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机电一体化发展趋势
摘要：机电一体化是一门跨学科领域，集机械工程、电子学和计算机科学于一体。本文介绍了近年来机电一体化的“面貌”发生了巨大变化。设备和系统的复杂性急剧增加，需要采用系统级方法进行机电一体化设计。这种方法可帮助工程师结合机械和控制设计，轻松执行测试，并在最终嵌入式交付框架内重用算法。医疗、生命科学和可再生能源领域的投资不断增加以及工业机械的发展推动了系统级趋势。这种方法结合了最佳实践和可用技术，简化了设计、原型设计和实施，从而大大改进了设计流程。通过将设计过程拆分为并行线程，工程师可以引入更高效的创建过程。改善我们的生活方式和我们使用的商品不受常见领域限制的约束。在不久的将来，机电一体化将在提高产品的可靠性、保护性和可负担性方面发挥重要作用。本文介绍了机电一体化的发展趋势，未来的研究将探讨这些技术的负面影响以及减轻威胁的必要解决方案。
Pelican 四旋翼飞行器的 PD 和反步控制实时设置
近年来，四旋翼飞行器控制设计研究迅速增多。四旋翼飞行器的线性控制器设计已在多项工作中实现，如线性二次调节器 (LQR) 和比例积分微分 (PID) (Khatoon 等人，2014) (Reyes-Valeria 等人，2013)。非线性控制设计也已通过不同的技术实现，如反步法 (Das 等人，2009)、滑模 (Runcharoon 和 Srichatrapimuk，2013) 和反馈线性化 (Saif，2009)。(Castillo 等人，2005) 将非线性控制算法与 LQR 控制律的性能进行了比较。结果显示，线性控制器应用于非线性系统时，响应不稳定，而非线性控制器则显示稳定响应。(Gomes 等人，2016) 使用 AR.Drone 四旋翼飞行器和 Vicon 运动捕捉系统跟踪移动目标，并使用比例微分 (PD) 控制器进行线性定位。(Mashood 等人，2016) 展示了两架 AR.Drone 使用 VICON 系统和 MATLAB/SIMULINK 进行反馈和控制实现，沿平方路径飞行的实验结果。这可以通过 AR Drone Simulink 开发套件 (ARDSDK) 实现。(Campbell 等人，2012) 展示了四旋翼飞行器自动驾驶仪的设计和实现，使无人机能够起飞、从一个位置移动到另一个位置并降落在所需位置 -
模型识别自适应控制 – 实施案例...
对不断提高飞机性能的需求导致了飞行控制系统的引入，而现在这些系统已经变得非常复杂。通常应用的控制设计方法（例如增益调度、动态逆）需要精确的系统动态模型，并使用数值和实验方法进行复杂的空气动力学分析，并进行远远超出确保符合法规要求的飞行测试。随着模块化无人机的普及，需要快速、更便宜、可扩展的设计方法，从而导致自调节、自适应控制器领域的出现。自适应控制器不需要精确的工厂模型，它们可以根据配置偏差和飞行条件进行调整。这样可以增强控制系统的稳健性。自适应控制器的设计成本较低，并且可以轻松定制已经应用的控制器以适应给定飞机配置的要求。本文选择了模型识别自适应控制（MIAC，也称为间接自适应控制）框架（而不是更常用的模型参考自适应控制），因为它的适用范围更广（可以容纳任意零极点位置）并且可以分阶段引入。一旦确定模型识别的正确操作，就可以应用在线控制重新设计来完成自适应。本文的目的是研究 MIAC 对非线性多输入多输出 (MIMO) 系统的适用性，主要关注识别和参数自适应，这将导致自适应控制设计。对于
能源存储杂志 - Strathprints
大规模储能能力正逐渐被纳入大容量电力系统，尤其是在可再生能源发电应用中，以平衡有功功率并保持系统安全。本文提出了一种集成直流侧电池储能系统 (BESS) 的安全系统配置，以最大限度地减少输出功率波动，获得高运行效率，并促进故障穿越，适用于单向可再生能源发电系统（从可再生能源向电网传输电力）。该系统利用强大的二极管单元 (DU) 保护接收端设备免受直流故障的影响。此外，接收端的 BESS 和半桥模块化多电平转换器 (MMC) 可以安全灵活地运行，以实现稳定和高质量的电力传输，无论是在电源间歇性还是直流链路故障情况下。根据 BESS 的大小，当接收端电网发生故障时，可以减少源系统功率波动（由接收端 BESS 吸收）。介绍了所提出系统的拓扑配置和控制设计。仿真结果表明，所提出的系统在直流和交流故障情况下均有效，并突出了功率波动消除功能。研究了接收端运行损耗，表明该系统效率高。此外，还阐述了所提出的系统的关键系统实施注意事项。
使用 PD 和反步控制对 Pelican 四旋翼飞行器进行实时设置
近年来，四旋翼飞行器控制设计研究迅速增多。四旋翼飞行器的线性控制器设计已在多项工作中实现，如线性二次调节器 (LQR) 和比例积分微分 (PID) (Khatoon 等，2014) (Reyes-Valeria 等，2013)。非线性控制设计也已通过不同的技术实现，如反步法 (Das 等，2009)、滑模 (Runcharoon 和 Srichatrapimuk，2013) 和反馈线性化 (Saif，2009)。 (Castillo 等，2005) 将非线性控制算法与 LQR 控制律的性能进行了比较。结果表明，线性控制器应用于非线性系统时响应不稳定，而非线性控制器则表现出稳定的响应。 (Gomes 等人，2016) 使用 AR.Drone 四旋翼飞行器和 Vicon 运动捕捉系统跟踪移动目标，并使用比例微分 (PD) 控制器进行线性定位。 (Mashood 等人，2016) 展示了两架 AR.Drone 沿平方路径飞行的实验结果，使用 VICON 系统和 MATLAB/SIMULINK 进行反馈和控制实现。这可以通过 AR Drone Simulink 开发套件 (ARDSDK) 实现。 (Campbell 等人，2012) 展示了四旋翼飞行器自动驾驶仪的设计和实现，使无人机能够起飞、从一个位置转移到另一个位置并降落在所需位置。
动物中的控制论或通信和控制......
十三年前，当我撰写《控制论》第一版时，我遇到了一些严重的障碍，导致不幸的印刷错误和一些内容错误堆积如山。现在，我相信是时候重新考虑控制论了，不仅仅是把它看作一个未来某个时期要实施的计划，而是把它看作一门现有的科学。因此，我借此机会向读者提供必要的更正，同时介绍该学科的现状以及自首次出版以来出现的新相关思维方式。如果一门新的科学学科具有真正的活力，那么人们对它的兴趣中心必须而且应该随着时间的推移而转移。当我第一次写《控制论》时，我发现提出我的观点的主要障碍是统计信息和控制理论的概念是新颖的，甚至可能对当时既定的态度造成冲击。目前，它们已经成为通信工程师和自动控制设计人员的常用工具，我必须防范的主要危险是这本书可能显得陈腐和平庸。反馈在工程设计和生物学中的作用已经得到充分证实。信息的作用以及测量和传输信息的技术构成了工程师、生理学家、心理学家和社会学家的一门完整学科。本书第一版几乎没有预测到的自动机已经出现，而我不仅在本书中，而且在其畅销小书《人的人的用处》1 中警告过的相关社会危险已经远远超出了视野。
Barbara Zaparoli Cunha、Christophe Droz、Abdelmalek Zine、Stéphane Foulard、Mohamed Ichchou。应用于结构动力学和振动声学的机器学习方法综述。 2022. hal-03563614v2
机器学习 (ML) 的使用已迅速扩展到多个领域，并在结构动力学和振动声学 (SD&V) 中得到了广泛的应用。在前所未有的数据可用性、算法进步和计算能力的推动下，ML 从数据中揭示见解的能力不断增强，增强了决策、不确定性处理、模式识别和实时评估。SD&V 中的三个主要应用利用了这些优势。在结构健康监测中，ML 检测和预测可实现安全操作和优化的维护计划。在主动噪声控制和主动振动控制中，ML 技术可利用系统识别和控制设计。最后，所谓的基于 ML 的替代模型为昂贵的模拟提供了快速替代方案，从而实现了稳健且优化的产品设计。尽管该领域有许多研究成果，但尚未对其进行审查和分析。因此，为了跟踪和了解这些领域的持续整合，本文对 SD&V 分析中的 ML 应用进行了调查，阐明了当前的实施状态和新兴机遇。针对这三个应用，确定了基于科学知识的主要方法、优势、局限性和建议。此外，本文还探讨了数字孪生和物理引导 ML 在克服当前挑战和推动未来研究进展方面的作用。因此，该调查概述了 SD&V 中应用 ML 的现状，并引导读者深入了解该领域的进展和前景。
机器学习方法在结构动力学和振动声学中的应用综述
机器学习 (ML) 的使用已迅速扩展到多个领域，并在结构动力学和振动声学 (SD&V) 中得到了广泛的应用。在前所未有的数据可用性、算法进步和计算能力的推动下，ML 从数据中揭示见解的能力不断增强，增强了决策、不确定性处理、模式识别和实时评估。SD&V 中的三个主要应用利用了这些优势。在结构健康监测中，ML 检测和预测可实现安全操作和优化的维护计划。在主动噪声控制和主动振动控制中，ML 技术可利用系统识别和控制设计。最后，所谓的基于 ML 的替代模型为昂贵的模拟提供了快速替代方案，从而实现了稳健且优化的产品设计。尽管该领域有许多研究成果，但尚未对其进行审查和分析。因此，为了跟踪和了解这些领域的持续整合，本文对 SD&V 分析中的 ML 应用进行了调查，阐明了当前的实施状态和新兴机遇。针对这三个应用，确定了基于科学知识的主要方法、优势、局限性和建议。此外，本文还探讨了数字孪生和物理引导 ML 在克服当前挑战和推动未来研究进展方面的作用。因此，该调查概述了 SD&V 中应用 ML 的现状，并引导读者深入了解该领域的进展和前景。
使用关节 ROM 信号验证上肢外骨骼的性能
外骨骼系统正逐渐用于机器人辅助手术和神经功能障碍患者的康复。我们实验室开发了一种新型上肢 (UE) 外骨骼，可能用于我们实验室的机器人辅助手术和中风康复。本研究的目的是介绍通过处理 UE 关节的运动范围 (ROM) 来自愿控制 UE 外骨骼的方法。为 UE 外骨骼运动控制设计了同侧对同侧同步 (IIS) 控制和同侧对对侧镜像 (ICM) 控制机制。进行了 3D 模拟以验证运动学运动的机械设计。然后在六名健康受试者中验证了 ROM 控制的 UE 外骨骼的性能。UE 外骨骼在 2D 面板中执行绘图动作。将 UE 外骨骼创建的绘图与健康受试者创建的绘图进行比较，以确定绘图性能的准确性。进行了可靠性统计分析（Cronbach 检验）以确定受试者表现与 UE 外骨骼表现之间的评分者间一致性。结果显示，人体绘图与外骨骼绘图之间存在极好的一致性（Cronbach Alpha 值 = 0.904，p<0.01）。这项研究表明，可以处理 UE 关节的 ROM 以自愿控制 UE 外骨骼。UE 外骨骼可能用于机器人辅助骨科手术和 UE 康复训练。
创新及科技部信息技术托管服务系统
建议控制措施设计不当创新和技术部（部门）提供的“伊利诺伊州创新和技术部信息技术托管服务系统描述”（系统描述）中规定的与信托服务标准相关的控制措施设计不当，无法合理保证达到信托服务标准。作为确定控制措施是否设计适当的测试的一部分，我们要求该部门提供与不成功备份相关的人群。但是，该部门并未提供完整准确的人群。由于这些情况，我们无法断定该部门的人群记录根据美国注册会计师协会颁布的鉴证标准（AT-C § 320.30）是否足够精确和详细，以测试控制措施的设计是否合适。因此，我们无法进行测试。此外，我们要求该部门提供证据证明设备在处置前已经消毒。但是，该部门没有保留证据来支持 2023 年 9 月 11 日之前的控制活动。由于这种情况，我们无法就该部门在 2023 年 9 月 11 日之前是否遵守控制活动得出结论。（GAS 报告第 8 页，调查结果 1）我们建议该部门确保对提供给用户机构的服务进行适当的控制设计。此外，我们建议该部门确保在整个财政年度内保留设备处置前的消毒记录。部门官员同意并表示他们正在评估从主机日志文件中捕获和保留警报报告的选项，并将消毒支持文件附加到服务单上。