基于状态空间模型的航天器装配角偏误差研究

装配过程的误差建模是分析装配误差的重要手段之一。通过分析影响航天器装配结果的尺寸和形位误差、装夹定位误差,将其装配的偏差源分为夹具装夹误差和舱段制造误差两类。并将不同形式的误差通过虚拟夹具的概念进行了统一的表达,进而基于误差流理论针对航天器舱段建立其误差传播的状态空间模型,求出了该过程的状态空间表达式,应用该模型对装配过程中的角偏误差进行了分析。将分析得到的结果同蒙特卡洛仿真的结果进行了比较,两种方法的相对误差小于3%,说明了该方法的可行性。该方法的优势在于它不仅可以分析复杂装配过程,还可以对各工位的装配效果进行观测,从而进行向后分析。

基于模糊-神经网络的加速度计动态误差模型辨识

分析了加速度计误差模型,讨论了基于三轴转台测试辨识加速度计误差模型的限制。应用模糊-神经网络进行了加速度计误差模型的辨识,较好地达到了系统辨识的目的。

基于状态空间模型的机床热误差动态建模

提出了一种基于状态空间模型的机床热误差建模方法,以几个关键温度点的温升为输入,结合状态变量和干扰来确定热误差输出,由子空间辨识算法得到模型参数.同时,在一台数控车床上进行实验,以探究模型的精度和鲁棒性.结果表明:在不同的转速条件下,所提出的模型能够补偿70%的热误差;与自回归模型的建模方法相比,状态空间模型表现出更优异的鲁棒性.

基于状态空间模型的飞行器装配误差敏感度研究

飞行器具有零部件多、结构复杂和装配精度要求高等特点,其装配有安全性装配、少可逆性装配等要求。根据飞行器相关的关键产品特性(Key product characteristic,KPC)和关键控制特性(Key control characteristic,KCC)参数,提出一种基于状态空间模型的装配误差敏感度量化分析方法,将飞行器多舱段精密装配过程中的误差敏感度分为3级指标,并进行阐述和定义。通过联立飞行器状态空间模型和输出方程,得到输入向量和输入矩阵的关系,进而求出状态转换矩阵,得到不同级别误差敏感度的理论表达式。将随机产生服从正态分布的装配特征误差代入系统矩阵,运用蒙特卡洛(Monte Carlo)仿真对不同装配特征的敏感度指标进行计算,并对比分析理论计算和蒙特卡洛仿真求得的特征级敏感度指标值。研究表明,将动态系统灵敏度分析方法应用到多工位装配过程可行,所提出的基于状态空间模型的飞行器装配误差敏感度分析方法合理,对飞行器舱段精密装配过程的精度评估具有参考意义。

基于状态空间法的轨道不平顺与车体横向加速度关联模型

构建状态空间模型研究我国高速铁路实测轨道不平顺与高速综合检测列车车体横向加速度数据之间传递特性。首先采用谱分析方法分析长波轨向不平顺、水平不平顺等与车体横向加速度在空间频域上相干特性,根据相干分布规律分频段建立轨道不平顺与车体横向加速度之间的多输入单输出状态空间模型;再利用高速综合检测列车实测数据训练状态空间模型的结构参数辨识输入输出之间的传递关系;最后验证所建状态空间模型的残差符合零均值正态分布。利用训练得到的状态空间模型传递函数及实测轨道不平顺数据预测了车体横向加速度输出,并与相应实测车体横向加速度数据进行对比。验证结果表明,在合理的空间频段上搭建的状态空间模型,能够准确地辨识轨道不平顺与车体横向加速度之间的传递关系。

基于状态空间模型的飞行器角误差控制

针对飞行器装配角误差过程控制问题,提出了基于状态空间模型的逐步最小化角误差法及全局最小化最终角误差法,并与直接装配法进行了对比.研究结果表明:直接装配法角误差服从莱斯分布并逐渐增加;逐步最小化角误差法和全局最小化最终角误差法角误差服从广义极值分布,逐步最小化角误差法不受装配零件个数的影响,全局最小化最终角误差法角误差均值与标准差均随零件增加收敛于0.

基于空间状态辨识理论的高速铁路车体垂向加速度预测模型

轨道不平顺是引起车辆振动的主要激励源。深入分析轨道高低不平顺与车体垂向加速度关联关系动态,掌握轨道结构传递特性,对科学评价车辆、轨道的服役状态及精准指导线路养护维修具有重要意义。基于系统辨识理论,以我国高速综合检测列车车载检测系统在一高速铁路上的实测轨道不平顺及车体垂向加速度样本数据为基础,通过平均周期图谱法计算检测数据功率谱密度及其相干函数,用状态空间方法构建长波轨道高低不平顺与车体垂向加速度之间的传递模型,并用关联模型传递函数及实测数据对所建模型进行验证。结果表明:模型预测的车体垂向加速度与相应实测数据有较强的线性相关性;利用合理阶数的状态空间模型,能够有效辨识长波轨道高低不平顺与车体垂向加速度之间的传递关系。

水平轴风力机状态空间模型参数辨识

讨论了水平轴风力机系统在状态空间模型条件下的参数辨识。首先 ,根据风力机机理并基于一定的假设条件 ,推导出风力机的机理模型 ,通过线性化得到系统在某一工况点附近的状态方程。其次 ,利用辨识实验测试系统的输入输出数据 ,采用预报误差法 ,得到系统多输入多输出的随机模型。最后 ,对所得到的随机模型进行了分析与检验 ,讨论了辨识模型与机理模型的优缺点 。

自回归状态空间模型下时变声速剖面跟踪方法

讨论了一种适用于浅海的时变声速剖面跟踪方法。该方法将时变水体声速剖面的反演问题建模为由描述声速剖面时变特性的状态方程与包含声压场局部测量信息的测量方程组成的状态-空间模型,提出利用自回归分析拟合方法将声速场扰动建模为高阶自回归演化模型,并通过集合卡尔曼滤波序贯地估计时间演化的海洋声速场。利用2001年亚洲海实验环境与声速测量数据,仿真分析了基于高阶自回归演化模型的时变声速剖面集合卡尔曼滤波估计方法。结果表明,相比于利用传统随机游走状态演化模型的估计方法,该改进方法可有效降低声速的跟踪误差,并且在较低信噪比条件下仍具有较好的跟踪性能。

分布式SAR空间状态与测高基线的关联建模及误差分析

给出了测量坐标系下获得的基线矢量到分布式合成孔径雷达(SAR)测高所需基线矢量的转换公式,然后利用误差分析理论,建立了它们之间的误差传播模型,最后通过仿真,对影响分布式SAR测高基线确定精度的主要误差因素进行了详细分析。

采用状态空间模型的产品设计行为预测

为在设计阶段预测产品运行中可能出现的问题,根据状态空间模型在系统预测方面的优势,结合扩展的功能-行为-结构模型在设计分析方面的优势,将原理知识、结构信息和状态变量包括在方程之内,建立了从设计过程到状态空间的映射模型.系统行为预测的关键步骤包括获取结构信息、约束信息和确定状态变量,以及初值、确定输入信息和计算方法在内的使用状态空间模型,并通过某型号发动机的活塞运动学和摩擦学行为预测实例,验证了映射模型的有效性.实验结果表明,所建立的模型能够准确地预测活塞的运动学和摩擦学行为,可作为优化系统结构和获取系统设计理由知识的有效设计工具.

太阳黑子相对数年观测值的平稳序列状态空间模型

建立太阳黑子相对数年观测数据的状态空间模型,并以1848-2002数据进行拟合,分析和预测,取得良好效果．

基于状态空间模型的铸型装配质量预测

在砂芯及砂箱尺寸公差设计阶段,为了及时发现设计缺陷提高铸型装配质量,降低铸件生产成本,需要对铸型装配精度预测进行研究。基于控制理论中的状态空间模型,建立装配过程偏差传递及装配质量预测的数学模型,对砂型装配过程中偏差流传递,变换和积累过程进行研究,提出了装配预测结果的评定方法和关键特征偏差的转换方法,实现在铸造设计阶段,完成对铸型装配精度的预测。以内型芯和外型腔尺寸偏差为输入参数,构建公差表达与传递模型,定量描述误差流积累对铸型装配质量的影响。最后通过某航空铸件的砂型铸造生产工艺为例验证该算法的有效性。

基于智能空间-车框架理论的车辆行驶运动学状态的预测

提出了高速公路智能空间(HIS)-车框架理论,研究了车辆经过高速公路隧道时的行驶状态。首先建立车辆纵向、横向动力学模型,并基于车辆道路行驶的特点,分别研究车辆纵向、横向的行驶状态,并运用模型预测控制方法对车间距、横向偏移等状态预测,结合预测控制算法的特点设置变量条件,最后采用MATLAB/CarSim进行联合仿真。仿真结果表明:采用高速公路智能空间(HIS)-车框架理论可以完成当某车前方道路发生交通事故时预测出车辆距离以及该车的侧向偏移等数据,以保证车辆安全行驶。

基于GPS浮动车的数字速度模型在城市交通状态演变分析中的应用——以昆明市为例

为分析城市道路交通状态时空演变规律,提出了一种基于GPS浮动车数据的数字速度模型,依据昆明市2010年12月2日1 000辆装有GPS设备的出租车采集的城市交通路网各处样点速度,以60 min为间隔分24个时间段,采用Kriging插值法在ArcGIS Desktop内构建数字速度模型,从时间和空间角度分别分析模型得出,昆明市的交通状况呈现出从早上7:00开始车辆运行速度持续减缓,在早上7:00-9:00时段内形成早高峰,下午17:00-18:00时段形成晚高峰,22:00时之后恢复通畅的运行状态,在空间上,交通状态的演变由城市中心开始出现拥挤并不断地向周围蔓延,数字速度模型能够直观有效地揭示出昆明市交通状态的时空演变规律,为分析研究城市交通状态提供了一种新的方法。

非寻复域状态-空间滤波

针对实际非平稳海洋声数据存在非寻和非圆特性,在状态-空间模型下,对复信号作增广表示,建立复域状态-空间模型.从观察者的角度,推导了复高斯条件下的最佳瞬变观察者的线性表达式,即复域卡尔曼滤波器.当状态-空间模型为非线性非高斯时,最佳瞬态观察者须通过线性化或数值近似的方法近似得到.给出一种数值近似的方法——复域质点滤波,通过计算机仿真和波导实验证明了在信号非寻的情况下,复域卡尔曼滤波和复域质点滤波比常规的卡尔曼滤波和质点滤波具有更好的估计性能.

加速度计相关误差模型辨识

本文讨论陀螺加速度计输出误差与陀螺加速度计各回路状态变量间的相关误差模型的辨识方法。陀螺加速度计各回路的状态变量包括:伺服回路引出的浮子的倾角,磁悬浮回路引出的浮子的轴向位移与径向位移信号、陀螺摆壳体组件内的热敏电阻引出的浮子的环境温度信号、以及陀螺马达的激磁电压等。文章首先介绍了辨识陀螺加速度计输出残差与各回路状态变量的相关误差模型ARMAX(n,m,p)的辅助变量法与相关估计法,然后进行了仿真实验,最后应用实际测量得到的陀螺加速度计输出与状态变量数据,给出了实验结果。实验结果表明,本文介绍的相关误差模型辨识方法是可行的。

农产品物流与农民收入增长的实证研究——基于协整与状态空间模型

基于协整与误差修正和状态空间模型,对我国1991-2014年农产品物流和农民收入增长之间的关系进行了实证研究。结果表明:农产品物流的发展与农民收入增长之间存在长期的协整关系,当农产品物流增加1%时,农民人均纯收入增加1.11723%。观察变量之间的长期均衡对短期波动的影响为0.467%。农产品物流发展与农民收入增长具有双向因果关系。状态方程中的αt系数估计值为1.31368,意味着农产品物流增长1%,能带动农民收入增长1.31368%,农产品物流对农民收入的弹性有明显的正向作用。

一种描述列车运行轨迹的时间-速度-位置模型

综合列车运行图的时间-位置、列车运行控制的位置-速度两种模型的优点,提出一种能够更精确描述列车运行状态和运行轨迹的时间-速度-位置模型(TVP模型),并分析模型的特性。结合列车多质点模型,明确列车质点相关的安全区域、可达区域、协同区域的边界和特点,给出列车安全可达区域的范围。从运输组织、调度指挥、运行控制、控制调度一体化等多个方面总结梳理该模型适用的应用领域。

基于行人动力学模型的人-桥竖向动力相互作用

基于行人动力学模型,研究了人-桥竖向动力相互作用。行人动力学模型采用以行人步频和体重表示的刚度-质量-阻尼(SMD)模型,人行桥假定为Euler-Bernoulli梁模型,建立人-桥竖向动力相互作用控制方程。采用状态空间法进行非比例阻尼系统瞬时模态的求解,得到系统的时变频率和阻尼比;利用变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法求解时变控制方程,对比分析考虑人-桥竖向动力相互作用和只在人行荷载作用下人行桥的动力响应。结果表明:考虑人-桥动力相互作用,人行桥自振频率略有降低,阻尼有显著增大;当行人以人行桥的频率行走时,考虑人-桥竖向动力相互作用结构的动力响应比不考虑人-桥相互作用显著降低。