自适应光学系统最优模式增益的快速估计方法

在自适应光学系统中,最优模式控制方法首先通过对波前像差进行模式分解,再分别施加不同带宽的比例积分控制以实现较统一带宽模式控制更优的闭环效果.最优模式增益通常需要基于自适应光学系统的传递函数模型、实测的扰动和噪声的功率谱密度进行遍历求解获取,这一过程通常需要较长的时间.由于大气湍流统计特性的时变性,所求解的最优模式增益的时效性难以保证.为此,本文提出了一种基于二次曲线拟合的最优模式增益快速估计方法,仅通过3个数据点的闭环残差计算来估计单项模式的最优增益.仿真和实验结果表明,所提方法可以较准确地求解最优模式增益,有效抑制高阶波前像差.同时,由于算法的时间复杂度降低,相比于基于参数遍历的方法,最优模式增益估计过程所花费的时间缩短了约95.3%,有利于保证最优模式增益的时效性.

不确定参数快估反演自适应最优L_2增益控制

为了加快参数自适应律微分方程求解速度和状态变量的稳定收敛速度,通过改进常规反演自适应L_2增益控制算法和引入线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),实现了参数自适应律微分方程只需一步积分运算即可求解,简化了不确定参数自适应律计算求解,并保证了L_2增益系数最小,给出了不确定参数快估反演自适应最优L_2增益控制(rapid back-stepping adaptive optimal L_2control,OP-L_2-RBAC)的通式。军用电站谐波励磁系统的控制仿真结果表明,相对于传统反演自适应L_2增益控制,该方法可加强军用电站励磁系统的动态稳定性。

车内稳态噪声干扰度有源增益系数提前梯度优化方法

为使用有源噪声均衡技术快速优化车内稳态噪声干扰度,分析了传统枚举方法搜索有源均衡最优增益系数向量用以优化噪声品质的特点;通过主观评价建立了车内20-500Hz频率范围内稳态噪声对于人员注意力的干扰程度的噪声品质,干扰度;建立了以20-500Hz频率范围内各个临界频带线性总声压幅值为输入的噪声干扰度反向传播(BP)神经网络客观计算模型;推导了以收敛后的BP神经网络权值表示的各个输入对于噪声干扰度的灵敏度和贡献量;推导了一个频带的有源增益系数、有源均衡前幅值频谱、参考信号,与有源均衡后频带内线性总声压幅值的关系;基于这个关系和噪声干扰度的灵敏度以及贡献量提出了搜索最优增益系数的提前梯度优化方法.使用提前梯度方法有源优化车内稳态噪声干扰度,优化过程耗时较少,主观评价试验显示,优化效果较准确,车内稳态噪声干扰度改善较显著.

基于最优增益系数的永磁直驱型风力发电机组控制策略仿真研究

依据三相直驱型风力发电机拓扑图建立数学模型,在此基础上搭建控制框图并建立仿真模型,仿真结果为仿真功率与理论功率差值均在5%以内,从而验证了仿真模型的准确性。利用仿真模型对定值最优增益系数和随空气密度自适应最优增益系数2种策略进行仿真,以验证最大风能利用系数和风力发电机输出功率受环境空气密度的影响关系。仿真结果表明,在空气密度自适应最优增益系数的控制策略下,最大风能利用系数和风力发电机的输出功率比定值最优增益系数控制策略均提升约1%。

梁振动边界反馈的最优反馈增益的数值解(英文)

本文用 Legendre谱方法估计一端固定 ,一端加弯矩耗散线性反馈的梁振动的闭环系统使能量最快衰减的最优反馈增益 .我们给出了数值产生的图形结果 .通过比较发现另一种非耗散的线性反馈在最优反馈增益下比相应的耗散线性反馈有更好的衰减率 .

具有Markov跳跃参数的一类随机非线性系统逆最优增益设计

研究了一类随机非线性系统的逆最优增益设计问题,系统中除了方差未知的Wiener噪声之外,还含有Markov跳跃参数.首先,给出此类系统逆最优增益设计问题可解的一个充分条件.其次,针对一类具有严格反馈形式的随机非线性系统,利用积分反推法,给出了依概率全局渐近稳定和逆最优控制策略的设计方法.其中,所设计的Lyapunov函数和控制策略与模态显式无关,克服了由于Markov跳跃模态引起的耦合项所带来的设计困难.最后,通过仿真验证了控制策略的有效性.

Markov跳跃非线性系统逆最优增益设计

证明了一类严格反馈Markov跳跃系统是依概率输入–状态可稳定的.其次,证明了逆最优增益设计问题可解的一个充分条件是存在一组满足小控制量的依概率输入–状态稳定控制李雅普诺夫函数.最后,利用积分反推方法,给出了严格反馈Markov跳跃系统逆最优增益设计问题的一个构造性解.其中,为了克服由于Markov跳跃引起的耦合项所带来的困难,所设计的李雅普诺夫函数以及控制器是与模态无关的.

卫星点波束天线的多目标指向优化研究

卫星天线波束常常需要同时覆盖特定区域内多个目标,为保证目标接收卫星信号的增益要求,需对其指向进行优化。以我国某卫星点波束天线为研究对象,将天线功率辐射模型引入卫星指向计算模型中,完成了指向目标的增益计算。运用最优化原理分析了多目标指向增益优化模型,在无约束条件下,指向增益最优点在标称三目标构成的三角形重心位置;有约束条件下,最优点在满足相应约束下偏离无约束最优点。多目标指向优化理论研究对点波束天线的高精度指向及确保目标的通信特性提供了适用的工程模型,具有极强的工程应用价值。

无限终端线性二次调节器最优输出反馈律

线性二次调节器问题在现代控制理论中占有重要地位。该文针对状态调节器最优反馈律结构复杂、不便工程实现等问题,着重讨论了无限终端带有输出方程的状态调节器的最优输出反馈律,还跟踪讨论了无限终端输出调节器的最优反馈律。所得结论可降低调节器的复杂程度,便于工程实现。

并联脉宽调制整流器非线性L_2增益环流抑制控制

针对由于模型参数分散和外部干扰引起的并联脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器环流问题,提出了最优L_2增益电流内环控制与非线性L_2增益零序环流外环控制相结合的控制方法.最优L_2增益电流内环控制不仅可以实现干扰对输出的增益最小,还可以灵活实现并联PWM整流器之间的功率平移.非线性L_2增益零序环流外环控制可以有效抑制由于模型参数不确定和外部干扰引起的环流问题.并联PWM整流器双环L_2增益控制仿真结果表明:相对于传统的比例积分控制方法,该方法可以明显降低并联PWM整流器之间的环流,并可提高并联PWM整流器的供电品质,对于增强系统的稳定性具有重要意义.

基于降维观测器的最优故障诊断算法研究

为降低诊断算法的计算量,优化算法参数,设计了一种基于降维观测器的最优故障诊断算法。首先,利用正交原理,将故障状态与系统状态进行解耦,从而构造了用于故障估计且无需进行矩阵分块运算的降维观测器。其次,基于对偶原理,将诊断算法的增益优化问题转化为诊断误差方程对偶系统的最优控制律设计问题,从而实现了对故障的最小方差估计。然后,利用诊断结果设计了基于故障补偿思想的容错控制律,以此实现了系统与故障的隔离。最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。结果表明,对于二阶系统,该诊断算法可在7s内快速收敛到故障真实值。

基于新息特性抗野值Kalman预测算法

针对Kalman最优预测方法应用过程中,量测值中的野值对状态预测的不利影响,提出了一种基于新息正交特性实时估计量测方差的新算法.该算法使得修正的量测方差能够保持修正前的新息正交性,从而改变Kalman最优增益,修正状态预测值,使得预测误差的方差为最小.仿真结果表明,该算法能够克服野值对状态最优预测值的不利影响,提高了跟踪精度.

改进卡尔曼滤波器作动态谐波估计

应用卡尔曼滤波器作在线谐波估计的关键在于如何确定动态噪声和量测噪声的统计特性。此外,卡尔曼滤波器还受到滤波器饱和的影响,使它对信号的突变变得迟钝。针对上述问题,提出了一种基于更新序列和滤波器饱和抑制技术的新型自适应卡尔曼滤波器。通过对量测更新序列的相关性分析,估计出量测噪声方差阵。再利用递归算法,在给定精度下,求解最优滤波增益方程得到最优增益,进而修正滤波参数,结合滤波器饱和抑制技术来改善滤波器的性能。通过仿真实验确认了这种方法的有效性。

基于采样PD反馈的倒立摆控制系统的稳定性

数字采样控制是当代主流控制技术,具有变更控制律方便、可靠性高、实时性好、抗干扰能力强等特点.本文研究基于采样PD反馈的倒立摆控制系统自平衡问题,其受控方程是一类具有时变时滞的时滞微分方程,其时滞是分段线性函数.首先将闭环系统方程转化为一个差分方程,然后研究了时滞量和采样周期对差分方程的稳定性区域的影响,进而给出了使差分方程具有最快收敛速度的最优增益的计算方法,最后研究了时滞量和采样周期对差分方程收敛速度的影响.数值算例表明,时滞量和采样周期对倒立摆控制系统稳定性以及收敛速度具有重要影响.

储存环中横向和纵向相空间随机冷却的二维计算

对兰州重离子冷却储存环ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ的随机冷却装置进行了设计。基于Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程，对陷波器方式纵向冷却及横向冷却时间作了二维计算，在计算过程中，得到并使用了冷却最快的增益曲线。

组网型变流器离散域双闭环控制研究

高性能组网型变流器在微电网、轨道交通、航空地面电源等场合具有重要的应用前景。传统基于连续域分析方法将数字控制一拍延时进行近似,无法确定电流内环最优增益,且电压环高频补偿能力弱,容易引发电压振荡问题。为此,建立了组网型变流器的离散域数学模型,通过根轨迹分析提出了电流内环最优增益,获得了最大有源阻尼并抑制了滤波器谐振。针对电压环,提出了延时补偿方法提高系统稳定性,通过谐振控制器实现对各频次电压的无静差跟踪,避免了输出电压振荡,抑制了死区、母线电压波动以及非线性负载对输出电压的影响。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性与实用性。

分布式多输入系统的自律鲁棒自适应分散控制

为了实现一类分布式多输入系统的分散鲁棒自适应控制,基于状态扩张和反演干扰抑制控制,提出一种自律鲁棒自适应分散控制的新方法.结合直接反馈线性化和最优控制,给出了自律最优鲁棒自适应分散控制的设计方法.仿真结果表明,所提出方法能够有效实现各子系统的自律鲁棒稳定、全系统整体鲁棒稳定和不确定参数自适应,同时通过求解LMI,具备了最优干扰抑制的功能.

自适应光学系统的混合控制方法

采用全模式线性二次高斯控制时,多阶模式扰动模型的辨识以及高维控制矩阵的计算会导致实时处理机的计算负担加重。基于此,提出一种适用于实际自适应光学系统的混合控制方法。该方法联合最优模式增益积分控制和线性二次高斯控制算法,根据模式中是否含有窄带扰动来选择对应模式的控制策略。以云南抚仙湖观测站1 m新真空太阳望远镜中高阶自适应光学系统的实测数据为例,对提出的控制策略进行了验证。结果表明,采用本文提出的混合控制策略,使系统中95.85%的扰动得到有效滤除。该控制方法与全模式使用最优模式增益积分控制的方法相比,不同频率的窄带扰动得到明显抑制;该方法与全模式使用线性二次高斯控制的方法相比,扰动模型的辨识所花费的时间缩短了37.77%,控制运算所花费的时间缩短了73.8%,有利于扰动的实时校正。

储存环内纵向Palmer方式随机冷却过程模拟

基于Fokker－Planck方程，模拟了兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）实验环内重离子束的Palmer方式纵向动量冷却过程，在模拟过程中，得到并应用使冷却达到最快的系统最优增益曲线．对模拟结果进行了讨论．