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主办单位
中国自动化学会
中国科学院自动化研究所
主管单位
中国科学院
ISSN 0254-4156   CN 11-2109/TP   
CODEN ZIXUDZ


2017年 43卷 8期
刊出日期:2017-08-20
 
简明目录 带摘要目录 已发表综述 已发表长论文 已发表专刊 过刊浏览
      目录
0 目录
2017 Vol. 43 (8): 0-0 [摘要] ( 38 ) PDF (2562 KB)   ( 132 )
      综述与评论
1289 深度学习在目标视觉检测中的应用进展与展望
张慧, 王坤峰, 王飞跃
2017 Vol. 43 (8): 1289-1305 [摘要] ( 494 ) PDF (4786 KB)   ( 1392 ) HTML( )
1306 基于深度卷积特征的细粒度图像分类研究综述
罗建豪, 吴建鑫
2017 Vol. 43 (8): 1306-1318 [摘要] ( 133 ) PDF (4163 KB)   ( 645 ) HTML( )
      论文与报告
1319 面向交互应用的串联弹性驱动器力矩控制方法
王萌, 孙雷, 尹伟, 董帅, 刘景泰
2017 Vol. 43 (8): 1319-1328 [摘要] ( 84 ) PDF (2824 KB)   ( 208 ) HTML( )
1329 基于异步IMM融合滤波的网络化系统故障诊断
胡艳艳, 金增旺, 薛晓玲, 孙长银
2017 Vol. 43 (8): 1329-1338 [摘要] ( 81 ) PDF (1497 KB)   ( 199 ) HTML( )
1339 基于自适应学习率的深度信念网设计与应用
乔俊飞, 王功明, 李晓理, 韩红桂, 柴伟
2017 Vol. 43 (8): 1339-1349 [摘要] ( 142 ) PDF (2505 KB)   ( 563 ) HTML( )
1350 网络控制系统发送功率分配问题研究
王丽媛, 郭戈, 庄严
2017 Vol. 43 (8): 1350-1357 [摘要] ( 64 ) PDF (850 KB)   ( 191 ) HTML( )
1358 轮手一体机器人能量次优重构规划方法
胡亚南, 马书根, 李斌, 王明辉, 王越超
2017 Vol. 43 (8): 1358-1369 [摘要] ( 73 ) PDF (4389 KB)   ( 195 ) HTML( )
1370 基于大维数据驱动的油气管网泄漏监控模糊决策方法
马大中, 胡旭光, 孙秋野
2017 Vol. 43 (8): 1370-1382 [摘要] ( 90 ) PDF (3322 KB)   ( 231 ) HTML( )
1383 输入饱和的一类切换系统神经网络跟踪控制
司文杰, 董训德, 王聪
2017 Vol. 43 (8): 1383-1392 [摘要] ( 90 ) PDF (1765 KB)   ( 226 ) HTML( )
1393 适用于事件触发的分布式随机目标跟踪方法
杨旭升, 张文安, 俞立
2017 Vol. 43 (8): 1393-1401 [摘要] ( 67 ) PDF (2469 KB)   ( 197 ) HTML( )
1402 结合物体先验和空域约束的室内空域布局推理
姚拓中, 左文辉, 宋加涛, 应宏微
2017 Vol. 43 (8): 1402-1411 [摘要] ( 38 ) PDF (50948 KB)   ( 147 ) HTML( )
1412 谐波影响下的高压直流输电系统运行特性分析
郭紫昱, 林涛, 贾耕涛, 王立永
2017 Vol. 43 (8): 1412-1417 [摘要] ( 59 ) PDF (10126 KB)   ( 126 ) HTML( )
1418 基于驻留时间切换下离散切换系统的异步控制器设计
李荣
2017 Vol. 43 (8): 1418-1424 [摘要] ( 55 ) PDF (520 KB)   ( 178 ) HTML( )
1425 一种新型区间二型模糊神经网络隶属函数的设计
王家军
2017 Vol. 43 (8): 1425-1433 [摘要] ( 65 ) PDF (11648 KB)   ( 159 ) HTML( )
1434 基于二阶滑模控制的变速双馈风力发电系统最大功率点跟踪
刘向杰, 王诚诚, 韩耀振
2017 Vol. 43 (8): 1434-1442 [摘要] ( 70 ) PDF (4802 KB)   ( 252 ) HTML( )
1443 基于模型预测控制的含多微电网的能源互联网分布式协同优化
张彦, 张涛, 王锐, 刘亚杰
2017 Vol. 43 (8): 1443-1456 [摘要] ( 77 ) PDF (2419 KB)   ( 225 ) HTML( )
1457 基于镜面反射算法的可靠性稳健优化设计研究
戚其松, 王君, 徐格宁, 范小宁
2017 Vol. 43 (8): 1457-1464 [摘要] ( 70 ) PDF (3220 KB)   ( 206 ) HTML( )
      短文
1465 带有时变时滞和同步切换的忆阻神经网络的全局指数稳定性
蒋音露, 李传东
2017 Vol. 43 (8): 1465-1469 [摘要] ( 53 ) PDF (504 KB)   ( 150 ) HTML( )
1470 迭代学习控制的参考信号初始修正方法
严求真, 孙明轩, 蔡建平
2017 Vol. 43 (8): 1470-1477 [摘要] ( 66 ) PDF (680 KB)   ( 195 ) HTML( )
1478 具有未知参数的LQG对偶控制算法研究
尚婷, 钱富才, 张晓艳, 谢国
2017 Vol. 43 (8): 1478-1484 [摘要] ( 62 ) PDF (518 KB)   ( 143 ) HTML( )
      目录
0 目录
2017 Vol. 43 (8): 0-0 [摘要] ( 38 ) PDF (2562 KB)   ( 132 )
      综述与评论
1289 深度学习在目标视觉检测中的应用进展与展望
张慧, 王坤峰, 王飞跃
目标视觉检测是计算机视觉领域的一个重要问题,在视频监控、自主驾驶、人机交互等方面具有重要的研究意义和应用价值.近年来,深度学习在图像分类研究中取得了突破性进展,也带动着目标视觉检测取得突飞猛进的发展.本文综述了深度学习在目标视觉检测中的应用进展与展望.首先对目标视觉检测的基本流程进行总结,并介绍了目标视觉检测研究常用的公共数据集;然后重点介绍了目前发展迅猛的深度学习方法在目标视觉检测中的最新应用进展;最后讨论了深度学习方法应用于目标视觉检测时存在的困难和挑战,并对今后的发展趋势进行展望.
2017 Vol. 43 (8): 1289-1305 [摘要] ( 494 ) PDF (4786 KB)   ( 1392 )
1306 基于深度卷积特征的细粒度图像分类研究综述
罗建豪, 吴建鑫
细粒度图像分类问题是计算机视觉领域一项极具挑战的研究课题,其目标是对子类进行识别,如区分不同种类的鸟.由于子类别间细微的类间差异和较大的类内差异,传统的分类算法不得不依赖于大量的人工标注信息.近年来,随着深度学习的发展,深度卷积神经网络为细粒度图像分类带来了新的机遇.大量基于深度卷积特征算法的提出,促进了该领域的快速发展.本文首先从该问题的定义以及研究意义出发,介绍了细粒度图像分类算法的发展现状.之后,从强监督与弱监督两个角度对比分析了不同算法之间的差异,并比较了这些算法在常用数据集上的性能表现.最后,我们对这些算法进行了总结,并讨论了该领域未来可能的研究方向及其面临的挑战.
2017 Vol. 43 (8): 1306-1318 [摘要] ( 133 ) PDF (4163 KB)   ( 645 )
      论文与报告
1319 面向交互应用的串联弹性驱动器力矩控制方法
王萌, 孙雷, 尹伟, 董帅, 刘景泰
对于串联弹性驱动器(Series elastic actuator,SEA)而言,已有方法大都将其弹性组件视为线性弹簧.然而为了追求更高的能量密度,SEA的机械结构越来越复杂,使其控制问题更具挑战性;此外,现有方法均未考虑当SEA应用于交互系统中,其负载端动力学模型会产生剧烈变化的情况.针对这些问题,本文设计了一种面向交互应用的自适应滑模控制方法.具体而言,首先在考虑了非线性SEA输出特性及系统中可能存在的扰动的情况下,描述了SEA系统的动力学方程,并对其进行了分析和变换.在此基础上设计了负载运动观测器和自适应滑模控制器,使得本文方法能够在负载端动力学模型完全未知的情况下完成SEA的力矩控制.最后通过引入辅助系统,对输入饱和的情况进行了有效的处理.通过理论分析证明了闭环控制系统的稳定性及信号有界性,随后的仿真与实验结果也表明了这种自适应滑模控制器良好的控制性能和对不确定性因素的鲁棒性.
2017 Vol. 43 (8): 1319-1328 [摘要] ( 84 ) PDF (2824 KB)   ( 208 )
1329 基于异步IMM融合滤波的网络化系统故障诊断
胡艳艳, 金增旺, 薛晓玲, 孙长银
针对一类带随机丢包的异步多传感器网络化系统,提出了基于网络化异步交互式多模型(Interacting multiple model,IMM)融合滤波的故障诊断方法.考虑不同传感器通道具有不同丢包概率的情况,将未知的故障幅值看作扩维的系统状态,利用提出的网络化异步IMM融合滤波算法对由系统正常模型和各种可能的故障模型构成的模型集进行滤波,根据模型概率进行故障检测和定位,同时得到故障幅值和系统状态的联合估计.提出的方法避免了传统IMM故障诊断方法模型集设计中故障大小难以确定的问题,适用于具有任意采样速率和任意初始采样时刻的异步多传感器网络化系统,并且通过融合多个传感器的信息提高了故障诊断的准确性.仿真实例验证了所提出方法的可行性和有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1329-1338 [摘要] ( 81 ) PDF (1497 KB)   ( 199 )
1339 基于自适应学习率的深度信念网设计与应用
乔俊飞, 王功明, 李晓理, 韩红桂, 柴伟
针对深度信念网(Deep belief network,DBN)预训练耗时长的问题,提出了一种基于自适应学习率的DBN(Adaptive learning rate DBN,ALRDBN).ALRDBN将自适应学习率引入到对比差度(Contrastive divergence,CD)算法中,通过自动调整学习步长来提高CD算法的收敛速度.然后设计基于自适应学习率的权值训练方法,通过网络性能分析给出学习率变化系数的范围.最后,通过一系列的实验对所设计的ALRDBN进行测试,仿真实验结果表明,ALRDBN的收敛速度得到了提高且预测精度也有所改善.
2017 Vol. 43 (8): 1339-1349 [摘要] ( 142 ) PDF (2505 KB)   ( 563 )
1350 网络控制系统发送功率分配问题研究
王丽媛, 郭戈, 庄严
以网络控制系统为研究对象,讨论传感器发送功率对系统性能和通信能耗的影响.首先,针对无线通信系统中存在的丢包问题,根据发送功率的大小,建立系统切换模型,其中,发送功率越大,丢包率越低,系统性能越好.然后,利用平均驻留时间技术,得到系统指数均方稳定的充分条件以及发送功率的可调度条件.最后,根据以上结果,给出系统功率分配和控制器增益的协同设计算法,该算法不仅能保证系统具有理想的控制性能,同时能够使得通信能耗最优.
2017 Vol. 43 (8): 1350-1357 [摘要] ( 64 ) PDF (850 KB)   ( 191 )
1358 轮手一体机器人能量次优重构规划方法
胡亚南, 马书根, 李斌, 王明辉, 王越超
模块化机器人的重构规划中,由于各模块的目标分配与其轨迹规划之间的耦合关系导致组合爆炸问题.本文提出一种基于简化模型的能量次优规划方法,将重构规划问题转化为最优控制问题,实现目标分配与轨迹规划的解耦.通过求解由Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程描述的最优控制问题,得到简化模型的值函数和最优轨迹.各模块的运动目标由值函数的吸引域决定.通过在最优轨迹附近的次优区域内搜索得到实际运动轨迹,提高了搜索效率.仿真实验结果表明,该方法能够选择合适的模块组合,并能在障碍物环境中生成满足机器人动力学约束的运动轨迹.
2017 Vol. 43 (8): 1358-1369 [摘要] ( 73 ) PDF (4389 KB)   ( 195 )
1370 基于大维数据驱动的油气管网泄漏监控模糊决策方法
马大中, 胡旭光, 孙秋野
输油管网状态量多及工艺复杂,难以建立精确的管网数学模型,为了能够实时监控管网的安全运行情况,本文提出一种基于大维数据驱动的管网泄漏监控模糊决策方法.首先利用管网现有的数据信息,在不对数据进行降维处理的情况下,从信息物理系统的角度出发,将油气管网的拓扑结构、阀门开度等管道物理数据以及压力、流量等运行信息数据结合起来对复杂管网系统建立数据驱动模型.然后基于大维随机矩阵谱理论,将得到的信息物理数据协方差矩阵谱分布及圆环率作为模糊决策的条件对管网运行情况进行判断.当管网拓扑发生动态变化时,提出的方法可以有效地解决误报率高的问题.最后通过仿真及实例的分析,可以证明所提出方法的有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1370-1382 [摘要] ( 90 ) PDF (3322 KB)   ( 231 )
1383 输入饱和的一类切换系统神经网络跟踪控制
司文杰, 董训德, 王聪
针对单输入单输出系统研究一种在任意切换下的跟踪控制问题,系统包含未知扰动和输入饱和特性.首先,利用高斯误差函数描述一个连续可导的非对称饱和模型.其次,利用径向基神经网络(Radial basis function neural network,RBF NN)逼近未知的系统动态.最后,基于公共的Lyapunov函数构造状态反馈控制器.设计的控制器避免过多参数调节从而减轻计算负荷.结果展示本文给出的状态反馈控制器可以保证闭环系统的所有信号是半全局一致有界的,并且跟踪误差可收敛到零值小的领域内.最后的仿真结果进一步验证提出方法的有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1383-1392 [摘要] ( 90 ) PDF (1765 KB)   ( 226 )
1393 适用于事件触发的分布式随机目标跟踪方法
杨旭升, 张文安, 俞立
研究了一类基于RSSI(Received signal strength indication)测距的分布式移动目标跟踪问题,提出了一种适用于事件触发无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)的分布式随机目标跟踪方法.首先考虑移动机器人模型的不确定性,引入了带有随机参数的过程噪声协方差,应用改进平方根容积卡尔曼滤波(Square root cubature Kalman filter,SRCKF)得到局部估计;然后采用无模型CI(Covariance intersection)融合估计方法以降低随机过程噪声协方差带来的不利影响.该方法充分利用有模型和无模型方法的优势,实现系统模型和量测不理想情况下的分布式目标跟踪.基于E-puck机器人的目标跟踪实验表明,事件触发的工作模式可有效地减少能量消耗,带随机参数的滤波方法更适合于随机目标的跟踪.
2017 Vol. 43 (8): 1393-1401 [摘要] ( 67 ) PDF (2469 KB)   ( 197 )
1402 结合物体先验和空域约束的室内空域布局推理
姚拓中, 左文辉, 宋加涛, 应宏微
对结构化室内场景的空域布局结构进行估计是计算机视觉领域的研究热点之一.然而,对于内部堆放了众多杂乱物体的室内场景,现有的大多数方法容易受到各种物体遮挡的影响而无法对这一类场景的布局结构进行准确推理.为此,本文方法充分考虑了房间和物体之间的几何和语义关联性,参数化地对房间和内部物体的三维体积分别进行描述,并且提出利用多种高层图像语义来获取物体的先验信息.此外,还在此基础上加入了空域排他性和空域位置等多种空域约束,进而在改进室内场景空域布局估计的同时为物体的识别和定位提供关键信息.本文方法不仅具有较低的求解复杂度,而且通过试验表明相比于现有的经典方法在杂乱的室内场景中能够取得更为鲁棒的空域布局推理结果.
2017 Vol. 43 (8): 1402-1411 [摘要] ( 38 ) PDF (50948 KB)   ( 147 )
1412 谐波影响下的高压直流输电系统运行特性分析
郭紫昱, 林涛, 贾耕涛, 王立永
随着多馈入直流工程的不断发展,换流站发生谐波扰动的概率大大增加.通过分析换流母线谐波对锁相环和换相过程的影响,研究了高压直流输电系统的控制器在谐波扰动下的运行特性.通过减少电流偏差控制器的输出量以减少定熄弧角控制器在谐波扰动中的稳态误差,提高了直流系统传输容量.最后提出了谐波扰动中系统运行点的计算方法.PSCAD软件的仿真结果证明了分析和计算方法的准确性.
2017 Vol. 43 (8): 1412-1417 [摘要] ( 59 ) PDF (10126 KB)   ( 126 )
1418 基于驻留时间切换下离散切换系统的异步控制器设计
李荣
针对一类切换线性系统,本文提出了一种基于系统状态的驻留时间策略.这种切换策略不仅使异步状态反馈切换系统稳定,而且缩短了系统的运行时间.对于异步切换系统的稳定性和增益问题,本文主要的结论是在子系统运行期间Lyapunov函数允许增加,同时又没有的限制.通过利用基于系统状态的驻留时间策略,推导出了切换线性系统的控制器设计的充分条件.得出的结论也可以推广到非线性切换系统.本文中最后给出的算例用于说明该方法的有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1418-1424 [摘要] ( 55 ) PDF (520 KB)   ( 178 )
1425 一种新型区间二型模糊神经网络隶属函数的设计
王家军
对于区间二型模糊神经网络(IT2FNN),论文给出了一种新型的模糊隶属函数(FMF)设计方法.通过所设计的模糊隶属函数,可以衍生出三种区间二型模糊隶属函数(IT2FMF).每种区间二型模糊隶属函数都具有不同的不确定域.论文将三种衍生模糊隶属函数应用于简化区间二型模糊神经网络辨识两个非线性系统.通过仿真,将衍生区间二型模糊隶属函数的辨识性能与高斯和椭圆型模糊隶属函数进行了对比.仿真结果表明,通过调节简化区间二型模糊神经网络的参数,本文所设计的区间二型模糊隶属函数比高斯和椭圆型模糊隶属函数具有更好的辨识性能.
2017 Vol. 43 (8): 1425-1433 [摘要] ( 65 ) PDF (11648 KB)   ( 159 )
1434 基于二阶滑模控制的变速双馈风力发电系统最大功率点跟踪
刘向杰, 王诚诚, 韩耀振
本文提出一种超螺旋二阶滑模控制方案同时实现双馈变速风力发电系统最大风能捕获和无功功率调节.通过设计两个二阶滑模控制器,实现控制目标,降低机械磨损,提高控制精度,通过调节发电机转子电压,跟踪风机最优转速和转子电流设定值,实现额定风速以下的最大风能捕获和无功功率调节.采用二次型李雅普诺夫函数确定控制参数范围、确保系统有限时间稳定性.1.5 MW风机系统仿真实验验证所提方案有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1434-1442 [摘要] ( 70 ) PDF (4802 KB)   ( 252 )
1443 基于模型预测控制的含多微电网的能源互联网分布式协同优化
张彦, 张涛, 王锐, 刘亚杰
研究了预测不确定性条件下含多个微电网的能源互联网分布式协同调度策略.各微电网都拥有多种智能负荷,如功率可调负荷、可调度负荷和关键负荷;部分微电网含有分布式电源,如微型燃气轮机、风电机组、光伏发电系统等;且部分微电网还拥有储能设备,如电池储能系统.每个微电网都可当做一个独立的实体,拥有自己的运行目标,这些运行目标可表示成混合整数规划模型.提出了基于并行分布式优化的博弈模型以较小的信息通信量协调各微电网带有竞争性的运行目标.在此基础上,引入模型预测控制(MPC)机制以降低能源互联网中风、光等可再生能源输出、负荷需求及电价波动的不确定性产生的不利影响.算例证明了本文所提方法的可行性和有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1443-1456 [摘要] ( 77 ) PDF (2419 KB)   ( 225 )
1457 基于镜面反射算法的可靠性稳健优化设计研究
戚其松, 王君, 徐格宁, 范小宁
本文通过模拟镜子反射光线的能力,提出了一种全新的全局优化方法-镜面反射算法(Specular Reflection Algorithm).镜面反射算法不仅具有全局收敛、计算效率高,适合求解高维、多峰的复杂函数等优点,而且算法的自适应能力强,能够根据不同的优化对象,自适应调整参数,以达到最好的优化效果.本文利用4个典型的优化问题验证该算法的计算能力,并同经典的粒子群算法、果蝇算法和模拟退火算法比较.最后,以桥式起重机桥架结构为研究对象,将镜面反射算法和稳健可靠性设计方法相结合对其进行优化设计,证明了镜面反射算法具有很高的工程研究价值,而且可以预见算法能够广泛的同生产实际结合,创造更大的价值.
2017 Vol. 43 (8): 1457-1464 [摘要] ( 70 ) PDF (3220 KB)   ( 206 )
      短文
1465 带有时变时滞和同步切换的忆阻神经网络的全局指数稳定性
蒋音露, 李传东
本文建立并研究了一类具有时变时滞和不同切换机制的忆阻神经网络.利用李雅普诺夫稳定性理论,得到了该神经网络平衡点一致稳定性的充分条件,该充分条件直接有效地反映了时变时滞对稳定性的影响.数值模拟结果验证了理论结果的有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1465-1469 [摘要] ( 53 ) PDF (504 KB)   ( 150 )
1470 迭代学习控制的参考信号初始修正方法
严求真, 孙明轩, 蔡建平
针对一类非参数不确定系统,提出状态受限迭代学习控制的参考信号初始修正方法,以解决任意初态下的状态受限轨迹跟踪问题.通过构造修正参考信号,利用一种新型的障碍Lyapunov函数设计迭代学习控制系统,采用鲁棒方法与学习方法相结合的策略处理非参数不确定性,经过足够多次迭代后,可实现系统状态在整个作业区间上对修正参考信号的零误差跟踪,以及在预设作业区间上对参考信号的零误差跟踪.同时,将滤波误差约束于预设的界内,并由此实现对系统状态在各次迭代运行过程中的约束.仿真结果表明了本文所提控制方法的有效性.
2017 Vol. 43 (8): 1470-1477 [摘要] ( 66 ) PDF (680 KB)   ( 195 )
1478 具有未知参数的LQG对偶控制算法研究
尚婷, 钱富才, 张晓艳, 谢国
对于具有未知参数的LQG(Linear quadratic Gaussian)问题,提出了一种次优对偶控制方法,用Kalman滤波处理过程噪声和测量噪声,用前一时刻的后验概率对Cost-to-go进行线性近似,然后,用动态规划获得了次优控制律.最后,用一个例子说明了本文设计的控制器的实施过程.结果表明,该控制律具有良好的对偶性质,并能在学习和控制之间实现较好平衡.
2017 Vol. 43 (8): 1478-1484 [摘要] ( 62 ) PDF (518 KB)   ( 143 )
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