基于离散逆Preisach模型的磁悬浮系统非线性补偿研究

磁悬浮平台控制中,电磁铁铁芯材料的磁滞特性会很大程度影响控制精度,补偿磁滞特性是磁悬浮精密控制系统中必不可少的一部分,为了实现对磁悬浮精密控制系统中磁滞非线性的补偿,课题组使用离散逆Preisach模型构造了一个补偿器。首先建立了离散逆Preisach模型,再依据磁滞补偿原理,构造补偿器;根据逆模型的曲线形状,建立了基于双曲正切的分布函数验证离散逆Preisach模型构造的合理性;最后使用非负最小二乘法辨识模型。结果表明离散逆Preisasch模型描述电磁铁逆磁滞回线的最大误差为0.3%。所构造的补偿器具有良好的补偿效果,为磁悬浮系统的磁滞补偿提供了一种可行方案。

基于R-L型分数阶导数的动态解析逆Preisach模型

准确的变压器电磁暂态模型对保障电力变压器安全意义重大,其中更为重要的是对变压器铁芯部分的建模。然而,变压器铁芯的非线性磁滞特性及动态特性的模拟仍存在不精确,误差大等问题。为此,首先通过差分法改进静态解析正Preisach模型,构造一种更利于动态模型建立的静态解析逆Preisach模型;然后,在损耗统计理论、场分离技术以及分数阶导数理论的基础上,改进动态涡流场强分量,并与静态解析逆Preisach模型以及剩余损耗分量相结合,得到改进的动态解析逆Preisach磁滞模型,同时引入量子遗传算法对分数阶导数参数进行全局寻优。最后,将准确的动态解析逆Preisach模型在不同频率与不同最大磁密下与实验数据对比,结果表明,该模型的最大平均相对误差为5.857%,验证了该方法的有效性。

基于非均匀单元离散法的静态逆Preisach模型分布函数辨识

逆Preisach磁滞模型在磁性材料磁滞特性模拟及其损耗计算中具有重要作用,而其分布函数的准确快速辨识是该模型成功应用于实际工程的关键。传统均匀单元离散法常用于确定逆Preisach模型分布函数,但该方法在模拟低磁密下的磁滞特性时,其精度不高。针对该问题,该文提出相对敏感度的概念,即在不同磁场强度下的磁滞回线面积的小干扰波动程度,进行不同磁密下逆Preisach模型的相对敏感度分析,发现逆Preisach磁滞模型在低磁密时的敏感度较高,因而需要在该区间强化分布函数的辨识。为此,该文提出一种提取逆Preisach磁滞模型分布函数的非均匀单元离散法,其相较于传统均匀单元离散法,不需要更多的实测磁滞回线数据,且降低了分布函数矩阵的计算量。实验及仿真结果表明,相比于传统方法,该文所提方法辨识逆Preisach模型分布函数的精度较高,求解速度较快。

解析逆Preisach磁滞模型

如何在保证模拟精度的基础上,提升逆磁滞模型的计算速度一直以来是国际电磁场领域研究的热点问题。然而,现有所提逆磁滞模型难以兼顾精度与速度的双重要求。解析形式的逆磁滞模型具有较快的求解速度,如何提出高精度的此类模型是解决上述问题的关键所在。为此,该文利用课题组所提基于解析Everett函数推导而得的解析正Preisach磁滞模型,分别推导了初始磁化曲线、磁滞回线下降支与上升支的磁导率的解析表达式,继而利用差分法,推导得到了目前唯一一个解析的逆Preisach磁滞模型。通过对比仿真与实验结果,验证了所提解析逆Preisach磁滞模型的模拟精度,并在模拟精度与计算速度两方面将其与广泛应用的逆J-A磁滞模型进行对比,发现它的平均相对误差比逆J-A磁滞模型小10%以上,且其计算速度约为逆J-A磁滞模型的2.67倍。

考虑可逆分量的解析Preisach磁滞模型及其特征参数辨识算法

基于洛伦兹函数的解析Preisach模型具有形式简便、分布函数易于确定等优势,但如果考虑可逆磁化分量,模型的复杂程度和参数会显著增加,导致用于传统模型参数辨识的解析或神经网络等方法不再适用。为此,首先通过引入可逆磁化分量,构建一种考虑可逆分量的解析Preisach模型;然后,分析了各个特征参数对磁滞回线形状的影响规律,并且结合循环迭代法与粒子群算法,提出一种针对考虑可逆分量解析Preisach模型的特征参数混合寻优算法;最后,将所提磁滞模型及其参数辨识算法得到的磁滞回线计算值与实测值进行对比。结果表明,该模型及其参数辨识算法的最大平均相对误差为4.49%,验证了该方法的准确性和有效性。

中华民族文化中抗逆力的自然-社会-文化生态模型——以云南人口较少民族古典史诗为基础的研究

课题组采用先自上而下再自下而上的编码策略,聚焦中华民族如何应对生存逆境的早期文化遗产,对八个较少人口民族13部古典史诗进行抗逆力因素的内容分析,发现这些史诗表现了中华民族优秀传统文化中应对逆境、危机的宏观、中观与微观系统的抗逆力因素,呈现出具有整体观与系统观的自然-社会-文化生态文明模型。其中,自然、社会、文化系统间跨生态互动(如向动植物学习、与其互惠;统一领导、族际互助、族内合作;维持民族同宗等信念)是最为显著的抗逆力因素集合。这与中国神话的内容要素、当代抗逆力的研究结果高度一致。作为中华民族共同体意识与新时代生态文明内容的重要组成部分,中华民族文化中的抗逆力因素在铸牢中华民族共同体意识,开展生态文明教育,提升个体与集体抗逆力方面具有重要的应用价值。

解析正Preisach磁滞模型的推导与修正

准确且快速地模拟软磁材料的磁滞特性是电机、变压器等电力设备电磁场仿真及其优化设计等工作可靠展开的基本前提。然而,经典Preisach磁滞模型因包含了复杂的双重积分运算而难以达到上述要求,而现有唯一的纯解析Preisach模型存在推导失误、无法通用等问题。为此,针对该解析Preisach模型的问题,推导正确的Everett函数解析表达式,并基于Preisach基本原理,分析在其基础上考虑可逆磁化分量的本质原因,继而提出首个正确且通用的解析正Preisach模型。将仿真结果与实测结果进行对比,验证所提模型的精度。

Preisach逆模型补偿的压电陶瓷执行器自适应滑模控制

为了降低压电陶瓷执行器迟滞特性对纳米定位平台精度的影响,利用Preisach逆模型补偿迟滞特性,并针对逆模型未能完全补偿的迟滞特性、模型参数的不确定性以及其他扰动设计了自适应滑模控制律.仿真实验结果表明,与普通滑模控制器以及逆补偿PID控制器相比,逆补偿的自适应滑模控制器提高了定位系统的跟踪精度,对系统不确定性和外界扰动有较强的鲁棒性.

Preisach迟滞逆模型的神经网络分类排序

为了补偿影响压电陶瓷执行器纳米定位系统精度的迟滞非线性,提高系统的控制精度,开展了基于压电陶瓷执行器的迟滞非线性逆模型的研究。兼顾到迟滞的擦除特性和建模的精确度,提出了一种Preisach逆模型分类排序法的神经网络实现方法,用神经网络取代了传统的反查值方法,以避免插值误差。建立三层BP神经网络,运用实测数据进行训练,确定各层权值;然后,结合排序得到的电压和位移极值信息,通过神经网络方法拟合出较精确的输入电压值。运用若干组实验数据检验了此逆模型的有效性,结果表明,该神经网络的实现方法将逆模型的平均误差降低到了1.5V以下,最大误差绝对值降低到了2.7V以下。与反查值方法相比,神经网络实现方法有效提高了压电陶瓷执行器纳米定位系统的迟滞逆模型的精度。

基于Preisach逆模型的压电陶瓷执行器迟滞补偿控制

为解决迟滞非线性对压电陶瓷执行器的影响,提出了基于Preisach逆补偿的闭环控制策略,利用考虑了擦除特性的分类排序方法实现了迟滞的Preisach逆模型,通过Preisach逆模型串联补偿降低迟滞作用的影响,并在逆模型前串联PI控制器,通过闭环控制抑制未能完全补偿的迟滞非线性,进而提高系统的控制精度,平均绝对误差下降到0.025μm.实验表明,基于Preisach逆补偿的迟滞补偿控制策略具有良好的控制性能.

一种考虑磁滞可逆性的非线性矢量Preisach模型

以Ｍａｙｅｒｇｏｙｚ 的非线性标量Ｐｒｅｉｓａｃｈ 磁滞模型为基础，提出了一种考虑磁滞可逆性的非线性矢量Ｐｒｅｉｓａｃｈ 磁滞模型。该模型克服了Ｍａｙｅｒｇｏｙｚ 提出的矢量Ｐｒｅｉｓａｃｈ 磁滞模型不能描述磁滞可逆分量的缺陷。

基于Preisach逆模型的迟滞非线性系统自适应滑模控制

针对压电陶瓷的迟滞特性严重影响了精确定位或跟踪系统的精度,提出了基于Preisach逆模型的前馈补偿滑模自适应控制。为了避免逆模型的精度受原迟滞模型精度的影响,采用逆模型前馈补偿方法。逆模型前馈补偿不依赖于原模型的精度,同时可获得补偿电压,从而减弱迟滞特性;应用了自适应滑模控制方法,减小跟踪误差,并利用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的控制器可保证系统全局渐进稳定。最后在Matlab环境中进行仿真。仿真结果表明,系统能够很好地跟踪期望输出,减小跟踪误差,验证了控制方案的有效性。

基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测算法

纱筒纱线余量检测是纺织行业自动化生产过程中的重要一环,针对目前纱线余量检测算法检测精度低的问题,提出一种基于三点逆投影变换模型的纱筒纱线余量检测技术。根据实际生产过程中相机与纱筒的位置关系,建立三点逆投影变换模型进行初步矫正。为得到更好的图像矫正结果,设置补偿矩阵并根据内外筒位置信息优化变换矩阵,最后将逆投影变换后的图像按照改进的椭圆坐标变换模型展开为矩形,根据余量计算准则计算得到纱筒纱线余量。在自主搭建的检测平台上进行实验,结果表明,本文算法检测精度在5 mm以内,基本满足实际生产要求,可为纺织产业自动化生产提供依据。

逆概率加权构建的边际结构模型在中介效应分析中的应用

目的基于传统回归模型的中介效应分析方法需要混杂因素满足较强的假设,而对于一些复杂情景,如存在受到暴露影响的“中介-结果”混杂因素时,传统的回归方法可能不再适用。本文将介绍该情景下如何通过逆概率加权构建边际结构模型进行中介效应分析。方法详细介绍存在受到暴露影响的“中介-结果”混杂因素时,传统分析方法的局限性以及通过逆概率加权构建边际结构模型进行替代分析的原理和方法。通过R模拟随机数据集,分别采用传统模型和逆概率加权构建边际结构模型进行中介效应分析,并比较不同方法的评估结果。结果存在受暴露影响的“中介-结果”混杂时,传统模型效应的估计存在偏差。通过计算逆概率权重构建边际结构模型进行中介效应分析,所估计的总效应、直接效应、间接效应与模拟的真实效应具有较好的一致性。结论存在受暴露影响的“中介-结果”混杂的情况下,可以利用边际结构模型有效地分析中介效应。

三自由度压电偏摆台耦合迟滞模型建模与逆补偿

为了解决三自由度压电驱动纳米偏摆台中的多轴耦合与迟滞问题,设计了一种可以同时表征多个压电驱动器间耦合效应及其自身迟滞效应的耦合迟滞模型,并利用其逆模型进行前馈补偿以提升平台的定位和轨迹跟踪精度。首先,搭建了三自由度压电驱动偏摆台的控制系统并建立其运动学模型,将末端平台三自由度运动转化为三个压电驱动器的输出。然后,建立基于Prandtl-Ishlinskii模型的耦合迟滞模型,并对该模型及其逆模型的参数进行辨识。最后,通过开环逆模型前馈补偿来验证模型的有效性,并利用结合逆模型前馈和反馈的复合控制方法进行轨迹跟踪控制。实验结果表明:逆模型开环前馈补偿使三个压电驱动器间最大耦合位移均降低了70%以上,证明了所建立耦合迟滞模型的有效性,结合闭环反馈的复合控制方法对空间轨迹进行跟踪的最大均方根误差仅为0.06 mrad和0.42μm,相比单纯闭环反馈分别减少了72%和87.5%,最大误差也减少了76%以上,有效消除了平台中耦合迟滞的影响,提高了平台的定位精度。

基于矩阵求逆的电机FPGA实时仿真模型

FPGA实时仿真中通过查表法建立的电机非线性模型存在通用性不高、精确度受限于片上存储资源等问题,为此建立了基于矩阵求逆的电机FPGA实时仿真模型。为了减小电感矩阵求逆对仿真实时性的影响,算法中选择了前向欧拉离散方法以及基于LDL T分解的矩阵求逆方法;模型框架中设计了电感矩阵更新及其求逆与电机方程更新并行处理的顶层框架,设计了以高速浮点乘累加器和浮点除法器为基本单元的底层计算架构;程序实现中采用了数据驱动的方法控制基本计算单元的任务调度。以Xilinx Virtex7 xc7vx485t为目标芯片,评估了以三相感应电机为例建立的电机模型FPGA程序,进行了电感参数定常与饱和两种工况下的离线仿真与实时仿真。所建电机FPGA实时仿真模型能够达到320 MHz的运行频率、793.75 ns的仿真步长,定子电流和转子电角速度的最大相对稳态误差分别为3.13%、0.70%。

广义逆指数分布应力-强度模型的可靠性评估

基于广义逆指数分布,研究应力-强度模型的可靠性评估问题。首先,利用极大似然法给出参数及应力-强度模型可靠度的极大似然估计。其次,通过形状参数选取Gamma共轭先验,在平方损失下运用Gibbs抽样算法及Lindley近似算法给出不同超参数选择下应力-强度模型可靠度的贝叶斯估计。最后,通过Monte-Carlo模拟对2种估计方法的精度进行比较。数值模拟结果表明,贝叶斯估计优于极大似然估计,基于Lindley近似算法的贝叶斯估计优于基于Gibbs抽样算法的贝叶斯估计。

龙门山北段逆掩推覆构造三维地球物理模型构建

四川盆地龙门山北段发育典型的逆掩推覆构造,油气勘探潜力大。为了获得高品质的原始地震资料,需要根据三维模型正演成果优化地震采集观测系统,其中三维地球物理模型的构建是关键。为此,综合已有二维和三维地震资料解释成果、近地表调查资料等,依据不同分区的地质、地震反射特征,采用不同的方法构建地质模型;利用微测井调查结果、VSP资料等对模型进行速度赋值;利用三维弹性波动方程数值模拟验证所构建三维地球物理模型的准确性。利用该方法所建的三维地球物理模型比较直观、准确地反映了近地表结构及地下速度场变化,模拟单炮记录与野外采集单炮吻合度高,为观测系统参数论证提供了模型基础。

基于HMM的逆雷达辐射源状态识别推理方法

雷达对抗场景中雷达方和干扰方相互感知、识别以及博弈对抗.针对雷达方对干扰方系统内部状态的非合作识别推理的问题,提出了一种对干扰系统中雷达辐射源状态识别模块处理结果进行逆向估计的方法.建立了逆状态识别任务模型,任务中的干扰系统根据雷达工作状态识别结果对其干扰动作进行优化,雷达方则基于对干扰方干扰样式序列的观测,估计干扰方对雷达工作状态的识别结果;设计了基于隐马尔可夫模型(HMM)的逆状态识别任务求解方法,具体包括通过自适应粒子群算法进行模型参数初始化,采取多观测序列的鲍姆-韦尔奇算法进行模型参数估计,采用对数维特比算法估计干扰方的雷达状态识别结果;通过典型雷达对抗场景设定下的数字仿真验证了所给逆状态识别方法的可行性和有效性.

单向陶瓷基复合材料C/SiC变角度顺逆磨的对比试验

通过正十二边形磨削轨迹测试方法研究了单向C/SiC的磨削力和加工表面质量的影响机制。研究发现,相较于顺磨,逆磨的切向磨削力减小10%~25%,法向磨削力减小30%~50%,表面粗糙度减小25%~65%;纤维磨削角对磨削特性具有显著影响,顺纤维磨削时,磨削力由大到小的纤维磨削角排序为60°、30°、90°、0°,逆纤维磨削时的排序为120°、90°、150°、180°;加工表面粗糙度Sa由大到小的纤维磨削角排序为0°、150°、120°、30°、60°、90°;C/SiC磨削加工时,材料的变形回弹效应较明显。对比了不同纤维磨削角下的表面微观形貌,提出了磨削材料去除模型。