控制系统性能评估技术发展综述

对控制性能评估(CPA)技术的研究已有近三十年。因CPA在保证控制系统高效、稳定运行方面的显著特点,一直受到学术和工业界的关注。特别是随着工厂所用控制系统的升级和完善,工业过程数据的存储和利用更为方便。这些丰富且包含大量价值的数据成为推动CPA技术发展的重要基础。首先,从控制回路中性能下降的原因分析出发,阐述了性能评估的主要任务和作用。然后,对CPA领域发展比较完善的评估部分,整理综述了多种性能评估指标的研究现状。最后,为便于对该领域感兴趣的研究者入手研究,简要介绍了四种用于CPA的公开数据库,并对CPA技术的发展趋势进行了展望。

基于MV基准界的多变量控制系统性能评价方法

为解决关联矩阵难以估计的问题,提出利用最小方差(MV)基准界评价多变量控制系统性能的方法.建立了另一最小方差基准下界,此新下界可通过过程数据和对角关联矩阵得到.几种建界方法相互结合,形成一套完整的、基于最小方差基准界的多变量控制系统性能评价理论体系.通过仿真实验验证了该评价方法的有效性.

证券数减少情形下M-V证券组合特征灵敏度分析

本文研究当市场不存在无风险收益证券且允许卖空时证券组合特征关于证券数减少的灵敏度分析，给出了有效边缘、渐近线斜率、全局最小方差证券组合及其协方差、最小方差证券组合的投资权数、最小方差证券组合之间结合线等的变化模式，得到了一些有意义的结果．这不仅是对证券组合选择理论的进一步完善。

基于改进不确定集的稳健波束形成算法

基于不确定集约束的稳健MVDR波束形成算法在一定程度上依赖于期望信号导向矢量误差的先验知识,且当导向矢量失配较严重时干扰抑制性能也有所下降。为此,提出了一种基于投影变换的改进算法。该方法将约束方向矢量向信号干扰子空间投影,并作为新的约束方向矢量,从而等效于减小了期望信号导向矢量误差。这样,误差不确定参数只需设置为一较小的实数即可在任意导向矢量失配时获得最优的输出性能。计算机仿真结果证明了所提波束形成器具有较强的稳健性能。

关于寻找最小方差集的研究

本文讨论了寻求最小方差集的意义,指出了这种寻找的一般方法,同时给出了一个具有三项投资的组合的例子,最后就相关问题进行了讨论。

关于最小方差集的矩阵解及性质分析

在一般的投资模型下，给出了最小方差集的矩阵解，讨论了最小方差集的一些性质，同时作了一些有益的推论。

对角加载的空间快时MV自适应单脉冲技术

单脉冲技术已被广泛应用到各种精密跟踪系统中,但在干扰环境中,特别是干扰出现在主波束区域时会导致传统的单脉冲角度估计失效。在分析空时自适应单脉冲技术的基础上,提出一种基于对角加载的子阵级空间快时自适应最小方差单脉冲角度估计技术。在尽量不消耗过多系统自由度的前提下,该方法能够有效提高干扰情况下的单脉冲角度估计性能。

应用在线整定广义最小方差多项式权值的测头控制方法

在曲面工件的高精度、高效率自动扫描测量过程中,为了提高测头自动跟踪扫瞄控制的精度和平稳性,提出了基于在线整定多项式权值的广义最小方差(OSPW_GMV)控制方法.该方法的主要思想是根据在线估计的被控对象参数及OSPW_GMV的输出,在线调整多项式的权值,实现测头自动跟踪扫瞄的控制.实验结果证明,使用具有高跟踪精度和强鲁棒性的OSPW_GMV控制器,可使测头跟踪过程的误差小于0.1mm的跟踪要求,且每次运算时间与广义最小方差控制器相差不大,因此该控制方法在一些实时性及控制精度要求较高的精密检测场合,有较好的应用价值.

非负性最小方差集的选择理论与实现

本文首先给出了最小方差集的运算模型，在此基础上指出了非负解的重要意义，并给出了非负解的枚举算法。

相对性原理及其对自然界定律的协变性要求——机械能守恒定律协变性疑难的解答

阐明狭义相对性原理的准确含义，指出它并不要求自然界每条定律都单独协变，但要求每条定律至少属于一个协变集合．给出最小协变集的求法．表明机械能守恒定律满足狭义相对性原理及其对自然界定律的协变性要求．还指出一切社会科学定律也都满足狭义相对性原理．

中压配电网闭环运行的可靠性评估方法研究

鉴于中压配电网采用闭环运行可有效提高供电可靠性,在分析闭环运行的中压配电网接线模式对供电可靠性影响的基础上,通过改进最小割集法,克服传统方法无法直接获得闭环运行中压配电网主环路最小割集的问题,利用等效电源点和等效负荷点的概念对主环路分支节点求双向最小割集,从而提出一种适用于闭环运行的复杂中压配电网可靠性评估方法。通过对多种闭环运行接线模式的中压配电网算例进行可靠性评估,验证了改进的最小割集法可用于中压配电网闭环运行的可靠性评估,且对含多电源、多环及环间有联络的闭环运行的中压配电网可靠性评估具有普适性。

一种针对超声检测图像的自适应阈值设置方法

在对图像阈值分割进行分析和已有算法的基础上,提出了一种针对超声波无损检测C扫描图像的自适应阈值设置方法,以实现对超声波C扫描图像的准确定量评估。该方法根据C扫描图像的灰度分布自动地计算相应的阈值,并进一步对特征区域进行分离和评估,从而克服固定阈值方法受超声波能量偏差影响大、难以准确评估的缺点。将该方法获得的结果与最大类间方差、最小交叉熵等方法的处理结果以及通过腐蚀试验获取的实际检测界面结果进行了对比,结果表明:该自适应阈值设置方法与其他分割方法相比,评估的结果更加准确,运算时间更短,并且结果受超声波能量偏差的影响最小。

基于广义最小方差基准的控制器性能评价及应用

控制性能评价技术对于保证控制系统的长期稳定运行具有重要意义。致力于基于广义最小方差基准的串级系统性能评价及其应用研究,在给出串级系统的广义最小方差性能评价基准的基础上,针对实验室的水箱液位控制对象,利用DCS系统采集的变量数据进行了模型辨识,进而实现了控制性能的评价。实验结果表明采用广义最小方差准则比最小方差性能评价方法更能反映控制系统的波动情况。

基于最小路径和最小割集的复杂系统可靠度估计及性质

根据复杂系统可靠度函数解析表达式及分布未知的独立子系统寿命数据(完全数据),给出系统可靠度估计,这种估计方法一直被广泛使用。但是,由于缺少一般复杂系统可靠度估计的解析表达式,使得其优良性质不便研究。通过在最小路径和最小割集矩阵已知的情况下表示的复杂系统可靠度的解析表达式,给出该系统可靠度的估计,并对估计的性质进行研究,证明估计的无偏性,给出估计的方差,并和其他估计进行了比较。

一种简化的鲁棒波束形成算法

在阵列导向矢量不存在误差的条件下,传统的最小方差波束形成器(MVB)具有良好的分辨精度和抗干扰能力.然而,MVB算法的主要问题在于不具有鲁棒性,不能克服未知导向矢量误差的影响.因此对角加载以及相应的扩展算法已经成为一种提高MVB算法鲁棒性的常用方法.该文对基于椭球形导向矢量不确定集的鲁棒MVB算法进行了简化,该简化算法是在对导向矢量附加一个球形不确定集约束的条件下推导出来的,具有较低的计算复杂度和更高的数字稳定性.仿真结果表明,在导向矢量误差存在的情况下该算法是有效的.

医疗超声成像自适应波束形成算法

针对传统医疗超声最小方差自适应波束形成算法的稳健性差、图像对比度提高有限、算法复杂度高等缺点,在基于QR分解的最小方差(QRMV)波束形成的基础上,引入了符号相干系数,提出了一种基于QR分解的最小方差与符号相干系数融合的自适应波束形成算法.仿真结果表明:该算法分辨率、对比度都优于传统的延时叠加、最小方差及基于QR分解的最小方差算法,表现出和最小方差与符号相干系数融合(SFMV)算法非常接近的性能,但运算复杂度却远低于它.

一种罗经方位对准的参数设置方法

罗经方位对准的参数设置直接影响到对准精度,合理地设置参数,才能在规定的时间内取得最好的对准结果。在分析了影响罗经方位对准的各项误差的基础上,从理论上推导出影响罗经方位对准的总误差公式,并提出以对准误差方差最小为准则的罗经方位对准的参数设置方法,将罗经方位对准参数求取转化为求最小值问题,提出利用数值计算的方法求解该方程的最小值;同时提出了一个次优解,该次优解与三个误差源参数无关,可有效降低参数设置的麻烦。通过数值仿真,验证了本文提出参数设置方法的正确性。

引入联跳的中国股市协方差预测——基于多元HAR模型

金融资产的时变协方差矩阵是投资组合配置、风险管理等实务活动的关键参数。早期的协方差预测模型研究使用日数据或者更低频数据,但大多存在参数估计困难和维数灾难等问题。运用日内高频数据可以构建协方差矩阵的后验非参数估计量,使其从隐变量转变为可以直接建模的可观测变量,降低协方差模型估计的复杂性并增强模型的高维适用性。进一步的,利用高频数据还可以识别多个金融资产的价格在日内同一采样间隔内发生的跳跃,即多资产联跳。针对联跳多由宏观经济新闻公告和政策制度等的发布引起,这些信息终将被吸收并体现在协方差矩阵中,联跳可能蕴含着对协方差预测有益的信息,因此识别联跳并将其引入协方差预测模型。将异质自回归模型扩展至多元形式,作为协方差非参数估计量的基准模型,并将取值0/1的联跳指示变量与Hawkes模型估计出的联跳强度分别及同时引入多元形式模型,构建3种扩展模型。选择均方误差和平均绝对误差这两种常用统计意义损失函数,采用Diebold Mariano检验,评价各扩展模型的样本外预测性能相对于基准模型是否有所改进,并采用模型置信集检验并挑选最佳扩展模型。此外,比较各种预测模型用于全局最小方差投资组合策略的效果。基于上证50指数成分股中不同行业5只高流动性个股分钟高频价格数据进行实证,研究结果表明,(1)相对于联跳指示变量,联跳强度对协方差矩阵的预测有更显著的贡献;(2)引入联跳强度可以显著提升对协方差的拟合优度和样本外预测精度;(3)同时引入联跳强度和联跳指示变量,且采用矩阵对数变换,确保正定性的扩展多元形式模型在统计和经济意义上都是最优模型。研究结论肯定了在协方差预测模型中引入联跳的重要价值,并揭示了宏观信息对协方差预测的贡献,对于金融管理者和投资者进行金融风险管理及进行资产配置都具有实际指导意义。

变时延过程的控制系统最小方差性能评价

针对单变量变时延过程中时延信息的估计问题和系统参数的辨识问题,分别研究了时延估计以及遗忘因子递推线性回归算法的最小方差性能基准.首先,利用系统过程运行数据,运用强跟踪滤波算法对时延信息进行估计:并根据时延改变情况将运行过程分段;然后,在每段时延固定的基础上,针对模型参数动态辨识,提出改进的遗忘因子递推线性回归算法的最小方差性能基准;最终,提出了变时延过程的最小方差性能基准的评价步骤.实验结果表明,相比较传统评价基准,变时延过程的最小反差性能评价基准的评价结果更加准确.