结合误差变换的Bouc-Wen迟滞非线性系统反步控制器设计

针对智能材料执行器中非平滑、多映射的迟滞非线性,采用Bouc-Wen模型描述迟滞,并提出了一种基于误差变换的反步控制器设计方案.首先利用Bouc-Wen模型中的变量特性,通过预设性能函数,将误差约束在预设范围内.然后通过误差变换,将一个对输出误差存在约束的跟踪问题转化为一个无约束的镇定问题.最后利用反步控制法设计迟滞系统的控制器,该控制方法保证期望的跟踪精度,并能将误差限定在设定范围内且满足预设性能,提高了系统的暂态和稳态性能.仿真结果表明设计方法的有效性.

基于GPU的数字下变频累积误差控制方法

针对数字下变频系统中高速数据处理实时性需求,设计了基于中央处理器(central processing unit,CPU)+图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的异构平台数字下变频处理算法,并完成了相应并行程序设计,进行了实际数据验证。鉴于GPU运算采用单精度浮点数格式进行数据处理,进行长时程数据处理过程中,会产生浮点数舍入误差累积,导致结果的不准确不可靠,设计了联合相位循环归零法和无误差变换补偿法,实现了浮点数舍入误差的控制与补偿。数据测试结果表明,所提方法可将相位误差控制在10-11rad以内,且不随时间累积,计算结果准确可靠。

基于权值约束变换误差的虚拟阵列波束形成

针对内插变换应用于波束形成时,适用角度范围受限的问题,提出了一种利用权值约束变换误差的改进算法.该方法将权值和变换误差约束为近似正交的关系,在虚拟阵列接收信号的协方差矩阵上加载变换误差协方差矩阵,改善了变换误差过大时波束形成性能下降的问题.仿真结果表明,改进后的算法应用于大角度内插变换波束形成时,在干扰处仍能形成稳定的较深的零点,增加了虚拟阵列波束形成的输出信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio,SINR).与现有方法相比,该方法增加了内插变换应用于虚拟阵列波束形成时的适用角度范围,且能够补偿阵列本身带来的误差,计算复杂度较低.

彩色电视接收机的矩阵变换误差与彩色失真

本文介绍了矩阵变换误差对彩色失真的影响,分析形成矩阵变换误差的各个环节,结合“83P”机芯对矩阵变换误差进行计算,并进一步提出为减小矩阵变换误差所应注意的问题和改进的措施。

一种锐化误差小波EDXRF光谱解析方法研究

在轻元素自身和实测元素间的特征X射线相互影响之下,受仪器能量分辨率的制约,实测X射线荧光光谱会产生严重重叠。以色谱分离度Rs判定谱峰重叠程度,针对Rs低于0.3的重叠峰,提出一种解析EDXRF光谱的新方法,并对模拟X射线荧光光谱进行了新方法的验证。首先,详细介绍基于四阶导的峰锐化法和提出误差小波变换。通过仿真结果发现:当Rs=0.27时,两种方法皆不能单独实现重叠谱峰的解析与识别;然而,原始信号在四阶峰锐化法处理后保留了峰位特征的同时,还出现了Rs明显增大的有利现象。因此,只需要通过调节四阶峰锐化法的权重完成对低分离度重叠峰的初步锐化处理,再对锐化后的信号进行误差小波变换,结果实现了对模拟重叠峰的分解,证明了结合后的新方法(锐化误差小波变换)针对极低分离度的重叠谱峰具有强大的分解能力。对两组重叠谱峰采用叠加的高斯函数进行模拟,分别是Mn的K_(β)能量峰与Fe的K_(α)能量峰的重叠光谱(Rs=0.19)以及Al的K_(α)能量峰与其K_(β)能量峰的重叠光谱(Rs=0.11)。用新方法对谱线进行处理,实现了重叠峰分解,结果表明针对极低分离度的重叠谱峰该方法具有可行性。通过锐化误差小波对实测的EDXRF光谱进行解析,通过对三组数据解析特定三种低分离度重叠峰进行对比实验,均成功解析与识别了低分离度的重叠谱峰。结果表明:针对极低分离度的重叠谱峰,锐化误差小波变换可以有效分解,具有突破性,实用性和创新性。

机载成像仿真系统的误差建模

实际一些精密设备的误差项较多 ,很难方便地加以描述并建立误差模型以实现科学合理的精度设计和误差补偿。虽然目前已有了一些误差建模方法 ,但都各有其适用范围 ,很难去理解和掌握。本文在多体系统理论的基础上 ,提出了杆、副坐标变换矩阵、杆、副误差变换矩阵的概念 ,并阐述了误差建模的方法。由于目前绝大多数设备的机械结构原理上都采用杆和副的组成形式 ,使得此误差建模方法更为形象 ,更易理解 ,在原理上更具普遍意义。同时以机载成像仿真系统为例 ,系统地描述了各误差 ,建立了该仿真系统的误差模型。

6-TPS并联坐标测量机误差建模与仿真

研究6-TPS型并联坐标测量机误差建模,并分析各误差因素对工件测量误差的影响度。运用一种构件、副误差矩阵的误差描述方法确定了影响并联坐标测量机工件测量误差的各项误差因素,然后建立了测量误差模型,并通过仿真的方法详细分析了各误差因素对工件测量误差的影响度,为6-TPS型并联坐标测量机的精度设计、补偿奠定了基础,也将为测量机的运动校正和控制提供参考。

虚拟数控车削加工误差建模技术研究

对虚拟数控车削加工中影响加工误差的因素进行了分析,并建立了加工误差模型。在VisualC++6.0平台上结合OpenGL图形库对该模型进行了分析验证,结果表明该模型可以有效地计算虚拟数控车削加工中的加工误差,为多重复杂因素物理仿真打下了基础。

基于GPU的NCO相位累积误差消除方法

针对航天测控系统高精度数控振荡器NCO实现需求,利用图形处理单元GPU的高灵活性和高效并行数据处理能力,设计了一种基于GPU的高效高精度NCO实现方法。针对NCO计算中浮点数相位累加运算累积误差大的共性问题,利用无误差变换技术设计了基于Fast2Sum算法和2Sum算法的单精度浮点数相位累积误差综合补偿算法,并利用该算法为NCO系统设计了相位累积求和算子。最后,基于GPU平台对该方法进行了验证。试验结果表明,该方法能够将基于GPU的NCO系统浮点数相位累积误差控制在1×10^(–5) rad量级。

如何降低电流互感器计量误差

论述了电流互感器在计量时产生误差的原因及影响误差的主要因素 ,阐述了在1 1 0 k V有机复合套管 SF6电流互感器设计中几种减小误差的方法及最终误差试验结果。

三坐标测量机动态误差特征分析方法

为了对三坐标测量机动态误差进行精确分解与分析,掌握其组成成分和特征,根据动态误差的特点,组合使用最小二乘法、自适应陷波、短时傅立叶变换等多种信号分析方法对测量数据进行分析,同时实现了复杂信号的趋势项分离、谐波个数鉴别与分离以及调幅信号解调等,与小波分析方法相比具有更好的分离效果。

基于虚拟仪器的CDMA2000频率误差测量

给出了一种基于虚拟仪器的精确测量CDMA2000信号频率误差的方法。该方法用FFT来对信号频谱进行粗略的估计,获取需要细化分析的窄带频谱范围,再在该窄带范围内利用线性调频Z变换(CZT)进行频率细化分析,在限制运算量的情况下实现较高的频率分辨率。实验证明,该方法能够有效地精确测量信号的频率误差。

基于双倍双精度施密特正交化方法的QR分解算法

当矩阵的规模较大或者条件数较高时,格拉姆-施密特(Gram-Schmidt)正交化算法和其相关修正算法时常表现出数值不稳定性的现象。为了解决该问题,探索了修正Gram-Schmidt算法(MGS)中舍入误差的累积效应,然后基于无误差变换技术和双倍双精度算法,设计并实现了双倍双精度修正Gram-Schmidt正交化算法(DDMGS)。该算法的精度测试中显示所提算法较分块施密特正交化(BMGS_SVL,BMGS_CWY,BCGS_PIP与BCGS_PIO)的变体算法具有更好的数值稳定性,证明了DDMGS算法能够有效地减少矩阵的正交性损失,提升数值精度,展示了所提算法的可靠性。在算法的性能测试中,首先计算并比较了不同算法的浮点计算量(flops),随后将所提DDMGS算法与修正施密特正交化算法在ARM和Intel两款处理器上作比较,虽然DDMGS算法的运行时间分别是MGS的5.03倍和18.06倍左右,但获得了明显的精度提升效果。

试析数字信号处理中的量化误差

在处理数字信号的过程中,会产生量化误差。本文分析了A/D变换量化误差、系数量化误差及运算中的量化误差。以采样序列作舍入或者是截尾处理这一过程中分析了A/D变换量化误差,以系数量化误差可以对极点的位置偏移产生影响分析了系数量化误差,以乘积的量化误差和ⅡR滤波器结构关系分析运算中的量化误差。

标准清晰度录像机混合压缩格式级联误差的探讨

通过多款录像机参数的比较,从影响图像质量的因素出发,探讨混合压缩格式时在现实中的级联误差。

面向控制性能的一类非线性关联系统输出反馈动态面控制

针对一类含有完全未知关联项的多输入/多输出非线性系统,提出了输出反馈动态面自适应控制方案,克服了反推控制中的微分爆炸问题;利用神经网络逼近系统中的未知关联项,对于每个子系统只需对一个参数设计自适应律;引入性能函数和输出误差变换,跟踪误差信号的收敛速率、最大超调量和稳态误差等控制性能指标均可得到保证.理论证明了闭环系统的所有信号半全局一致有界,仿真结果验证了所提方案的有效性.

面向飞腾处理器的高精度求和与点乘算法实现和优化

在大规模和长时程数值计算中,浮点运算的舍入误差的累积效应可能导致数值结果不可信。求和与点乘是浮点数值计算中最为基础的运算,在大规模科学计算过程中被频繁调用,其数值结果精度至关重要。面向国产飞腾处理器,基于OpenBLAS,采用无误差变换技术设计了高效的汇编内核函数,实现并优化了高精度的求和与点乘算法。数值实验显示,该高精度算法的数值结果精度同原始算法在双倍工作精度下得到的数值结果精度相同,验证了本文算法的有效性;本文算法在单线程情况下运行时间分别是原始算法运行时间的1.57倍和1.76倍,在保证精度提升的同时效率没有明显的降低;在多线程情况下,同原始算法具有近乎相同的运行时间,体现了算法的高效性。理论误差分析进一步表明了本文算法的可靠性。

预设性能控制研究进展

介绍了预设性能控制的发展历程及研究现状,以具有一般形式的单输入单输出严格反馈非线性系统为例,阐述了性能函数和误差变换的概念,分析了预设性能控制的基本原理。通过其应用实例说明,预设性能控制能够解决工业生产、飞行器控制中的一些关键技术问题,因而有必要对预设性能控制方法进行深入研究。

面向飞腾处理器的多线程可复现DGEMV设计与实现

在高性能计算中,求解大规模、大尺度、长时程和病态问题过程中舍入误差的累计都可能会使算法的最终数值结果失真。在不同的计算软硬件资源下,每次运行的结果可能不一致,而这些结果是开发者调试程序和正确性检查的重要依据,会对科研工作的顺利进行造成干扰,因此算法数值结果的可复现性变得至关重要。文中面向飞腾处理器,基于OpenBLAS软件框架,结合美国伯克利国家实验室的Demmel教授团队开发的ReproBLAS软件中提出的可复现的方法与Castado提出的多层分块技术,使用舍入误差分析和无误差变换等技术,设计出了多线程可复现DGEMV的算法。数值实验显示,所提算法实现了数值计算的可复现性,且输出结果与ReproBLAS相同,验证了所提算法的可靠性。同时,所提算法在相同的测试环境下运行速度至少是ReproBLAS实现算法运行速度的2倍。此外,还将所提算法与日本理化研究所Mukunoki提出的OzBLAS中的可复现DGEMV函数进行对比,同为单线程时该算法的运行速度至少是OzBLAS算法的20倍,在相同多线程数量情况下,该算法的运行速度至少是OzBLAS算法的9倍。理论分析和数值实验均表明,该改进算法比国际上现有的可复现数值算法性能更优。

基于SCILAB的多精度算法研究与实现

当前,通用处理器一般支持64位浮点运算,在大规模和长时程数值计算中,由于浮点运算的舍入误差累积效应,可能导致数值结果不可信。因此,有效控制误差,设计高精度、高效可靠的浮点数值算法至关重要。基于SCILAB软件平台,通过使用无误差变换和double-double数据格式,实现了高精度的算法库。对幂指数、Bernstein和Chebyshev基多项式函数估值,在Intel平台和国产飞腾处理器平台上进行了数值实验,实验结果证实了该高性能数值算法库的有效性。该多精度算法库具有独立知识产权,可有效应用于国产自主可控处理器平台,为国家重大科研项目提供技术支持。