受物理安全感知约束的群系统协同编队

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61473164
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Operational safety and coordinated formation are two main factors affecting the autonomous operation of swarm systems such as the unmanned aerial vehicle swarm and the naval ship swarm et al. Within complex operating environments, physical equipments with high physical safety is necessary for ensuring the coordinated formation of physical swarms. However, the seriously decreasing of physical safety of equipments strongly affects the possibility of formation in swarms. From the remaining useful lifetime representing the physical safety of systems, the project will study the coordinated formation with the constraint of physical safety sensing. To begin with, within the framework of dynamical systems with hidden degradation process, the diagnosis of intermittent faults in physical equipments is studied in a strictly theoretical way. Then, provided that the degradation process is affected by the number of times intermittent faults occur, the remaining useful lifetime can be one main index representing the physical safety of physical systems. At last, constrained by anticipated performance of the probability density function on remaining useful lifetime, the problem of finite-time coordinated formation in swarms is considered in a stochastic sense. We also study the effects of the costs of control and maintenance on coordinated formation. In this project, we try to obtain theoretical results driven by realistic physical properties such as remaining useful lifetime, and verify the effectiveness using the UAV rotorcraft swarm. The main research can provide a theoretical foundation for the autonomous operation of physical swarm systems.
对于无人机群、舰艇群等实际物理群系统,物理安全与协同编队是影响自主运行的重要因素。在复杂运行环境下,成员良好的物理安全是实现群系统协同编队的前提,但物理安全的下降有可能严重影响协同编队的实现。本项目从设备剩余使用寿命这一表征成员物理安全的基本属性出发,研究受物理安全感知约束的群系统协同编队。首先,在具有隐含退化过程的动态系统的框架下,研究成员设备间歇故障的诊断问题,提出严格理论意义下的间歇故障诊断方法;进一步,在间歇故障发生次数影响设备性能退化的前提下,研究成员设备剩余使用寿命的预测问题,并将剩余使用寿命作为评价成员物理安全的主要指标;最后,在设备剩余使用寿命分布函数的约束下,研究随机意义下有限时间内的协同编队问题,并综合考虑维护费用、控制成本对协同编队的影响。本项目致力于取得实际物理属性驱动的理论研究成果,并在旋翼无人机群实验平台上进行验证,从而为实际物理群系统的自主运行提供理论基础。

结项摘要

项目组主要围绕设备故障诊断、设备剩余使用寿命预测以及群系统协同编队进行了系统性的研究,基本上完成了预期的研究目标。主要取得了如下两项重要成果。..第一项重要成果:基于变元的微小故障检测方法。..由于微小故障具有幅值小、持续时间较短等现象,PCA方法很容易将微小故障看作噪声。项目组直接对测量矩阵进行正交变换,得到了完全正交的变元,能够设计对微小故障异常敏感的指标。借助变元,能够得到了一系列创新性的成果。(1)将变元与时滞技术相结合,提出了动态递推变元方法,能够对田纳西伊斯曼过程(TEP)故障15的检测率超过95%,远优于现有PCA方法以及变体。(2)基于递推变元统计分析,提出了传感器早期故障的分离方法。与重构贡献图等方法相比,具有更优越的分离性能。(3)基于变元的增量,递推变元能够解决实际高炉炼铁过程中的悬料异常检测问题,极大减少了过程的时变特性的影响常。上述成果发表于Automatica、IEEE Transactions on Industrial Electronics、Journal of Process Control以及Control Engineering Practice上。..第二项重要工作:基于分形布朗运动的剩余使用寿命预测理论..从实际大型高炉的退化特点出发,凝练出一类全新的性能退化模型,在国际上创造性建立了基于分形布朗运动的剩余寿命预测理论,克服了传统的基于布朗运动的预测理论的严重缺陷,开辟了剩余寿命预测的一个新方向。绝大多数现有文献仅仅采用无记忆效应的马尔科夫过程来建模退化过程。为了描述实际存在的记忆效应,退化模型中的扩散项由分数布朗运动(FBM)来表示。FBM实际上是一种特殊的非马尔科夫过程,且具备长程相关性。上述成果已经在IEEE Transactions on Reliability期刊上发表和录用论文3篇。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Predicting remaining useful life based on a generalized degradation with fractional Brownian motion
基于分数布朗运动的广义退化预测剩余使用寿命
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2018.06.029
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Mechanical Systems and Signal Processing
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Hanwen Zhang;Donghua Zhou;Maoyin Chen;Xiaopeng Xi
  • 通讯作者:
    Xiaopeng Xi
Dominant trend based logistic regression for fault diagnosis in nonstationary processes
基于主导趋势的逻辑回归用于非平稳过程中的故障诊断
  • DOI:
    10.1016/j.conengprac.2017.06.011
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Control Engineering Practice
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Jun Shang;Maoyin Chen;Hongquan Ji;Donghua Zhou;Haifeng Zhang;Mingliang Li
  • 通讯作者:
    Mingliang Li
Remaining Useful Life Prediction for Degradation Processes With Long-Range Dependence
具有长程依赖性的降解过程的剩余使用寿命预测
  • DOI:
    10.1109/tr.2017.2720752
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Reliability
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Hanwen Zhang;Maoyin Chen;Xiaopeng Xi;Donghua Zhou
  • 通讯作者:
    Donghua Zhou
Isolating incipient sensor fault based on recursive transformed component statistical analysis
基于递归变换分量统计分析隔离早期传感器故障
  • DOI:
    10.1016/j.jprocont.2018.01.002
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF PROCESS CONTROL
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Shang, Jun;Chen, Maoyin;Zhou, Donghua
  • 通讯作者:
    Zhou, Donghua
Recursive transformed component statistical analysis for incipient fault detection
用于早期故障检测的递归变换组件统计分析
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2017.02.028
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    AUTOMATICA
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Shang, Jun;Chen, Maoyin;Zhou, Donghua
  • 通讯作者:
    Zhou, Donghua

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微小故障的故障诊断技术研究进展
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    --
  • 作者:
    司小胜;胡昌华;李娟;陈茂银
  • 通讯作者:
    陈茂银

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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