相关容错控制集成线性矩阵不等式(LMI)

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变批次长度非线性时滞系统的迭代学习控制

信息与控制 2023年第4期52卷 542-550,560页

作者：韩洋陶洪峰江南大学教育部轻工过程先进控制重点实验室江苏无锡214122

针对一类变批次长度的非线性系统,研究了其带输入时滞情况下的期望轨迹跟踪PD(proportional-derivative)型迭代学习控制问题。批次长度变化通过系统在时刻点输出的概率进行描述,其造成的跟踪误差信息缺失使用零补偿方法进行修正,以便于... 详细信息

针对一类变批次长度的非线性系统,研究了其带输入时滞情况下的期望轨迹跟踪PD(proportional-derivative)型迭代学习控制问题。批次长度变化通过系统在时刻点输出的概率进行描述,其造成的跟踪误差信息缺失使用零补偿方法进行修正,以便于不同批次控制律的全时间轴信息更新;然后基于给定超前法设计PD型迭代学习控制算法,消除输入时滞对控制律更新的影响;再根据数学期望与范数分析证明了所提算法能够保证跟踪误差在初始状态相同时严格收敛,在初始状态不同时期望收敛。最后通过直流电机驱动单杆系统的输出跟踪控制仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：迭代学习控制变批次长度非线性系统输入时滞

Iterative learning control design for uncertain time-delay systems by generalized KYP synthesis

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