不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识

在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。

顾及日变化和非线性垂直改正的区域大气加权平均温度模型

大气加权平均温度(Tm)是全球导航卫星系统(GNSS)技术反演大气水汽的关键因素,针对已有区域Tm模型未能同时顾及Tm在垂直方向的非线性变化和精细的日变化以及在构建模型时仅使用单一格网点数据等问题,本文以中国地区为研究区域,提出了一种基于滑动窗口的区域Tm建模方法,利用2012—2017年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的ERA5资料建立顾及日变化和非线性垂直改正的区域Tm格网模型(CNTm模型).联合未参与建模的2018年ERA5资料和无线电探空数据,验证CNTm模型的精度和适用性,并与当前广泛使用的GPT3模型和顾及了线性垂直改正的IGPT2w模型进行精度对比.结果表明:以2018年ERA5资料和无线电探空数据为参考值,CNTm模型的均方根误差(RMS)分别为3.31 K和3.21 K,其精度相较于GPT3模型分别提高了约16%和23%,相较于IGPT2w模型分别提高了约7%和11%;顾及了非线性垂直改正的CNTm模型的估计值更接近于Tm在垂直方向上的变化趋势,且CNTm模型能够捕获Tm的日变化.由于CNTm模型在研究区域表现出优异的性能,因此,其在研究区域实时高精度、高分辨率GNSS水汽监测中具有重要的应用.

在线优化参数的多变量无模型预测线性自抗扰控制

针对时变参数的多变量线性模型上叠加非线性的系统,采用具有辅助向量的多变量偏格式动态线性化方法逼近该系统,在多变量线性状态观测器中加入辨识的线性模型,提高状态观测精度。在多变量线性跟踪微分器和状态观测器分别引入超前参考输入与输出预测值,使多变量线性自抗扰控制器具有预测控制性能。运用非线性递推最小二乘法在线优化多变量线性自抗扰控制器的参数,给出在线优化参数的多变量无模型预测线性自抗扰控制算法。结果表明:无参数优化时的响应曲线,超调大,调节时间约1 s,无稳偏;有参数优化时的响应曲线,超调较小,调节时间约0.65 s,无稳偏,控制算法的响应优良。

基于等值单机非线性模型的多换流器并联直流系统暂态稳定性分析及控制参数整定方法

针对“状态变量多、阶数高”给多换流器并联直流系统暂态稳定性分析带来的困难,提出计及多换流器动态交互的等值单机非线性模型,简化大扰动稳定性分析及控制参数设计复杂度。首先,对每台换流器下垂双环控制中的所有状态变量做等效变换,建立直流系统的等值单机非线性模型;其次,基于等值单机的Takagi-Sugeno(TS)模糊模型刻画出最大估计吸引域,分析系统控制参数设计不合理导致的“小扰动稳定、大扰动失稳”问题;然后,提出基于等值单机的直流系统控制参数整定方法,通过等值单机设计推导系统中每台换流器的控制参数,降低了直流系统控制参数设计的难度,最后,RT-BOX硬件在环实验平台验证等值单机非线性模型及理论分析的准确性。

基于最小二乘支持向量机的火电机组线性参数变化模型辨识研究与应用

火电机组协调控制系统所包含的汽温、汽压等被控对象在不同的负荷下动态特征具有明显的差异,这些非线性特征给提高控制系统运行品质带来了很大的挑战。针对火电机组协调控制系统被控对象在机组全负荷段的建模问题,提出了一种火电机组协调控制系统被控对象的线性参数变化模型辨识方法,建立了全负荷段下过热汽温模型参数随负荷变化的关系曲线。首先将全负荷段机组过热汽温运行数据划分为训练集和验证集,然后使用基于最小二乘支持向量机的线性参数变化模型辨识方法建立了以机组负荷为调度参数的过热汽温被控对象模型,通过最佳拟合率评价不同超参数下的辨识结果,从而保持模型的准确度和泛化能力。辨识结果显示在不同负荷段下被控对象具有不同增益和时间常数等模型特征,并且与过程的先验知识相符,表明了所提出方法的有效性。

线性变参数系统抗扰动鲁棒模型预测控制

持续有界扰动影响线性变参数系统的稳定性控制,采用基于多面体集的线性变参数系统抗扰动鲁棒模型预测控制算法可扩大系统的控制可行域,实现系统的稳定控制,并减少在线运算量。考虑系统扰动影响和参数不确定性,离线算法得到一系列不变多面体集和对应的控制律。在线算法根据受扰动状态变量在多面体不变集中的位置,在相应离线控制律的凸包内优化出的实际控制律,得到系统的控制输入量。给出算法的详细实施步骤和算法稳定性的证明。通过仿真对比验证算法的有效性,所提出的算法可以实现有界干扰的线性变参数系统控制的快速性和稳定性。

一类非线性动态系统的非参数GFRF 模型辨识(英文)

本文对一类用多项式描述的非线性动态系统提出使用ＧＦＲＦ模型类的非参数辨识算法．这种算法的显著特点是需要很小的计算量和存储空间，而且辨识精度较高．仿真结果表明这种非参数模型辨识算法是有效的，而且由辨识方法获得的模型一般具有很好的泛化能力，因而是一种具有重要应用前景的实用方法．

一类线性参数变化时滞系统的H_∞控制

研究一类线性参数变化时滞系统的 H∞ 控制问题。这类系统的状态空间矩阵是一些时变参数的仿射函数 ,而这些时变参数是可以实时测量的。以线性矩阵不等式的形式给出了存在依赖于参数的动态输出反馈 H∞ 控制器的充分条件。当满足这些条件时 ,基于线性矩阵不等式的解可以构造出一种依赖于参数的动态输出反馈 H∞

基于双线性模型的动态系统优化和参数估计集成方法

针对双线性模型与实际系统之间的差异，提出一种基于双线性模型求解非线性动态系统最优控制的迭代算法。该算法通过重复求解修正的基于双线性模型的优化控制问题和参数估计问题，获得实际系统的最优解。同时提出求解修正的基于双线性模型的优化控制问题的一种新的分解方法，克服了非线性和双线性两点边值问题求解的困难。仿真例子表明该算法的有效性和实用性。

非线性半参数模型在GPS系统误差处理中的应用

本文总结了当前测量界对系统误差的处理方法,提出了用非线性半参数核估计来处理GPS双差定位中系统误差的方法,即用非线性半参数模型中的非参数分量表达双差模型中残余的系统误差。最后通过算例检验了此方法对于提取GPS双差定位中残余的系统误差的有效性。

非线性系统辨识中模糊模型参数收敛问题的进一步研究

对于使用标准的Mamdani型模糊系统及正交投影参数调整算法进行非线性系统辨识,基于模糊模型参数的估计值收敛到其真实值所需的持续激励条件,给出了适用于非线性移动平均模型和二阶非线性自回归移动平均模型系统辨识的持续激励输入信号设计的几个算法.

线性参数变化系统建模与控制研究进展

在描述实际系统的非线性和时变特性方面,线性参数变化(Linear parameter varying,LPV)模型有着巨大的优越性,对于使用一些成熟的线性系统控制理论来解决非线性系统的控制问题,提供了良好的手段.文章对LPV系统的模型结构和建模方法,模型参数辨识方法,控制方法以及应用领域等方面的近几年的研究成果,做了比较全面的总结和概括,最后对LPV系统建模和控制的未来研究方向进行了展望.

基于最优有效度的电力系统可靠性原始参数的线性组合预测模型

针对电力系统可靠性原始参数缺乏和开发可靠性原始参数小样本的需要,提出了电力系统可靠性原始参数的线性组合预测模型。为了提高预测精度,分别应用灰色优化模型和Verhulst模型等改进模型进行可靠性原始参数的预测。与此同时,建立以有效度为目标函数的最优组合预测模型,并用简化的计算公式得到权系数的最优近似解,将预测值进行线性组合。基于该文所开发的预测模型的预测结果表明,组合预测模型的预测结果优于单一模型的预测结果。

海洋生态系统模型中参数空间变化的伴随法反演研究

以气候耦合模式FOAM(Fast Ocean-Atmosphere Model)的气候态为背景场,基于参数的空间分布,定量地研究通过伴随同化方法反演空间变化的参数的能力,探讨影响反演结果的主要因素。通过孪生数值实验同化浮游植物资料,发现在单独反演1个空间变化的参数时,两种给定的参数空间变化都可以被很好地反演出来,参数的平均相对误差在4%以内,说明通过伴随同化方法可以有效地反演出空间变化的参数;而当同时反演作为控制变量的五个参数时,各参数变化趋势的搭配对反演结果影响很大,只有当这种搭配与模型中影响浮游植物生物量变化的生态机制一致时,5个参数才能较准确地得到反演。同化含有10%随机误差的观测数据对反演结果的影响不大,进一步说明了利用伴随同化方法反演参数空间变化的有效性。

大范围模型参数变化系统的鲁棒控制设计方法研究

针对常规 H∞ 混合灵敏度设计只能解决较小范围内的参数模型摄动 ,研究了大范围模型参数变化系统的鲁棒控制方法 ,讨论了基于 H∞ 控制理论的两种设计方法。重点介绍了大范围参数摄动的鲁棒 H∞ 混合灵敏度设计 ,这种方法同时考虑了参数不确定性和未建模动态不确定性的影响。以某飞机为算例 ,设计大包线范围内的姿态角控制律 。

非线性时变系统的一种即时局部模型及参数估计算法

针对包含未知和不可测量的确定性扰动的非线性时变系统的辨识和预测 ,提出了一种简便实用的线性化即时局部模型 ,给出并证明了这种即时模型的存在性定理。为了跟踪快速变化的模型参数 ,利用最新的多个线性局部模型进行外推 ,提出了一种滚动多模型加权平均参数估计算法。

面向温度变化的相机光学系统参数模型研究

温度变化会导致航天相机光学系统不同组件的膨胀或收缩和光学材料折射率的变化,都会带来光学系统内参数的变化,从而影响相机的测量精度。针对上述问题,首先利用仿真和实验表明,温度变化是通过影响内参数变化进而影响像点位置发生变化,并建立像点位置漂移模型。然后提出了一种基于温度变化与镜头光学系统内参数变化关系的曲线拟合模型,最后通过实验证明该模型能够有效地降低受温度影响的图像点位置漂移量,从而减小温度变化对相机光学系统的影响。

一类线性参数变化时滞系统的鲁棒滑模控制

研究了一类线性参数变化连续时间系统的稳定性、状态反馈镇定和滑模控制问题.通过引入适当加权矩阵变量寻找Le ibn iz-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,避免了常规应用Le ibn iz-Newton公式进行模型变换的间接方法所带来的较大保守性.基于参数线性矩阵不等式方法提出了该类系统参数二次稳定的时滞相关的新条件.基于该条件研究了该类系统的状态反馈镇定和滑模控制问题.分别提出了镇定控制器设计条件和滑动模态存在条件,并设计了滑模控制器,保证了闭环系统的参数二次稳定.仿真实例证明了该设计方案的可行性.

线性参数变化系统的鲁棒故障估计

针对仿射参数变化系统,研究了鲁棒H∞故障估计问题。基于增益调度的思想,提出了一种鲁棒H∞故障估计器设计方法,该方法所设计的故障估计器与对象具有相同的参数依赖性,而且可以通过线性矩阵不等式进行求解。文中通过实例展示了设计的全过程,仿真结果表明本文所给出的方法能够有效地处理一类参数变化系统的故障估计问题。

动态非线性回归模型参数估计及在经济系统上的应用

动态非线性回归模型参数估计及在经济系统上的应用夏玉荣，胡强国（淮南联合大学２３２００１）ＴｈｅＰａｒａｍｅｔｒｉｃＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＤｙｎａｍｉｃＮｏｎ－ｌｉｎｅａｒＲｅｓｒｅｓｓｉｖｅＭｅｄｅｌｓＡｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｏＥｃｏ...