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欠驱动3D双足机器人步态切换控制策略 Research Articles

Hai-hui YUAN, Yi-min GE, Chun-biao GAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第8期页码 1026-1035 doi: 10.1631/FITEE.1800206

摘要：本文针对一个五杆欠驱动3D双足机器人步态切换问题，提出一种基于分层控制的切换控制策略。该策略包括切换控制器设计以及基于事件的反馈控制器设计。所设计的基于事件反馈控制器会在每一步对反馈增益进行自适应更新，而所设计的切换控制器将引导机器人从当前步态到达目标步态的邻域范围以实现平滑收敛。与以往研究相比，本文采用参数优化法设计切换控制器参数，确保机器人在步态切换过程中满足物理约束条件。最后，为验证所提控制策略的有效性，针对欠驱动3D双足机器人进行了数值仿真验证。

关键词：步态切换；欠驱动3D双足机器人；基于事件的反馈控制器；自适应控制律

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非线性系统高阶微分反馈控制

齐国元,陈增强,袁著祉

《中国工程科学》 2003年第5卷第8期页码 35-44

摘要：

提出了不依赖系统模型的高阶微分反馈控制思想，控制目标是系统输出及其微分和高阶微分逼近设定输入及其微分和高阶微分，极大地提高了对控制品质要求。基于这种思想设计了能高品质地提取量测信号的微分和高阶微分的高阶微分器（HOD, high order differentiator），该HOD参数少，容易调节，并给出其稳定性、收敛性和滤波特性的证明；另外，对带有未知扰动、模型未知的非线性SISO和MIMO系统分别设计了基于HOD的高阶微分反馈自适应控制器（HODFC, high order differentials feedback adaptivecontroller），给出了闭环系统稳定性和鲁棒性分析，并且实现了线性化解耦控制。

关键词：高阶微分器高阶微分反馈控制器稳定性鲁棒性解耦控制

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面向CPG驱动的仿生机器鱼容错控制方法 Article

杨越麒, 王健, 吴正兴, 喻俊志

《工程（英文）》 2018年第4卷第6期页码 861-868 doi: 10.1016/j.eng.2018.09.011

摘要：

容错性能对于自推进仿生机器鱼在实际水下应用中的可操作性和生存能力至关重要。本文探讨了具有多个可活动关节和一个被卡住尾部关节的自由游动机器鱼的容错控制问题。提出的控制系统主要由两个部分组成：反馈控制器和前馈补偿器。具体而言，一方面，设计了基于生物启发中心模式发生器的反馈控制器用于使机器鱼对外部干扰具有鲁棒性；另一方面，引入了基于动力学模型的前馈补偿器来加速整个控制系统的收敛。在此基础上，开展了仿真实验来完成控制系统分析和故障机器鱼游动性能验证。最后，水下实验表明，所提出的容错控制方法能够有效调整故障机器鱼，使其能够在故障情况下完成所需运动，进而提高实际机器鱼系统的稳定性和寿命。

关键词：容错控制机器鱼运动控制反馈控制器前馈补偿器

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基于接入控制器模式的公共无线局域网安全体系设计

宋宇波, 胡爱群, 杨晓辉

《中国工程科学》 2008年第10卷第8期页码 56-59

摘要：将现有的公共无线局域网分为WISP-owned, Operator-owned以及for Enterprise 3种类型，并分别讨论了各种类型的特征及其架构。在此基础上提出一种基于接入控制器模式的通用安全体系，可应用与目前大多数类型的公共无线局域网。提出了一种802.1X和WEB认证的混合型认证协议，该协议在进行WEB认证时将利用802.1X协商后产生的密钥进行，可有效的抵抗窃取服务、基站伪装、消息窃听等攻击，并与现有公共无线局域网Web认证相兼容

关键词：公共无线局域网安全体系认证接入控制器

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基于队列智能方法的分数阶PIλDμ控制器设计 None

Pritesh SHAH, Sudhir AGASHE, Anand J. KULKARNI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 437-445 doi: 10.1631/FITEE.1601495

摘要：近年来，队列智能方法逐步演变为一种基于人工智能的优化方法。本文首次采用队列智能方法对分数阶PID控制器的参数进行优化。验证了队列智能方法在分数阶PID控制器设计中的性能，并与其他方法如粒子群优化方法、遗传算法和改进的电磁算法等的性能进行比较。此外，队列智能方法对应的标准差表明，提出的方法在解决控制问题时具有鲁棒性。

关键词：队列智能；分数阶微积分；分数阶PID控制器；调节

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一类Lipschitz非线性系统的事件触发动态输出反馈控制 Research Article

刘智倩,楼旭阳,贾佳佳

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第11期页码 1684-1699 doi: 10.1631/FITEE.2100552

摘要：

本文研究一类Lipschitz非线性系统的动态输出反馈控制问题。首先，针对该系统设计了一个连续时间控制器，并且给出了系统稳定的充分条件。其次，针对该Lipschitz非线性系统提出一种新的事件触发机制，在该触发机制中引入了新的事件触发条件，并构建了事件触发控制下的闭环混杂系统。在混杂系统框架下建立了闭环系统稳定的充分条件。此外，给出了最小事件间隔的上界，以避免Zeno现象。最后，通过在神经网络系统和基因调控网络系统中的数值仿真验证了理论结果及所提方法的优越性。

关键词： Lipschitz非线性系统；动态输出反馈控制；事件触发控制；全局渐近稳定

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非线性系统的自适应可拓控制器设计

翁庆昌,陈珍源

《中国工程科学》 2001年第3卷第7期页码 54-58

摘要：

探讨可拓控制器的设计方法,利用自适应控制的设计策略来修正可拓控制器的增益参数,以近似获得所期望的最佳控制。所提出的控制器结构仅需调整单一参数,故易于实现。另外,引入最大值控制以保证所设计的可拓控制系统的稳定性，并将该控制器应用在非线性系统的控制上,以验证它的有效性及控制能力。

关键词：可拓理论自适应控制可拓控制器鲁棒稳定性

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基于可观测节点信息的控制器局域网节点可靠性评估 Article

Lei-ming ZHANG, Long-hao TANG, Yong LEI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第5期页码 615-626 doi: 10.1631/FITEE.1601029

摘要：基于控制器局域网的总线技术广泛应用于网络化制造系统。网络作为系统的信息通道，其可靠性对系统的吞吐量、产品质量以及工作人员的安全至关重要。然而，由于节点内部状态的不可访问性，因此使用节点内置的错误计数器值直接评估控制器局域网节点的可靠性是难以进行的。本文提出一种新颖的控制器局域网节点可靠性评估方法，该方法使用节点脱离总线时间作为可靠性测度。基于网络错误日志和错误计数器值可访问的可观测节点信息，该方法可以估计网络中节点的发送错误计数器值。首先，本文基于分段马尔科夫链建立了估计节点发送错误计数器值的模型，该模型考虑了网络中错误分布的稀疏特性。其次，通过学习可观测节点的模型估计值和实际测量值之间的偏差，建立了贝叶斯网络以表述可观测节点的模型估计值更新机制。然后，将该更新机制应用到网络中发送错误计数器值不可访问的节点，完成其模型估计值的更新。

关键词：控制器局域网；发送错误计数器；发送错误计数器值估计；贝叶斯网络；脱离总线时间

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基于滑模控制的可拓控制器设计

陈珍源,翁庆昌

《中国工程科学》 2001年第3卷第9期页码 48-51

摘要：

根据滑模控制概念，提出一种新的可拓控制器。在控制策略设计上分为两个部分，第一个部分是根据系统已知部分设计滑模控制的等效控制，另一部分为鲁棒控制以解决系统的不确定性因素及外部干扰问题。首先，构造一基本可拓控制器，用所定可拓集的关联函数作为系统状态信息的评价指针，并在其中植入一组待调增益参数，经参数修正来综合滑模可拓控制的鲁棒控制（滑模的撞击控制），以保证系统的稳定性。最后以一个非线性控制系统的仿真为例来说明所设计的可拓控制器的控制性能。

关键词：可拓集合可拓控制滑模控制系统稳定性

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具有执行器饱和的分段仿射系统基于事件的H∞控制 Research Articles

蒋永豪,吴炜,楼旭阳,江正仙,崔宝同

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.1900601

摘要：针对具有执行器饱和的离散时间分段仿射系统，提出一种事件触发控制器设计方法。考虑饱和信息，提出一种新的事件触发策略，该策略能节省通信资源。基于分段李雅普诺夫函数，推导出基于线性矩阵不等式的可行性条件。该条件不仅能保证闭环系统在一定H∞性能指标下的稳定性，还能减少信号传输数量。最后，利用仿真实例验证该方法的有效性。

关键词：事件触发控制；分段仿射系统；线性矩阵不等式；执行器饱和；H∞性能

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用于非线性混沌系统的基于分岔分数阶PID控制器设计方法 None

Karima RABAH, Samir LADACI, Mohamed LASHAB

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第2期页码 180-191 doi: 10.1631/FITEE.1601543

摘要：提出一个新的鲁棒分数阶比例-积分-微分（FOPID）控制器，以其中一个不稳定的固定点来稳定一个扰动非线性混沌系统。基于使用分岔图的比例-积分-微分行为，分析非线性混沌系统的稳定性。提取控制器参数的初始集，其后续可通过二次准则优化。积分和微分分数阶也被二次准则识别。在两个非线性系统（陈氏多涡卷混沌系统和Genesio-Tesi混沌系统）中应用数值模拟，结果表明分数阶比例-积分-微分控制器在稳定非稳定固定点过程中，甚至在随机扰动情况下，能够提供最好的闭环系统性能。

关键词：分数阶系统；分岔图；分数PID控制器；陈氏多涡卷混沌系统；Genesio-Tesi混沌系统

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参数自寻优模糊控制器在中央空调温度控制系统中的应用

吴爱国,杜春燕,宋晓强

《中国工程科学》 2004年第6卷第11期页码 84-87

摘要：

在中央空调温度控制系统中设计应用了一种参数自寻优模糊控制器。针对中央空调温度控制系统被控对象非线性、大滞后和时变等特点，该模糊控制器在规则可调整模糊控制器基础上引入了加权因子α和比例因子K_u的在线调整优化算法。运行结果表明，这种算法增强了系统的鲁棒性，在不同工作条件下，系统保持了良好的控制品质。

关键词：中央空调系统温度控制模糊控制器参数自寻优

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一种基于仿生的机器蛇转向控制方法 None

Wenjuan OUYANG, Wenyu LIANG, Chenzui LI, Hui ZHENG, Qinyuan REN, Ping LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第1期页码 32-44 doi: 10.1631/FITEE.1800554

摘要：提出一种基于仿生的机器蛇转向控制方法。分级控制方法灵感来自于脊椎动物生物运动系统。构建人工中枢模式发生器（CPG），驱动机器蛇产生可调蛇形运动。该发生器将协调所需的关节角度命令输出到每个较低级的执行控制器，而蛇形运动由更高级的运动控制器调制控制。设计结合小脑模型控制器（CMAC）和比例微分控制器（PD）控制机器蛇转向。得益于小脑模型控制器强大学习能力，所提方法可让机器蛇在转向控制中具有很强跟踪性和抗干扰性。PD控制器可加快运动控制器收敛速度。最后，仿真和实验验证了所提方法良好跟踪性和环境适应性。

关键词：机器蛇；中枢模式发生器；小脑模型控制器

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一种非侵入式的基于功耗的可编程逻辑控制器异常检测方案 Article

Yu-jun XIAO, Wen-yuan XU, Zhen-hua JIA, Zhuo-ran MA, Dong-lian QI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 519-534 doi: 10.1631/FITEE.1601540

摘要：工业控制系统广泛应用于关键基础设施的建设中，关系到国计民生，因此，攻击者越来越多地将其作为攻击目标，并造成严重的破坏。可编程逻辑控制器（Programmable logic controller, PLC）作为工业控制系统中的核心组件，能够直接控制现场设备，一旦PLC中运行了恶意程序，则可能直接造成重大财产损失甚至是人员伤亡近些年来，针对PLC的攻击事件显著增加，这表明PLC存在很大的脆弱性，同时也提醒人们保护PLC安全的重要性。不幸的是，传统的入侵检测系统和杀毒软件并不能很好地保护PLC的安全，因此，针对PLC的有效的安全防护方案有待被研究。基于上述背景，本文提出了一种非侵入式的基于功耗的PLC异常检测方案。为了更好的分析功耗信息，本文首先从原始功耗数据中提取有效的特征值组合，然后利用正常样本来训练一个基于长短记忆（long short-term memory, LSTM）单元的神经网络模型，利用该模型对后续正常样本进行预测

关键词：工业控制系统；可编程逻辑控制器；边信道；异常检测；基于长短记忆单元的神经网络模型