基于线性函数型权重的RBF-ARX模型的磁悬浮球系统预测控制

为了充分描述磁悬浮球系统具有非线性、开环不稳定性及响应快速性等特性,建立一个带线性函数权重的RBF-ARX(linear functional weight RBF networks-based ARX model,LFWRBF-ARX)模型。与一般的RBF-ARX模型不同之处在于,它引入1个与工作点状态相关的局部线性结构作为RBF网络输出层的权值。该模型随系统工作点的变化而变化,固定工作点时为局部线性ARX模型,当工作点变化时为全局非线性ARX模型。根据该模型的结构特点,采用结构化非线性参数优化方法(structured nonlinear parameter optimization method,SNPOM)来辨识模型的结构及线性、非线性参数。然后,以辨识的模型为基础,根据模型的局部线性及全局非线性特征设计预测控制器。仿真结果表明:以该建模方法建立的模型能很好地局部和全局描述磁悬浮球系统的动态特性,并能实现小球的稳定悬浮控制,比以一般ARX模型、RBF-ARX模型为基础的控制效果更好。

基于MIMO ARX模型的电力系统低频振荡识别与分析

随着大型电网之间联系更加紧密,通过长距离线路进行的不同区域间电力传输的功率明显增加,使低频振荡的发生越来越频繁,这一直是限制电力传输能力甚至威胁整个电力系统安全的关键问题。一直以来,电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)广泛地应用于低频振荡的抑制中[1]。

基于ARX模型的压电智能结构振动预测控制

采用预测控制法对压电智能结构的振动主动控制进行了实验研究。通过实验方法建立了系统的 ARX模型 ,并在此基础上设计了预测控制器对结构进行振动主动控制。

基于ARX模型的温室温度模拟

以PC(聚碳酸酯,简称PC工程塑料)板温室为研究对象,通过相关系数显著性检验,确定了影响温室内温度的主要因子。应用系统辨识技术,建立了温室温度的ARX模型(扩展的自回归模型)。采用残差分析法确定模型的阶,使用递推最小二乘法估计模型参数,并根据另一组试验观测资料对模型进行检验。结果表明,温室温度模拟值与实测值的变化趋势一致,模型能有效地模拟温室内温度,其模拟值与实测值的决定系数R2=0.84,均方根误差(RMSE)=0.96℃,相对误差(RE)=2.51%。

ARX模型房间逐时冷负荷预测方法

准确的冷负荷预测能减低空调能耗,对建筑节能意义重大。针对回归方法不能实时反映外部因素突变问题,提出一种实时气象因子和历史负荷为输入变量的自回归模型(ARX模型)的冷负荷预测方法。对辐射的情况进行分类,用最小二乘法辨识模型的参数,并与De ST仿真结果进行比较。实验结果表明:该方法可实现对冷负荷的逐时预测,具有良好的准确性,且简单有效。

多维ARX模型在高层建筑模态识别中的应用

针对高层建筑模态识别具有激励难以实现、噪声影响大等特点,从状态空间理论出发,建立了多维ARX模型,运用极大似然法估计ARX模型参数,推得结构的模态参数。采用线性滤波器法对白噪声进行滤波,模拟脉动风的作用,分析了不同噪信比和不同模型阶次对固有频率、阻尼比和振型的影响。结果表明,多维ARX模型适合于高层结构在线识别,特别适用干结构振型的识别,具有很强的抗噪声能力。

利用ARX模型井震联合提高地震资料分辨率

将基于自回归各态历经模型(ARX)的系统辨识技术应用于提高地面地震资料分辨率的处理中,假定地层对地震波的吸收系统为线性,将地面地震和测井资料作为输入和输出,利用ARX模型估算地层对地震波吸收系统特性的逆响应,进而对地面地震资料进行高频恢复,提高其垂向分辨率。模型验证和实际地面地震资料处理结果表明:该技术能保持原地震资料主要特征不变,地震资料频带拓宽约15Hz,可有效地提高地震资料的垂向分辨率。

基于ARX模型的船舶航向保持LQR控制

本文以船舶为被控对象,采用具有仿射结构的ARX模型描述船舶航向保持控制过程,分别采用最小二乘法和比较AICc值来辨识模型参数和阶次,通过比较4组ARX模型的一步预测和长期预测结果选择最佳模型。在最佳ARX模型基础上,设计了航向保持LQR控制,仿真结果显示,在有无海浪信号扰动下,LQR控制均能很好地实现航向保持,证明了基于ARX模型的船舶航向保持LQR控制方法的有效性。

基于ARX模型的地震资料提频方法

地层对地震波的吸收效应是限制地震数据分辨率的主要原因之一,其机制、估计与补偿对提高地震资料的分辨率具有重要意义。文中基于ARX模型,针对地层吸收过程进行逆向建模,将实际地面地震资料与井资料、井间地震资料分别作为模型的输入与输出,从而得到模型结构参数,建立地层吸收过程的逆向模型以进行高频信息补偿,达到地震资料的提频目的。对实际地震资料的处理结果表明,该方法可将主频提高10~15 Hz,频带拓宽8~10 Hz。在保侍原资料基本特征的同时,有效提高了地面地震资料的纵向分辨率。

基于ARX模型四旋翼飞行器的LQR控制方法

四旋翼飞行器飞行过程中具有非线性和强耦合性,导致难以建立精确的物理力学模型,针对这个难题,提出了基于多个ARX模型四旋翼飞行器的LQR控制器设计方法;ARX模型全称是带外生变量的自回归模型,LQR控制器一种基于局部线性化模型的无限时域预测控制器;该法首先基于四旋翼飞行器的动力学特性构建四旋翼飞行器多个ARX的模型结构,并利用结构化非线性参数优化方法辨识模型参数,获取满足工程精度需求的四旋翼非线性动态模型;然后,基于该模型给出了具有状态反馈的LQR控制器设计方法,并通过求解工作点的Riccati方程,获得状态反馈矩阵,最后通过仿真和实时控制结果验证了所提方法的有效性和可靠性。

基于ARX模型的局部阴影光伏阵列非机理建模研究

局部阴影的存在使得光伏阵列输出特性曲线呈多峰状态,传统的等效模型已不再适用,现有方法建立的机理模型也较为复杂且非线性很强,难以适应于实际工程的应用。从简化模型出发,本文提出基于ARX模型的阴影光伏阵列非机理模型。先将从改进的机理模型中获得的输出数据经线性插值后作为辨识数据输入,再改变ARX模型阶次,比较基于不同阶数的ARX模型的辨识结果,以精确度最高的ARX模型作为最终输出。通过仿真验证,所建非机理模型具有较高的精确度和简化程度,满足阴影光伏阵列实验仿真及工程应用的要求。

基于ARX模型的复合材料加筋板结构冲击载荷时程重建

发展一种基于ARX模型的冲击载荷时程重建方法,用于识别作用在复合材料结构上的冲击载荷时间历程,为复杂结构冲击载荷识别问题的解决提供有效途径。建立复合材料加筋板结构冲击载荷实验,首先对完成网格划分的复合材料加筋板结构进行冲击载荷训练,实现系统辨识,得到结构的ARX模型;然后推导逆向ARX模型的输入输出关系,通过逆向传递函数矩阵集合描述复合材料加筋板结构,结合等参单元理论,基于传感器信号重建复合材料加筋板结构的冲击载荷时间历程。研究结果表明,所提方法能够在线有效地重建作用在复合材料加筋板结构上的冲击载荷时间历程。

改进ARX模型在襄阳站年径流序列预测中的应用

在气候变化和人类活动的影响下,我国部分流域的年径流过程表现出了复杂性波动,常规的统计分析预测模型都有其一定的局限性。多因子自回归模型（ARX模型）可以较高精度地对具有复杂性波动的系统进行模拟。以受人类活动影响和气候变化影响较为显著的汉江流域的襄阳站为研究对象,采用改进后的ARX模型对襄阳站1960-2002的年径流过程进行了模拟,并与多种常用的统计分析方法进行了比较,验证了ARX模型在模拟具有突变性的年径流过程的良好性能。根据所率定模型对襄阳站2003-2012年的年径流进行了预测,预报合格率达到90%,说明了ARX模型在中长期径流预报中较好的适用性。

变焦遗传算法优化变增益模糊ARX模型研究

针对传统ARX模型对非线性系统模型辨识精度比较低的问题,进行了模糊模型和ARX模型相关优化算法的调查,介绍了遗传算法优化模糊模型的现状,提出采用改进变焦遗传算法优化变增益模糊ARX模型参数的方法以提高模型的辨识精度。改进的变焦遗传算法能在不同前代种群情况下更新不同数量基因,以提高搜索速度;用不同的概率选择交叉位置,可避免早熟现象,并能在较短时间内达到最优或次优解。变增益模糊ARX模型可根据非线性系统的变化改变其增益,使模型的辨识精度提高。利用改进变焦遗传算法的优点,对变增益模糊ARX模型的参数进行优化,并通过两入两出多时滞离散非线性系统进行试验仿真。试验结果证明了改进变焦遗传算法优化变增益模糊ARX模型参数的方法能提高模型辨识精度,表明了提出的优化方法的有效性,为变焦遗传算法与模糊模型的结合提供了一种途径。

基于ARX模型的塔式起重机结构状态检测

针对塔式起重机的健康检测,提出了一种以塔式起重机下标准节节点的位移作输入,上标准节的节点位移作为输出建立ARX模型检测其结构状态的方法,结合统计识别技术完成结构的状态诊断。文中根据实验室已有的微型塔式起重机建立有限元计算模型,对模型施加激励载荷,获得塔式起重机在完好和损伤状态的位移信号,选择辨识度较好的ARX模型,定义模型的损伤特征参数,由完好状态的动态响应形成状态判断的参考,分析损伤状态的响应信号与正常结构的差别,进而通过统计分析的方法进行结构状态的诊断。

基于双输入单输出ARX模型的塔机起重臂结构损伤诊断方法

针对塔机起重臂结构的健康诊断,提出一种基于时序数据的双输入单输出ARX的塔机起重臂结构损伤诊断模型,即以起重臂上相邻三个节点中的中间节点的动态位移数据作为输出,以中间节点的相邻两节点的动态位移数据作为输入建立诊断模型。推导模型参数的最小二乘估计,为进一步减小最小二乘法的参数估计所产生的偏差,采用花朵授粉算法(Flower Pollination Algorithm,FPA)对模型参数进行优化。通过有限元对塔机建模并对模型施加塔机起升时的动态激励载荷,获取起重臂上相关节点完好工况与损伤工况的动态位移数据。用诊断模型处理获取到的动态位移数据得到损伤特征参数,并定义损伤程度参数,以此对起重臂结构健康状态、损伤位置及损伤程度进行较为准确的诊断。

基于ARX模型的笼型异步电机控制策略研究

针对笼型异步电机控制系统中时变、非线性的特点,提出了以ARX模型为核心。模型参考自适应控制策略为基础的笼型异步电机的控制策略。所提出的控制策略对于电机参数变化和系统干扰具有较好的鲁棒性。通过仿真和样机试验,对所提出的控制策略进行了验证。

基于非线性ARX模型的静电陀螺转子微位移估计

静电陀螺转子大范围运动时位移具有严重的非线性和耦合性,用传统的3/4/3变换方法,检测电路无法估计转子的准确位置。本文分别利用基于小波网络和S型网络的非线性ARX模型,设计了转子位移估计环节。仿真结果表明,利用非线性ARX模型可以对转子位移进行较为准确的估计,位移检测线性范围可扩大到75%标称间隙。为了验证位移估计的实时性能,在xPCTarget平台中对基于S网络的ARX模型进行实时仿真,对工程实现具有一定指导意义。

ARX模型在液位控制系统中的应用研究

以比例阀的输出为系统输入,液位值为系统输出,对液位控制系统进行ARX建模研究。选用AIC准则作为系统模型阶次的选择原则,以最小二乘法来辨识模型参数,辨识了系统的ARX模型。模型的预测输出和实际输出的比较结果证实了ARX建模在液位控制系统中的有效性。

基于EMD和ARX模型的齿轮箱故障诊断研究

将EMD算法作为信号预处理的一种手段,将齿轮箱非平稳振动信号分解为一系列平稳过程的IMF分量,并将能量最大的有效分量做为系统模型的输出响应信号,输入轴转速转矩信号为系统输入信号,建立齿轮箱系统的时间序列ARX模型。实验结果表明:ARX模型将输入的波动计算在模型中,增强了系统模型的抗干扰能力,对于提高故障诊断的辨识精度具有重要意义。