基于参数相关Lyapunov函数的鲁棒H_2/H_∞控制

研究凸多面体不确定连续系统的鲁棒H_2/H_∞优化控制问题。为降低设计的保守性,提出一种具有参数相关Lyapunov函数的鲁棒H_2/H_∞性能准则。基于该性能准则,推导出鲁棒H2/H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并以双线性矩阵不等式(BMI)的形式给出。给出了用于鲁棒H2/H∞控制器优化设计的迭代线性矩阵不等式(ILMI)算法。对某卫星姿态控制系统的仿真结果表明了该方法的有效性。

基于隐式Lyapunov函数的弹药传输机械臂变增益超螺旋滑模控制

为提高某弹药传输机械臂在传输弹药过程中受到负载不确定性影响下的定位控制鲁棒性,提出一种新型的基于隐式Lyapunov函数变增益超螺旋滑模控制方法。建立弹药传输机械臂系统的动力学方程,并对方程中摩擦力矩及支反力矩的重要参数进行辨识,减少系统不确定性。构造隐式Lyapunov函数并设计出一种新型的变增益超螺旋滑模控制策略,通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统全局稳定。超螺旋滑模控制增益的变化取决于系统的Lyapunov函数,是滑模变量的可微函数,具有控制参数易调节的优势。实验结果表明:摩擦力矩及支反力矩补偿可使系统定位时间由补偿前2.659 s缩短到1.157 s,提高了系统定位性能。在不同工况下,控制方法可有效地抑制系统负载不确定性的影响,保证系统的定位稳定性。

基于R-VineCopula函数研究内蒙古呼和浩特大气污染物相关性

PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3这6种主要大气污染物严重影响了空气质量,为了探究其日均质量浓度之间的相关性,利用R-VineCopula函数研究呼和浩特市2014—2021年6种大气污染物。首先对6种污染物的日均质量浓度进行统计分析,选取4种双参数分布函数拟合其边缘分布,然后从中选出每种污染物的最优分布。基于此最优边缘分布,用R-VineCopula函数对污染物进行相关性分析。结果表明:呼和浩特市不同大气污染物日均质量浓度之间的相关性较高,联合分布的R-Vine Copula模型能较好地刻画这种相依关系。构成Vine结构的Pair-Copula函数不同,说明两两不同浓度间的关联性有差异,R-VineCopula结构能够很好地捕获这种关联差异性。

基于Copula函数的水平和竖向地震动强度参数相关性分析

水平和竖向地震动强度参数的相关性是水平和竖向地震动选取等研究的重要基础。该文从PEER NGA-West2数据库中选取了975组地震动记录,基于水平向地震动四种合成方法,计算合成后的水平向地震动强度参数和竖向地震动强度参数。利用K-S检验、AIC和BIC准则,确定了水平和竖向地震动强度参数的最优边缘分布。采用Pearson线性相关系数、Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数,分别计算了水平和竖向地震动强度参数相关性度量指标。利用AIC和BIC准则,确定了水平和竖向地震动强度参数最优Copula函数。综合最优边缘分布和最优Copula函数,建立了水平和竖向地震动强度参数联合分布模型,给出了以水平向地震动强度参数为条件的竖向地震动强度参数预测均值,并且研究了不同场地类别对其相关性结果的影响。研究表明:水平和竖向地震动强度参数的边缘分布以广义极值分布为主;在四类地震动强度参数中,与时程相关的地震动强度参数相关性最高;Copula函数是一个建立水平和竖向地震动强度参数的联合分布模型的有效工具;基于四种方法合成的水平地震动强度参数与竖向地震动强度参数间的相关性基本相同;不同场地类别下水平和竖向地震动强度参数间的相关性差别不大。

基于Copula函数的抗剪强度参数间相关性模拟及边坡可靠度分析

为了研究表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数对边坡可靠度的影响规律,简要介绍了Copula函数的基本定义,收集了水利水电工程中4组岩基抗剪强度参数试验数据,采用AIC准则识别出表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数。提出了无限边坡失效概率计算的直接积分方法,以无限边坡可靠度问题为例系统地研究了Copula函数的类型对边坡可靠度的影响规律。结果表明:表征抗剪强度参数间相关性的Copula函数类型对边坡可靠度具有重要的影响,不同Copula函数计算的边坡失效概率具有明显的差别,这种差别随边坡安全系数的增加(或失效概率的减小)而增加、随抗剪强度参数间负相关性的增强而增大、随变异系数的减小而增大。常用的Gaussian Copula函数并不是表征抗剪强度参数间相关结构最优的Copula函数,Gaussian Copula函数构造抗剪强度参数的联合概率分布函数将会明显低估边坡的失效概率,不能为了计算简便而盲目采用Gaussian Copula函数表征抗剪强度参数间相关性。

时滞不确定随机系统基于参数依赖Lyapunov函数的稳定条件

针对一类具有凸多面体参数不确定性的时滞随机系统,研究了其鲁棒稳定性问题.通过引入适当的加权矩阵变量来寻找Leibniz-Newton公式各项之间的关系,从而直接地处理系统中的时滞状态项,避免了常规的应用Leibniz-Newton公式来进行模型变换的间接方法所带来的较大保守性.采用参数依赖Lyapunov函数方法,推导了此类系统鲁棒稳定的时滞相关的充分条件.本文所得条件为线性矩阵不等式形式,便于借助于内点算法进行求解.仿真实例证明了本文所提出的稳定条件具有较低的保守性.

基于Copula函数的堆石料非线性强度参数相关性及分布模型研究

堆石料非线性强度参数的不确定性及相关性是影响土石坝坝坡稳定可靠度分析结果的关键因素,但传统的正态分布模型无法准确地表征非线性强度参数的相关非正态分布特征。汇总了国内外124座土石坝工程的1257组筑坝堆石料非线性强度参数,基于Copula函数提出了堆石料非线性强度参数联合分布模型的构建方法。分别采用最小二乘法和BIC准则确定堆石料非线性强度参数的相关系数、最优边缘分布函数与最优Copula函数。结果表明:非线性强度参数间存在显著的正相关性;堆石料非线性强度参数的边缘分布和相关系数相同时,不同的Copula函数构造的联合分布函数差异显著;对于条件累积分布函数,当非线性强度参数取值减小时,基于不同Copula函数构造的非线性强度参数的条件累积分布函数差异越显著;与二维正态分布模型相比,基于Copula函数建立的非线性强度参数非线性强度参数联合分布模型灵活性强、适用范围广,能更准确地表征原始数据的分布情况,可为土石坝坝坡静、动力稳定可靠度分析提供简单、有效的分布模型。

基于系统响应自相关函数的振动参数识别

分析了线性系统全响应的组成,利用Prony多项式,提出了用于振动模态参数识别的自相关复指数法。数值仿真结果证明该方法有效。数值仿真还对初始激励、采样精度、采样频率等影响方法效果的参数的选择进行了讨论。

土工参数随机模型中相关函数的选择

本文研究土性剖面的随机模型,给出了相关文献中使用的方差衰减函数与相关距离的数学模型,并证明了相关函数的类型在某种条件下必为指数函数,纠正了相关文献中的错误概念。

运用相关函数辨识轨道车辆轮对模态参数

提出了通过运用振动系统响应的相关函数 ,并根据随机减量法形成系统特征信号 ,从而进一步识别系统模态参数 ;并对一些影响算法的参数选择进行了讨论 ,改进了计算结果 .通过计算证明了其可行性 。

海浪谱法模拟海面场景仿真参数选取准则

为提升海面场景模拟的物理真实感,本文探讨了仿真参数对海洋粗糙面模拟精确性的影响,并建立了海表模拟中仿真参数的选取准则。依据海浪谱和随机过程统计理论,采用自相关函数研究了海面相关长度随风速变化规律。通过建立海浪蒙特卡罗仿真模型,结合随机粗糙面误差分析,提出了不同风速条件下海面场景仿真参数的选取准则。研究表明:将海表模拟的采样间隔限定在顺风向相关长度的0.1~0.5倍,可显著提高海面场景模拟的精确度;而当海面仿真参数超出上述范围时,可能导致海面场景模拟失真,进而影响其视觉真实感。本文所提出的仿真参数选取标准可为开发航海模拟器提供技术支撑。

奇偶qs相干态的二阶相关函数对变形参数敏感度的研究

用数值方法研究了奇偶qs相干态的二阶相关函数对参数s和q的敏感度.结果表明:当q或s(0<q≤1,0<s≤1)偏离1越远时,奇偶qs相干态的二阶相关函数对参数s和q的敏感度越大;当q和s的取值相同时,对于大多数r,奇偶qs相干态的二阶相关函数对s的敏感度大于对q的敏感度.

基于相邻互相关函数-参数化中心频率-调频率分布-Keystone变换的无源雷达机动目标相参积累方法

延长积累时间可以有效提高无源雷达的目标探测能力,但是对于高速机动目标,其速度、加速度、第二加速度等因素导致现有的检测算法在积累过程中发生距离徙动(RM)和多普勒频率徙动(DFM),使得目标检测性能恶化。该文针对无源雷达中变加速运动目标的长时间相参积累问题,提出一种基于相邻互相关函数(ACCF)-参数化中心频率-调频率分布(PCFCRD)-Keystone变换(KT)的相参积累算法(ACCF-PCFCRD-KT)。首先给出无源雷达中变加速运动目标的回波模型,分析了目标速度、加速度和第二加速度对相参积累的影响。针对目标第二加速度引起的多普勒频率弯曲,采用ACCF降低了距离和多普勒频率徙动的阶数,而后利用PCFCRD估计出目标加速度和第二加速度参数,在补偿了目标加速度和第二加速度引起的2次和3次徙动后,利用KT校正目标速度引起的线性徙动,并实现目标回波的积累。仿真结果表明,该算法可有效补偿无源雷达中目标运动导致的RM和DFM,对变加速机动目标的积累效果显著优于现有算法。

基于相关函数和小波分析的运行模态参数识别方法

为解决传统的基于脉冲响应的模态参数识别问题,根据响应信号间的相关函数与脉冲响应函数具有相似的数学表达式,以Morlet小波作为基函数,对响应信号的互相关函数进行连续小波变换,由小波系数与模态参数的关系识别出结构的模态参数。用GARTEUR飞机模型数值仿真和3层框架结构进行实验,结果证明了该方法的有效性。

分布参数系统滑动模控制设计的Lyapunov函数方法

利用抽象空间的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数法，给出了一类分布参数系统的滑动模控制设计，同时利用逼近法研究了闭环系统的稳定性及滑动模的存在性问题．

基于随机激励响应的参数识别相关函数法

以桥梁节段模型风洞试验为工程背景,建立桥梁节段模型的竖向和扭转耦合振动微分方程。风荷载对桥梁的作用可以考虑为气弹阻尼力、气弹刚度以及高斯随机激励力;利用随机振动理论,推导了随机激励下两自由度振动响应的相关函数方程,利用最小二乘法构造参数识别方程。提出了基于随机激励响应的参数识别相关函数法,并用数值模拟方法验证了该方法的有效性,最后将该方法应用于识别风洞试验系统中的刚度矩阵和阻尼矩阵。研究结果表明:在低风速条件下,方法所得结果与自由振动时域识别法获得的结果接近。

利用Lyapunov函数确定粒子群算法参数选择

粒子群算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)是一种基于空间多维搜索的随机智能优化算法,其稳定性是达到理想收敛点以及获得最优效果的必要前提。PSO基本算法的参数之间存在较强的关联性,这是在使用PSO算法进行优化过程中必须考虑的因素。本文提出采用李雅普诺夫函数(Lyapunov Function)对PSO算法模型进行稳定性分析,在此基础上确定PSO基本算法参数的约束关系,并通过测试函数进行仿真,验证了具有参数约束关系的PSO算法模型能够达到较好的收敛效果。

相关函数法计算相关距离的分析探讨

根据数百个土层土性参数相关距离的计算 ,对相关函数法计算相关距离的方法、相关函数型式选择。

基于Copula函数的证据理论相关性分析模型及结构可靠性计算方法

提出一种基于Copula函数的证据理论相关性分析模型及结构可靠性计算方法,可处理证据变量间具有相关性的可靠性分析问题。该方法引入Copula函数描述证据变量间的相关性,将贝叶斯方法拓展至证据理论,利用经验分布公式将证据变量转换为标准均匀变量,计算证据变量样本的权重获得结构输入变量间的最优Copula函数。通过最优Copula函数对证据变量边缘基本可信度分配(marginal-BPA)函数差分获得联合可信度分配(joint-BPA)函数,并对每个焦元进行极值分析,计算可靠域内焦元的累积联合BPA值获得结构的可靠性区间。通过三个数值算例验证了本方法的有效性,计算结果表明证据变量间的相关性可能对可靠性计算结果产生较大影响,常用的独立性假设可能对可靠性分析结果造成较大误差。

基于贝叶斯理论的抗剪强度参数最优Copula函数识别

提出基于贝叶斯理论的抗剪强度参数最优Copula函数识别方法,首先简要介绍了基于Copula函数的岩土体抗剪强度参数相关结构表征方法,给出常用的识别最优Copula函数的最小平方欧氏距离法和AIC(akaike information criterion)准则。其次,采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优Copula函数的有效性,比较了3种方法的最优Copula函数识别能力,并分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后,收集了实际工程共23组抗剪强度参数试验数据,研究了贝叶斯理论在抗剪强度参数最优Copula函数识别中的应用。结果表明,贝叶斯理论能够有效地识别表征抗剪强度参数间相关结构的最优Copula函数,且能有效考虑先验信息对识别结果的影响;与传统的最小平方欧氏距离法和AIC准则相比,贝叶斯理论的识别能力和识别精度都更高;抗剪强度参数的样本数目、相关性大小、真实Copula函数类型以及先验信息都对贝叶斯理论的识别精度具有重要的影响。此外,常用的Gaussian Copula函数并不总是表征抗剪强度参数间相关结构的最优Copula函数。