Exploring on Hierarchical Kalman Filtering Fusion Accuracy

Aim To analyze the traditional hierarchical Kalman filtering fusion algorithm theoretically and point out that the traditional Kalman filtering fusion algorithm is complex and can not improve the tracking precision well, even it is impractical, and to propose the weighting average fusion algorithm. Methods The theoretical analysis and Monte Carlo simulation methods were ed to compare the traditional fusion algorithm with the new one,and the comparison of the root mean square error statistics values of the two algorithms was made. Results The hierarchical fusion algorithm is not better than the weighting average fusion and feedback weighting average algorithm The weighting filtering fusion algorithm is simple in principle, less in data, faster in processing and better in tolerance.Conclusion The weighting hierarchical fusion algorithm is suitable for the defective sensors.The feedback of the fusion result to the single sersor can enhance the single sensorr's precision. especially once one sensor has great deviation and low accuracy or has some deviation of sample period and is asynchronous to other sensors.

基于改进成本分配法的虚拟电厂调度规划

电动汽车和分布式电源的高比例接入会影响电力系统的用电平衡,虚拟电厂为提高可再生能源利用率并均衡负荷提供了新思路。现有研究很少涉及不同利益相关者管理的虚拟电厂和电动汽车充电站之间的合作。提出多利益相关者虚拟电厂-电动汽车充电站系统的合作运营框架。不同利益相关者的利益冲突可以通过τ值成本分配法解决,同时建立反馈机制,收集利益相关者的意见,对成本分配方案进行持续优化和改进。针对所提出的模型,采用分层强化学习算法,通过将复杂的问题分解为多个子问题,并在不同层级上分别进行控制和优化,有效克服与大型状态行动空间和奖励系数相关的挑战。数值案例证实了所提方法的有效性。

基于力矩负反馈的柔性关节机器人自适应分层滑模控制方法

因柔性关节机器人自身动态特性较强,难以捕捉线性变化特性,控制输出力矩稳定性较差。提出一种基于力矩负反馈的柔性关节机器人自适应分层滑模控制方法。分析机械臂与关节动作之间线性变化关系和惯性规律变化,引入自适应方法,建立慢变子滑膜控制规律函数。创新性地结合力矩负反馈,求解机器人关节状态与平衡点隶属度关系求解控制规则,合理控制关节力矩,完成柔性关节机器人自适应分层滑模控制。实验数据证明:所提方法应用后,控制轨迹与期望轨迹之间差距最小,控制精准度高,适用于多种柔性关节,控制输出力矩稳定。

基于多条件反馈调节的车辆悬架分级控制

针对车辆悬架的传统控制系统难以兼容多个影响参数的问题,提出了一种基于多条件反馈调节的车辆悬架分级控制策略,该策略在PID控制系统的基础上引入了簧载质量加速度、非簧载质量加速度和路面激励这3个影响车辆悬架综合性能的因素。利用多个控制器分别组成了多个控制回路,选取簧载质量加速度作为主控制回路的控制因素对车辆悬架性能进行直接调节,选取非簧载质量加速度和路面激励作为2个辅助调节回路的控制因素,对主控制回路中PID控制器的控制参数进行二级调节,实现了多个控制回路的同时反馈控制,充分利用了影响车辆悬架性能的多个因素,使得车辆悬架PID控制器参数始终处于设定范围内的最优区间,能够更好地满足当前路面条件和行驶状态。仿真结果表明,在单凸起路面上,优化后控制系统的簧载质量加速度衰减到0的时间为0.8 s,相比于被动悬架和PID控制时间分别缩短了77.1%和60.0%;在正弦波动路面上,优化后控制系统的簧载质量加速度相比于被动悬架和PID控制分别降低了58.3%和35.1%。同时,在随机等级路面上簧载质量加速度、动挠度和动载荷也得到了明显改善,车辆的驾驶舒适性和行驶安全性得到了明显提高。

带反馈信息的多传感器分层估计算法

为了改善局部节点和传感器级的跟踪性能 ,本文研究带反馈信息的多级式多传感器系统中的状态估计技术 .在给出有反馈信息情况下传感器级状态估计解的基础上 ,本文提出多坐标系中有反馈信息的两层集中、分布和混合估计方程 .在不同笛卡尔坐标系中 ,本文提出了几种带反馈信息的三层多传感器系统中的航迹级融合方法 ,其中包括集 分估计、分 分估计和混 分估计 ,并以定理的形式证明有、无反馈信息情况下的两类三层状态估计是等价的、最优的 .仿真结果表明 ,在多传感器信息融合系统中引入反馈机制可以明显改善一些局部节点和传感器级的跟踪精度 .

基于模糊反馈的网络控制系统分层调度策略

针对基于工业以太网的网络控制系统中控制回路数据、非实时数据和紧急数据共享有限优先队列和网络带宽的特点,综合考虑了控制回路的控制性能要求和非实时节点的网络服务质量要求,提出了基于模糊反馈的分层调度策略。各控制回路和非实时节点的带宽范围由指定的调度节点定时集中分配。在分配的带宽范围内,控制器节点利用系统误差及其变化动态地设定采样周期和数据优先级,非实时节点利用时延和丢包率动态地调整数据包的长度及优先级。与线性最早时限优先、线性最早时限优先+死区调度策略、线性混合业务调度和线性混合业务调度+死区调度策略的对比仿真实验,验证了该调度策略的有效性。

分级随机采样弱随机RRT算法及在移动机器人运动规划中的应用

针对移动机器人运动规划过程中,采用快速扩展随机树(RRT)算法采样效率低,寻找临近节点计算量大,及非线性反馈控制器不受系统模型动态约束的问题,提出一种新的基于分级随机采样与扩展的弱随机RRT算法,同时设计快速限幅非线性反馈控制器,保证运动规划过程中机器人始终满足系统模型动态约束。首先,在迭代伊始结合节点评价策略建立节点的选取集合;其次,按照规定顺序选取扩展节点并随机选择扩展方向,将计算得到的新子节点连接到随机树完成扩展;然后,对初始路径进行规划,采用快速限幅非线性反馈控制器计算机器人在路径点上的控制序列和位姿,实现移动机器人的运动规划;最后,通过仿真验证了该算法的有效性。结果表明:提出的分级随机采样弱随机RRT算法不依赖最近节点的选取,相比RRT算法缩短了求解时间,提高了迭代速度。

生理驱动的叶片生长变形算法

提出一种利用反馈控制系统实现生理参数多尺度变化从而驱动叶片生长变形的算法。首先采用二维层次自动机产生植物各器官的分枝结构,通过内部扰动函数实现生理参数与植物生长刺激的互动。其次植物生长刺激在实现了对外部环境参数的影响的同时也修改各器官内部的细节,外部环境参数的变化反过来又对器官分枝结构实现了剪枝。然后在渠化管网假设基础上利用反应-扩散原理实现叶脉纹理的变化,最后通过可控网格面的卷曲和扭曲实现叶片的三维形变。仿真实验表明本方法能够较好的模拟植物叶片的纹理和形状随生理参数改变而变化的过程,能满足虚拟农业实验室植物器官动态展示的需求。

带反馈多传感器分层融合算法性能研究

Chang K.C.于近期研究了两传感器非实时分层融合算法的稳定性能,其研究结果表明全反馈条件下的算法融合性能要劣于部分反馈算法,特别是当过程噪声较大时提高传感器与融合中心的通信频率并不能改善全反馈算法的性能。与上述研究不同,重点考察了融合系统中传感器数目对非实时有反馈分层融合算法性能的影响。研究结果表明:当过程噪声较大时,增加传感器的数目不仅不能改善全反馈算法的性能反而会使性能降低;所得结论进一步推广和发展了Chang K.C.的研究成果,并从另一侧面验证了融合信息的质量比数量更为重要的论断。

加权分层卡尔曼滤波融合算法

分析传统分层卡尔曼滤波融合算法，指出传统卡尔曼滤波融合算法不能很好地提高跟踪精度且算法复杂的缺陷．提出一种加权分层卡尔曼滤波融合算法．方法应用理论分析和蒙特卡洛仿真方法，对传统融合算法和新算法进行比较，并给出了均方根误差的统计值．结果加权滤波融合算法原理简单，数据处理量小，速度快，容错性好．结论加权分层融合算法特别适用于失效传感器的处理，将融合结果反馈给单传感器，可提高各单传感器的跟踪精度．

面向软数控系统的混合任务调度算法

为减小因软数控混合任务不确定性而引起的加工误差,提出了面向软数控的模糊反馈调度算法和两级结构的调度策略。在分析软数控任务划分和任务模型的基础上,研究了软数控模糊反馈调度算法的结构,并推导出调度算法表。通过对比仿真试验表明:不采用模糊反馈调度,加工误差达11.9%;采用模糊反馈调度,加工误差最大值仅为1.04%。给出了两级调度策略的架构,并对调度算法、任务可调度性及时标间隔进行了研究。所提出的两级调度策略已应用到基于Windows CE.NET的软数控系统中,实测任务运行状态显示,实时任务具有很好的确定性。仿真试验和具体实施的结果表明,提出的两种算法能满足软数控系统的个性化实时应用。

基于非线性干扰观测器的航天器相对姿轨耦合控制

针对带挠性附件的服务航天器在近距离逼近失控目标航天器时的控制问题,考虑由于推进安装偏差导致的姿轨耦合,通过选用相对位置和相对姿态四元数作为状态向量,建立了服务航天器与失控目标航天器的相对位置和姿态动力学方程。考虑服务航天器的挠性附件影响,挠性振动可以视为位置和姿态控制系统微分有界的干扰。基于反馈线性化方法提出了非线性反馈控制律,设计了非线性干扰观测器,用于补偿可建模干扰,并基于所提非线性反馈控制律和非线性干扰观测器设计了复合控制器,其中非线性干扰观测器用于补偿挠性附件产生的干扰。数字仿真及半物理实物闭环验证表明,利用所设计的复合控制器能够有效补偿干扰,同时在对失控目标航天器跟踪时具有很好的鲁棒性。

递阶层次结构决策指标体系构建算法及应用

对决策问题及其支配关系采用加权有向图表示.首先设计一个指标用于衡量决策因素间的支配程度,并给出了决策问题可转换为递阶层次结构的两个前提条件;然后建立了3个多项式时间复杂度算法:第1个算法在最大程度保留决策因素支配关系的基础上,去掉决策因素间的循环支配;第2个算法利用可达矩阵的知识,将决策问题转化为递阶层次结构;第3个算法给出了各决策指标的权重.应用上述算法开发出智能评估专家系统,并以区域技术创新能力指标体系的构建为例,介绍了该软件系统.

多传感器反馈分层融合算法性能研究

ChangK .C .于近期研究了两传感器非实时分层融合算法的稳态性能 ,结果表明全反馈条件下的融合性能要劣于部分反馈 ,特别当过程噪声较大时提高通信频率并不能改善全反馈算法的性能。与上述研究不同 ,本文重点考察了融合系统中传感器数目对非实时有反馈分层融合算法性能的影响。研究结果表明 :当过程噪声较小时 ,增加传感器的数目不仅不能改善全反馈算法的性能反而会使性能降低 ,所得结论进一步推广和发展了ChangK .C .

一种分层模糊控制的灭火机器人火源寻踪

为了实现灭火机器人火源寻踪,同时避免单一模糊控制器中由于输入变量个数太多造成的模糊规则数量庞大,提出一种分层模糊控制的灭火机器人火源寻踪控制策略。首先设计一种分层模糊控制系统,底层模糊控制器将灭火机器人左边、前面以及右边的红外温度传感器和红外火焰传感器探测到的火源信息进行反馈式融合,得到关于火源方向的模糊向量;上层模糊控制器利用机器人上左方、前方以及右方的三个超声波传感器探测到的障碍物距离信息和火源方向进行火源寻踪。然后利用MATLAB进行两种火场情况下火源寻踪仿真分析,仿真结果表明灭火机器人在火源寻踪过程中排除了干扰热源的影响,避开障碍物后准确到达了火源点。

水电站长中短期嵌套预报调度耦合实时来水系统动力学建模方法研究及应用

水电站优化调度是水电能源系统优化运行与管理研究领域的关键科学问题,已有水电站优化调度研究较少考虑不同尺度调度模型间的衔接,长、中、短期优化调度相互孤立,彼此之间缺乏耦合机制,在指导水电站实际运行中存在不足。为此,研究建立了水电站长中短期嵌套预报调度模型,并引入系统动力学反馈机制,提出了一种水电站长中短期嵌套耦合实时来水系统动力学预报调度模型。长、中、短期调度模型分层嵌套,中长期预报调度结果作为短期调度的"期望指导过程线",根据水电站预报来水和面临日实时来水存在误差所导致的水位偏差进行实时反馈、动态修正调度决策,从而指导水电站做出更为合理的调度决策。为检验本文模型方法的有效性,研究选取了三峡水电站作为研究对象进行实例验证。实验结果表明:研究所提出的模型方法指导水电站运行相比随机动态规划和常规调度图方法全年发电量提升效果明显,在2018年来水条件下模拟调度结果发电量分别提高了2.73%和2.31%,显著提高了来水不确定性条件下水电站运行发电效益,为解决水电站随机来水条件下长中短期嵌套预报调度实际工程技术难题提供了一种可行的实践理论方法工具,具有十分重要的理论研究意义和工程应用价值。

基于模型预测的微电网日内分层调度研究

随着可再生能源的大规模接入,可再生能源和负荷不确定因素给微电网优化调度带来了新的挑战。提出基于模型预测的微电网分层调度模型,采用分层模型预测控制策略实现“源–网–荷–储”的日内协调运行。日内优化层以运行成本最小为目标函数,为日内修正层提供参考值。日内修正层以修正后的调度计划与参考值偏差最小为目标函数,并根据预测输出与实测输出间的误差构成反馈环节,以解决不确定因素对优化调度的影响。同时,为改善计算速度和精度,在模型预测控制中引入改进鲸鱼优化算法。算例结果表明,基于模型预测的微电网日内分层调度策略具有较好的可行性和有效性。

一种多桥路分级流量控制部署模型分析

流量控制技术与设备能较好地改善网络流量分布形态,确保关键应用的带宽资源。基于高性能流控设备的多桥路分级流量控制部署模型能够提高流量控制的部署质量,实现多级流量模型分析与反馈优化,增强流量控制的应用效果,通过与实际网络环境和网络应用的融合,进一步实现全网流量的精细化控制,达到不同区域不同策略的弹性管理控制,从而确保网络资源优化和较好的网络使用体验。

城轨牵引供电系统多尺度和多物理域建模仿真方法

城轨牵引供电系统实际运行涉及电、磁、热、力等多物理域耦合作用,以及多时间、空间尺度变化过程。然而,传统建模仿真方法尺度分离、机理单一,难以对系统的多尺度和多物理域状态进行统一描述及全面分析。因此,首先提出一种城轨牵引供电系统多尺度和多物理域建模仿真方法,采用Simscape平台和模块化、组件化、可视化建模思想,设计多尺度和多物理域的系统级建模框架;然后基于并行协同交互策略,提出一种模式自适应的多尺度仿真方法,实现多尺度模型之间的有机高效融合;接着基于分级多域反馈,提出系统级的多物理域仿真方法,保证多物理域模型的耦合交互仿真;最后基于仿真验证了所提出的多尺度和多物理域建模仿真方法的有效性,表明多尺度和多物理域模型能够统一描述系统在多个物理域下的宏观及微观特性,全面、充分地表征系统运行的实际物理过程。

方案设计专家系统中评价子系统的研究

正确有效的评价方法和反馈方法对于方案设计专家系统的质量是至关重要的。本文提出了评价子系统的基本模式,研究了评价数学模型和优化反馈模型,研制了建立评价子系统的工具软件E&F,并对该软件进行了应用试验。