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基于GMM-KNN-LSTM的烧结矿化学指标预测

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 314-322页

作者：閤光磊吴朝霞刘梦园姜玉山东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学秦皇岛分校数学与统计学院河北秦皇岛066004

针对烧结矿化学指标检测频率低导致无标签样本无法被机器学习利用的问题,提出了一种充分利用样本中有用信息的烧结矿化学指标预测模型.首先,结合高斯混合模型(GMM)和K-近邻(KNN)算法,将无标签样本转化为有标签样本,然后与长短期记忆(LS... 详细信息

针对烧结矿化学指标检测频率低导致无标签样本无法被机器学习利用的问题,提出了一种充分利用样本中有用信息的烧结矿化学指标预测模型.首先,结合高斯混合模型(GMM)和K-近邻(KNN)算法,将无标签样本转化为有标签样本,然后与长短期记忆(LSTM)单元相结合,用于预测烧结矿的总铁质量分数、FeO质量分数和碱度3个化学指标.通过与反向传播神经网络(BPNN)、循环神经网络(RNN)和LSTM三种模型对比,结果表明所建模型具有较低的预测误差.总铁质量分数和FeO质量分数的预测命中率在允许误差±0.5%内时分别达到98.73%和95.33%,碱度的预测命中率在允许误差±0.05内为98.13%,展现了较高的预测精度.

关键词：烧结矿化学指标预测模型无标签样本处理算法 LSTM 数据预处理

基于改进JH-2模型的氟金云母本构关系开发与模拟

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第6期45卷 837-842,849页

作者：马廉洁于学荞韩智斌潘帅东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

基于JH-2理论模型,建立了针对脆性材料有限元仿真改进的JH-2离散化模型,以此为本构模型对DEFORM软件的用户端模块进行了二次开发并对工程陶瓷的切削力进行了仿真分析.通过氟金云母车削试验,对比了JH-2离散化模型和J-C理想化模型的仿真效... 详细信息

基于JH-2理论模型,建立了针对脆性材料有限元仿真改进的JH-2离散化模型,以此为本构模型对DEFORM软件的用户端模块进行了二次开发并对工程陶瓷的切削力进行了仿真分析.通过氟金云母车削试验,对比了JH-2离散化模型和J-C理想化模型的仿真效果,分析了切削速度、进给速度和切削深度三种工艺参数对切削力仿真的影响并验证了JH-2模型的准确性和可靠性.试验结果表明,切削力仿真值与试验值变化趋势相同且精度良好,相比于J-C理想化模型,JH-2离散化模型模拟的脆性材料加工形貌更符合实际情况.因此,在针对工程陶瓷的有限元研究中,改进的JH-2离散化模型相对于J-C模型在理论分析和仿真预测上均具有显著优势.

关键词： JH-2模型脆性材料 DEFORM软件二次开发工艺参数

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基于时间分段提高对称网络能控性

控制与决策 2024年第8期39卷 2671-2678页

作者：王立夫寇晓宇孔芝郭戈东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

网络结构对实现网络完全能控有很大的影响,在不增加驱动节点的前提下,仅基于网络结构来优化复杂网络的能控性具有重要意义.基于此,提出一种将静态对称网络划分成由多个快照(每个快照是一个静态网络)组成的动态时变网络的方法,利用时变... 详细信息

网络结构对实现网络完全能控有很大的影响,在不增加驱动节点的前提下,仅基于网络结构来优化复杂网络的能控性具有重要意义.基于此,提出一种将静态对称网络划分成由多个快照(每个快照是一个静态网络)组成的动态时变网络的方法,利用时变网络的优势减少驱动节点提高网络能控性;给出由多个快照组成时变对称网络能控性的判据,快照的最优划分,驱动节点数量与快照数量的关系;通过实际例子说明该划分方法的应用过程,并在模型网络和真实网络进行仿真验证,结果表明通过时间分段的方法可以有效减少对称网络中驱动节点的数量,提高网络能控性.

关键词：对称网络能控性时变网络最大匹配无向仙人掌

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基于广义泊松矩泛函的闭环子空间辨识

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2092-2098页

作者：于淼王友谊魏永涛东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

针对连续系统在闭环条件下进行辨识,由于将来输入和噪声的相关性,会导致辨识方法产生有偏估计结果的问题,提出一种基于广义泊松矩泛函的闭环子空间辨识算法。首先,采用广义泊松矩泛函变换得到输入输出信号的滤波器模型,从而得到连续系... 详细信息

针对连续系统在闭环条件下进行辨识,由于将来输入和噪声的相关性,会导致辨识方法产生有偏估计结果的问题,提出一种基于广义泊松矩泛函的闭环子空间辨识算法。首先,采用广义泊松矩泛函变换得到输入输出信号的滤波器模型,从而得到连续系统的输入输出矩阵方程。然后,利用故障诊断领域中的等价空间代替子空间辨识过程中的观测空间进行辨识。最后,为了解决闭环辨识中由反馈控制器产生的估计偏差辨识问题,采用主成分分析法和辅助变量法,达到辨识系统一致性估计的目的。仿真结果验证了所提方法的有效性和精确性。

关键词：子空间辨识闭环辨识广义泊松矩泛函等价空间

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考虑差异化需求的电动汽车充电调度策略

控制与决策 2024年第3期39卷 795-803页

作者：蔡凌郭戈施冷安东东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

电动汽车行驶里程短、充电时间长是影响驾驶体验的关键.通过对电网、充电设备进行大规模升级的方法减少充电时间,成本昂贵,因此充分利用现有路网、电网资源,制定智能充电调度策略成为提高驾驶体验的重要手段.考虑到驾驶者对充电时间敏... 详细信息

电动汽车行驶里程短、充电时间长是影响驾驶体验的关键.通过对电网、充电设备进行大规模升级的方法减少充电时间,成本昂贵,因此充分利用现有路网、电网资源,制定智能充电调度策略成为提高驾驶体验的重要手段.考虑到驾驶者对充电时间敏感度的异质性,提出具有差异化的调度策略以满足不同优先级驾驶者的需求.首先,为均衡不同优先级驾驶者的利益,提出一种基于动态截断机制的两优先级队列模型;其次,定义充电站的准入原则,保证高优先级驾驶者对预留桩的使用权及对空闲桩的优先抢占权;然后,提出基于截断机制的双层优化模型CCPQ(charging with cut-off priority queue),在顶层高优先级车辆与充电桩最优匹配的基础上,设计底层低优先级车辆的分配策略优化模型,将最小化低优先级驾驶者的总等待时间构建为凸优化问题;最后,通过仿真验证策略的有效性及优越性.

关键词：电动汽车充电策略区分服务预约截断优先级队列凸优化

考虑执行器非线性的固定时间全局预设性能车辆队列控制

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自动化学报 2024年第2期50卷 320-333页

作者：高振宇孙振超郭戈东北大学秦皇岛分校控制工程学院秦皇岛066004 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

针对含有执行器非线性的车辆队列控制系统,提出一种固定时间全局预设性能控制(Global prescribed performance control, GPPC)控制方法.首先,设计一种平滑等效变换,在同一框架下解决死区及饱和问题,同时消除执行器非线性固有拐点问题.其... 详细信息

针对含有执行器非线性的车辆队列控制系统,提出一种固定时间全局预设性能控制(Global prescribed performance control, GPPC)控制方法.首先,设计一种平滑等效变换,在同一框架下解决死区及饱和问题,同时消除执行器非线性固有拐点问题.其次,构造两个新型性能函数,并基于此提出一种全局预设性能控制算法,实现如下目标:1)保证跟踪误差在固定时间内收敛到预定稳态区域;2)消除初始误差必须已知的限制;3)减小误差的超调量.然后,基于上述等效变换及预设性能控制算法,设计一种固定时间滑模队列容错控制方案,实现固定时间单车稳定及队列稳定.最后,通过MATLAB仿真实验,验证了所提算法的有效性.

关键词：车辆队列执行器非线性全局预设性能控制固定时间稳定

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具有复杂动力学的多智能体系统分布式优化综述

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控制与决策 2024年第7期39卷 2113-2124页

作者：郭戈康健东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110819 东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

多智能体系统分布式优化由于其高效性、灵活性和可靠性等特点吸引了大量学者的关注,在多机器人协同控制、无线传感器网络、能源系统等领域具有广泛的应用前景.分布式优化的基本目标是利用智能体的个体目标函数梯度、自身及其邻居状态信... 详细信息

多智能体系统分布式优化由于其高效性、灵活性和可靠性等特点吸引了大量学者的关注,在多机器人协同控制、无线传感器网络、能源系统等领域具有广泛的应用前景.分布式优化的基本目标是利用智能体的个体目标函数梯度、自身及其邻居状态信息设计分布式控制协议,驱动所有智能体的状态或输出到全局目标函数的最优解,系统动力学是影响智能体状态演化的重要因素.鉴于此,在回顾现有连续时间分布式优化算法的基础上,根据系统动力学分类,尽可能全面地评述具有复杂动力学的多智能体系统分布式优化问题的最新研究进展,并对未来发展方向进行展望.

关键词：分布式优化多智能体系统信息物理系统连续系统线性系统非线性系统

基于晶体塑性有限元法的316LN不锈钢单轴力学行为

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第6期45卷 843-849页

作者：陈小辉陈天祥朱琳郎朗东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

为了更准确描述316LN不锈钢单轴力学行为,在率相关晶体塑性理论框架下,以Ahmadzadeh-Varvani(A-V)随动硬化准则为基础,构建了多晶循环塑性本构模型.通过程序UMAT将其移植到有限元软件ABAQUS中,并通过Voronoi图建立二维多晶有限元模型;... 详细信息

为了更准确描述316LN不锈钢单轴力学行为,在率相关晶体塑性理论框架下,以Ahmadzadeh-Varvani(A-V)随动硬化准则为基础,构建了多晶循环塑性本构模型.通过程序UMAT将其移植到有限元软件ABAQUS中,并通过Voronoi图建立二维多晶有限元模型;分别模拟了不同加载率、应变循环和非对称应力循环条件下316LN不锈钢的变形行为.对比模拟结果与实验数据可知:单轴拉伸条件下,两者的应力误差在±0.9%附近波动,最大应力误差仅为1.9%;应变循环条件下,两者的最大应力误差出现在第5圈,拉伸和压缩阶段应力误差分别为11.4%和12.2%,循环稳定后,拉伸和压缩阶段应力误差分别为7.4%和7.9%;应力循环条件下,两者的误差主要体现在滞环宽度上,模拟的滞环面积相对较窄,但滞环演化趋势误差较小.

关键词：晶体塑性理论 A-V随动硬化准则饱和硬化准则 Voronoi图棘轮效应

空心微瓶腔回音壁模式谐振的调谐方法及应变传感特性

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光学学报 2024年第2期44卷 213-220页

作者：蔡露李尚文王进刘俊相夫程李忠嘉东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

提出了一种双柄空心微瓶腔结构,利用微纳光纤耦合激发出了回音壁模式(WGM)谐振,通过控制轴向拉伸应变,实现了回音壁模式的谐振波长和品质因子Q的调谐,通过非对称拉锥的方式改变微腔结构,增大了双柄微腔结构轴向拉伸对腔长和壁厚的改变量... 详细信息

提出了一种双柄空心微瓶腔结构,利用微纳光纤耦合激发出了回音壁模式(WGM)谐振,通过控制轴向拉伸应变,实现了回音壁模式的谐振波长和品质因子Q的调谐,通过非对称拉锥的方式改变微腔结构,增大了双柄微腔结构轴向拉伸对腔长和壁厚的改变量,从而使谐振波长的调谐范围达到了0.66 nm。所提结构在激光器、滤波器和传感检测等应用方面具有实际意义。实验中进一步探究了非对称双柄回音壁模式微腔的应变传感特性,结果表明,WGM谐振峰对轴向拉伸应变的灵敏度可达0.795 pm/με,分辨率小于25με,线性度达0.999。由于回音壁模式谐振腔具有极窄的谐振峰,该传感方法能够实现更高的传感分辨率,为高分辨率应变传感提供了新思路。

关键词：集成光学回音壁模式空心微瓶腔谐振峰调谐应变传感