控制性能评价与监控理论的研究进展

自Harris(1989)提出最小方差控制基准以来,控制性能评价与监控技术受到了极大的关注,并取得了大量的成果.学者们在最小方差基准的基础上提出了广义最小方差基准、用户定义基准、基于模型的基准等多种评价方法,并由最初的单输入单输出系统推广到了多输入多输出系统、时变系统等.仔细回顾了控制性能评价与监控理论的发展历程,并指出该领域面临的主要问题以及未来的发展方向.     

多传感器异步量测融合算法性能比较

归纳几种多传感器异步量测融合算法,即首先将各传感器异步数据统一到同一时刻,再对该数据进行并行或伪序贯滤波处理.分别采用理论证明和实例仿真分析对各种算法的估计精度、计算量等性能进行了比较.所得结论对实际工程应用中异步量测融合算法的选取有一定的指导意义.     

基于内外子区域划分的高阶精度CFD程序异构并行算法

对计算流体力学(CFD)程序CNS提出一种Offload模式下基于内外子区域划分的异构并行算法,结合结构化网格下有限差分计算和四阶龙格库塔方法的特点,引入ghost网格点区域,设计了一种ghost区域收缩计算策略,显著降低了异构计算资源之间的数据传输开销,负载均衡时CPU端的计算与MPI通信完全和加速器端的计算重叠,提高了异构协同并行性。推导了保证计算正确性的ghost区域的参数,分析了负载均衡的条件。在“CPU(Intel Haswell Xeon E5-2670 12 cores ×2)＋加速器(Xeon Phi 7120A ×2)”的服务器上测得该算法较直接将任务子块整体迁至加速器端计算的异构算法性能平均提升5.9倍,较MPI/OpenMP两级并行算法使用24个纯CPU核的性能,该算法使用单加速器时加速1.27倍,使用双加速器加速1.45倍。讨论和分析了性能瓶颈与存在的问题。     

激光制备多层结构的软质基底耐磨类金刚石膜

为提高金属铜软基底的耐磨、抗蚀能力,采用脉冲激光沉积技术制备了金属铜基底上的多层结构类金刚石保护膜;其中的碳化硅-类金刚石循环层避免了类金刚石膜层中内应力的累积,降低了功能类金刚石层破裂的风险,碳化硅持力层降低了软质铜基底与高硬度类金刚石层的硬度差,金属钛层则使得铜基底与上层碳化硅层牢固结合。实验测试表明,多层结构类金刚石保护膜在铜基底上附着牢固,可通过美军标MIL-48497A规定的重摩擦和国军标GJB150.5A-2009规定的高低温冲击试验,同时能够承受弱碱溶液的腐蚀;摩擦系数低、处于0.093以下,耐磨性能好、2 h摩擦未见磨痕。针对不同金属基底特性改进工艺,该技术可应用于存在腐蚀性环境中机械工具的抗磨保护膜。     

系统可靠寿命的不确定性分析及其高效方法

为了分析元器件失效率的不确定性对系统可靠性的影响,借鉴Borgonovo的矩独立灵敏度分析思想,在充分考虑了系统可靠寿命完整不确定性信息的情况下,提出了基于系统可靠寿命的矩独立重要性测度,用来分析不确定性条件下系统元器件失效率对其可靠寿命的平均影响。但由于系统可靠寿命函数是系统可靠度函数的反函数,一般无法解析表达而以隐函数的形式存在,致使该矩独立重要性测度难以高效准确求解。为了解决这一问题,文章提出了一种新的Kriging自适应代理模型的高效算法,该算法以Kriging代理模型预测值的变异系数作为自适应学习函数,通过自主增加新的试验样本,增强代理模型的预测准确性。阀门控制系统和民用飞机电液舵机系统两个算例分析表明,在保证计算精度的情况下,通过变异系数自适应学习函数,仅需添加少量系统可靠寿命试验样本,就能够构建用来充分近似系统可靠寿命函数的Kriging代理模型,解决了重要性测度的高效求解问题,从而验证了所提方法的合理性和算法的高效性。     

基于DSP的主动式波浪补偿起重机控制系统设计

设计了一种基于DSP(Digital Signal Processing)的主动式波浪补偿起重机的控制系统,分析了系统的工作原理与功能要求,研究了DSP控制核心及其外围接口,完成了前向通道设计ZRS-422串行通信人机接口设计、后向通道设计以及整个DSP控制系统软件设计,并采用Matlab进行了系统仿真.将该控制系统成功应用于主动式波浪补偿系统缩比样机,实验表明样机的主动补偿性能良好,工作稳定可靠.