磁浮支承系统的神经网络建模与控制

简述了磁悬浮支承系统的原理和简化的线性化模型,以及基于该简化模型和线性控制理论的控制系统原理、主要组成,并阐述了这种基于简化模型和线性控制理论的磁悬浮支承系统性能极限性.在此基础上,采用非线性递归神经网络对磁悬浮支承系统进行建模与控制,并针对实际应用中神经网络的学习问题进行了讨论.避免了磁悬浮系统的非线性和不确定性等因素对系统性能影响,并具有较强鲁棒性,大大提高了磁悬浮系统的性能.      

采用主动控制提高民用客机的滑跑性能

以机体的垂直加速度和垂直位移为性能指标,通过建立自校正控制起落架的非线性模型和系统的ARMAX模型,应用多步递推预报对控制器进行设计并结合系统结构和参数的辨识,实现了起落架的自校正控制.计算仿真结果表明,此方案有效地提高了民用客机的滑跑性能.      

基于随机相关的电子部件二元加速退化可靠性评估

针对加速应力下电子部件二元相关退化可靠性分析难题,提出一种基于随机相关的可靠性分析方法。采用考虑个体差异的Wiener过程模型建立边缘退化过程模型,并基于加速因子不变原则建立了模型参数与加速应力的关系;构建了基于Copula函数的随机相关模型,采用两阶段贝叶斯参数估计方法进行参数估计,综合运用散点图、偏差信息准则（DIC）值以及Kendall τ的非参数估计值等方法进行随机相关模型选择,并采用蒙特卡罗仿真方法进行可靠度计算。最后采用实例验证了所提方法有效性,为考虑个体差异的贮存可靠性评估提供了技术支撑。      

知识与数据融合的可靠性定量模型建模方法

可靠性定量设计的关键是建立可靠性定量模型。现有的可靠性定量模型建模方法主要基于设计人员对产品对象故障规律的知识,包括故障模式、环境扰动、故障机理等。但知识固有的有限性和不完整性必然会给可靠性定量模型带来模型误差和输入参数的不确定性。针对这个问题,提出了基于贝叶斯理论融合知识和数据的可靠性定量模型建模方法,量化并更新模型误差和输入参数的不确定性。为此,首先说明了知识与数据融合的可靠性定量模型建模工作,建立了知识与数据融合的可靠性定量模型建模框架;接着阐述了基于贝叶斯理论的知识与数据融合原理;然后介绍了基于贝叶斯理论融合知识与数据的通用方法,并分别针对性能波动数据和性能退化数据2种常见数据类型进一步详细讨论了各自适用的贝叶斯融合方法;最后通过机载轴向柱塞泵的案例验证了前述方法的可行性和有效性。      

使用贝叶斯网评估基础软件平台的互操作性

互操作性是当前软件最重要的特性之一.通过分析问题域,结合贝叶斯网的特征域,提出使用贝叶斯网来解决基础软件平台的互操作性评估问题.首先根据问题域选取贝叶斯算法,并收集实际数据以引入与问题相关的领域知识.根据所选取的算法构造互操作性的贝叶斯网结构,并且进一步学习此结构的参数.在此过程中,对选取的K2算法进行改进.然后,利用贝叶斯推理来根据互操作性的结构和参数得出评估对象的互操作性等级.最后,一个实例讲述了方法具体的应用过程.实验结果证明了方法的合理性.     

飞机液压泵二维性能退化的可靠性评估

飞机液压泵为飞机操纵、起落架收放和刹车提供高压能源，其安全性和可靠性至关重要。针对飞机液压泵二维退化可靠性评估问题，构建了基于液压泵微观表面混合润滑的转子-配流盘摩擦副和轴尾密封副的摩擦磨损退化模型，基于统一随机过程模型描述2个性能指标的退化规律，利用Copula函数表征二维性能退化的相关关系，使用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗法得到其考虑二元相关退化模型的未知参数估计，进而对飞机液压泵进行了可靠性评估。通过液压泵回油流量及轴尾密封摩擦力矩2个性能退化指标的实际退化数据，验证了所提出的理论和方法。结果表明，考虑2个性能退化指标相关的退化模型有效提高了可靠性评估及寿命预测精度。      

多传感器协同识别跟踪多目标管理方法

针对被跟踪的目标中存在虚假目标的问题,首先建立基于风险理论、贝叶斯理论和证据理论的目标识别模型,在此基础上考虑边跟踪边识别的情况,建立同时考虑目标跟踪和识别性能的风险函数模型。在模型求解过程中,提出一种基于多Agent分布计算理论的分布式算法。仿真实验结果表明:目标识别框架下能够对目标有效识别并及时停止对虚假目标跟踪;提出的传感器方案求解算法具有较好的求解质量和较快的求解速度;本文传感器管理方法能够避免传感器资源浪费,提高对真目标的跟踪效果。      

装载机载重动态测量的LS-SVM速度补偿方法

能否合理补偿动臂举升速度对所测油压信号的影响是制约装载机载重动态测量精度的关键问题.在给出载重测量的实现方法后,建立了实现载重测量速度补偿和载重量计算的框架模型,然后详细阐述了贝叶斯证据框架下最小二乘支持向量机(LS SVM,Least Square Support Vector Machines)参数的推断优化过程,以及基于贝叶斯证据框架下的LS SVM速度补偿方法.试验结果表明,采用该方法进行速度补偿后的载重测量误差均能控制到1%以下,验证了其有效性.      

基于GCF-SB视觉注意模型的红外目标检测算法

针对复杂背景、低对比度条件下的红外目标检测，提出了一种基于灰度对比度特征 相似性贝叶斯(GCF SB)模型的红外显著性目标检测算法.建立了一种灰度对比度特征(GCF)模型，该模型利用两个通道分别提取红外图像的灰度特征和对比度特征，然后通过特征融合获得初级显著图；建立了一种基于相似性的贝叶斯(SB)模型，该模型根据初级特征图分别计算目标和背景的先验概率和似然函数，然后利用贝叶斯公式获得最终显著图，进而实现红外图像的显著性目标检测.实验结果表明，所提出算法能够有效抑制复杂背景、低对比度红外图像的噪声，增强对比度，具有较高的检测精度和鲁棒性.     

虚拟维修仿真建模与控制实现

现有的建模技术在描述维修过程及其相关信息资源等方面存在很大不足,同时缺乏将抽象的维修任务描述与底层维修活动仿真相结合的研究,针对此问题提出并建立了维修任务仿真管理模型 MTN(Maintenance Task Net).构建MTN模型框架并建立基本功能模块,同时阐述了MTN建模的3个要素:状态、活动和条件.基于状态描述各种维修资源,基于活动定义维修动作行为,基于条件建立资源与活动间约束关系.进一步阐述MTN驱动虚拟场景进行维修仿真,同时控制管理整个维修仿真过程.最后给出了应用实例,该模型对实际工程中维修工作分析评价的开展具有一定的实用价值.      

MEWMA控制图ARL计算及参数优化

平均运行链长(ARL)是控制图性能评价的一个重要指标,深入研究ARL是控制图参数优化、性能评价和实际应用的重要工作.在采样数据标准化处理的基础上,应用马尔可夫链进一步研究了多元指数移动平均(MEWMA)控制图中ARL计算的数学模型,采用Matlab实现了算法,就算法的收敛性及计算结果进行分析.以ARL为优化指标,给出了MEWMA控制图参数优化的具体步骤、计算实例和参数优化结果.      

基于改进神经网络的空间机械臂阻抗控制方法

针对环境信息不确定和碰撞模型未知情况下的空间机械臂柔顺控制问题,提出了一种基于改进型神经网络的阻抗控制方法.以空间机械臂阻抗控制系统闭环方程为基础,分析了环境信息不确定和碰撞模型未知情况下不能实现精准力控制的原因.利用粒子群优化算法调整神经网络中的权值矩阵,以提高神经网络的收敛速度和寻优性能.基于改进后的神经网络设计阻...     

基于多点逆模型组的直升机慢切换姿态控制

针对传统直升机自适应模型逆姿态控制方法中单点逆模型的不足,提出基于多点逆模型组的慢切换控制方法.该方法构造多点逆模型组取代单点逆模型,将直升机姿态误差控制系统转化为切换系统;引入驻留时间的概念,构造慢切换逻辑,从理论上给出了系统的稳定条件.与传统方法进行了对比仿真,结果表明:该方法有效地减轻了自适应元件的补偿负担,显著提高了其控制性能;系统在切换过程中保持稳定,并具有较强的性能鲁棒性.     

Precise orbit determination and baseline consistency assessment for Swarm constellation

Precise orbit determination (POD) and precise baseline determination (PBD) of Swarm satellites with 4 years of data are investigated. Ambiguity resolution (AR) plays a crucial role in achieving the best orbit accuracy. Swarm POD and PBD based on single difference (SD) AR and traditional double difference (DD) AR methods are explored separately. Swarm antenna phase center variation (PCV) corrections are developed to further improve the orbit determination accuracy. The code multipath of C1C, C1W and C2W observations is first evaluated and clear variations in code noise related to different receiver settings are observed. Carrier phase residuals of different time periods and different loop tracking settings of receiver are studied to explore the effect of ionospheric scintillation on POD. The reduction of residuals in the polar and geomagnetic equator regions confirms the positive impact of the updated carrier tracking loops (TLs) on POD performance. The SD AR orbits and orbits with float ambiguity (FA) are compared with the Swarm precise science orbits (PSOs). An average improvement of 27 %, 4 % and 16 % is gained in along-track, cross-track and radial directions by fixing the ambiguity to integer. For Swarm-A/B and Swarm-B/C formations, specific days are selected to perform the DD AR-based POD during which the average distance of the formation satellites is less than 5000 km. Satellite laser ranging (SLR) observations are employed to validate the performance of FA, SD AR and DD AR orbits. The consistency between the SD AR orbits and SLR data is at a level of 10 mm which shows an improvement of 25 % when comparing with the FA results. An SLR residuals reduction of 15 % is also achieved by the DD AR solution for the selected days. Precise relative navigation is also an essential aspect for spacecraft formation flying missions. The closure error method is proposed to evaluate the baseline precision in three dimensions. A baseline precision of 1–3 mm for Swarm-A/C formation and 3–5 mm for Swarm-A/B and Swarm-B/C satellite pairs is verified by both the consistency check and closure error method.     

基于力的电动静液作动器阻抗控制

阻抗控制作为一种柔顺控制方式,能够实现力与位置的协同控制,在作动系统需要与外部环境发生接触的应用中具有一定优势。在集成、高效的电动静液作动器(EHA)上实现基于力的阻抗控制具有良好的应用前景,其中核心问题是EHA力伺服控制器的设计。针对阻抗控制中外部负载特性不确定,EHA部分结构参数时变等问题,采用定量反馈理论(QFT)的方法对力伺服控制器进行设计。在对EHA数学模型及参数进行分析的基础上,通过QFT方法将被控对象的不确定范围与系统性能设计指标相结合,并以定量的方式在Nichols图上形成边界,在使标称对象的开环频率特性曲线满足各边界约束条件的同时完成力伺服控制器的设计。通过不同外部负载条件下的力伺服控制实验以及静、动态阻抗控制实验对EHA的力伺服控制器与阻抗控制系统进行了验证。实验结果表明:通过QFT方法设计得到的力伺服控制器对外部环境具有较强的鲁棒性,从而确保了EHA阻抗控制的成功实现。     

结冰条件下的飞行控制律重构设计方法

针对飞机结冰条件下的飞行安全问题,在线性结冰影响模型的基础上构建了非线性结冰影响模型,并建立了结冰飞机纵向非线性动力学模型。利用反馈线性化理论与模糊控制原理相结合,重构设计了结冰条件下的纵向控制律,既保证了动态响应特性,又改善了控制器的抗干扰能力,使飞机具备一定的容冰飞行能力。通过仿真模拟了飞机在不同结冰严重程度以及干扰下的纵向响应,并与常规PID控制进行对比,验证了设计控制律的有效性和抗干扰能力。结果表明,该设计方案下的各状态参数动态响应均能较快较好地收敛,能更精准快速地跟踪俯仰角指令,且抗干扰能力、动态性能均优于常规PID控制。      

三维控制图在锂离子电池性能监测中的应用

为了在锂离子电池加速退化试验中监测锂离子电池的性能状态,为分选提供依据,引用了质量管理中的控制图方法.在锂离子电池失效机理的分析中,获得了可以表明电池当前性能状态的两个关键参数:开路电压和放电容量,并讨论了它们的关系;采用放电容量和开路电压形式的二维平面点作为三维控制图的主体,通过相关试验数据使用SPSS数理统计软件确定控制上下限;最后使用MATLAB完成三维控制图,并叙述了几种控制图的分析方法.该结论适用于电池产品的验收和分选,也可为评估电池的寿命及可靠性提供依据.     

基于LMI的电液伺服加载系统多目标鲁棒控制

为提高多通道电液伺服加载系统的性能,设计了基于线性矩阵不等式(LMI,Linear Matrix Inequalities)的多目标鲁棒控制器.首先将加载系统中的参数时变性、通道间的耦合以及非对称缸加载的差异性当作不确定性来处理;然后将系统的频宽要求通过性能权函数加以考虑,将不确定性通过鲁棒权函数加以考虑,将系统的时域瞬态响应特性通过区域极点配置加以考虑,并将这样一个多目标控制问题通过建立和求解基于LMI约束的凸优化问题来解决.仿真结果表明,基于LMI的多目标鲁棒控制非常适合多通道电液伺服加载系统的特点,可以使加载系统在较大范围的参数变化时仍具有良好的动态性能.      

基于特征模型的挠性充液卫星姿态控制

采用一种改进的基于特征模型的黄金分割自适应控制方法来解决带有挠性附件和液体晃动的大型卫星远地点机动时的姿态控制问题.根据卫星动力学方程推导特征模型,以动力学特点引入角速度信息构建一种改进的黄金分割自适应控制方法,通过数值仿真加以验证.仿真结果表明,该方法相比传统PID控制,能在不增大控制能量消耗的前提下改善系统控制性能.     

挠性航天器多目标鲁棒姿态控制的DPSO算法实现

复杂航天器高性能姿态控制是完成现代新型空间任务的基础，需兼顾鲁棒性、快速性、精度和控制能量等多目标要求，但目前大多数控制系统只针对某单一目标设计。针对大型挠性航天器多目标姿态控制问题，提出一种基于差分粒子群优化算法和输出反馈的鲁棒控制方法。首先，推导了含参数不确定性的系统动力学模型；然后，给出了差分粒子群优化算法的定义和鲁棒D-稳定的线性矩阵不等式（LMI）表达；最后，在区域极点约束和Pareto最优原则下，利用所提算法对干扰抑制和控制能量指标进行了优化，得到反馈增益矩阵。该方法满足了系统多目标约束要求，且具有一定的振动抑制作用；可避免传统带极点配置的LMI方法在解决多目标问题时的保守性，也解决了将多目标转化为一个指标函数时加权系数的选择困难。数学仿真验证了该方法的有效性，相比于传统PID控制，干扰下姿态稳态误差可减小约54%。