内平衡系统多目标最优模型降阶研究

土木工程结构模型的自由度数目很大,按照原结构模型设计的控制器阶次非常高,从而导致主动控制和半主动控制实施过程中时滞效应十分突出.首先采用均衡实现技术对结构模型的状态变量重新排序形成内部均衡的模型,然后分别基于系统的可观度和可控度指标与内平衡系统二次型性能指标来进行结构模型降阶,略去对结构动力反应贡献小的状态变量.通过对Highway Bridge的Benchmark模型进行多目标模型降阶计算,得到最优的降阶模型,说明方法的可行性和有效性.     

基于混沌粒子群优化算法的弹性飞机模型降阶

传统的弹性飞机模型降阶算法主要有平衡截断法、平衡奇异摄动法等,但这些算法的缺陷就是得到的降阶模型只适用于特定的频段内.以某弹性飞机纵向运动模型为例,在合理选择时域模型降阶匹配误差函数的基础上,首次将混沌粒子群优化算法用于弹性飞机的模型降阶.仿真结果表明,与传统的弹性飞机模型降阶算法相比,基于混沌粒子群优化算法得到的降阶模型能在更宽广的频域内和时域内更好地近似全阶模型,取得了更好的降阶效果.     

广义系统的H2及H∞次优模型降阶

讨论广义系统的H2及H模型降阶问题。首先建立了误差系统,从而将H2及H模型降阶问题转化为使误差系统的传递函数的H2及H范数是有限的,并给出了其有限的充要条件。然后对单输入的情况,给出了一种切实有效的降阶算法,且保持了原系统的脉冲性或非因果性。该算法的优点是不需对原系统进 行分解,且得到的降阶系统阶数最低,计算量亦较小。数值仿真进一步说明了该算法的有效性。     

分数阶傅里叶变换的自适应计算

提出了一种基于最小方差算法的自适应计算分数阶傅里叶变换的方法.通过对连续型分数阶傅里叶反变换进行离散化采样,得到适合数值计算的离散形式,进而通过适当的选择输入向量和目标函数构造自适应滤波器,并采用最小均方算法进行自适应计算,所得的滤波器权向量即为分数阶傅里叶变换的结果.仿真实验表明,该方法可以用来计算连续型分数阶傅里叶变换,并且计算延时相对较小.     

非线性姿态镇定控制律设计与仿真研究

研究了具有轴对称特性的飞行器姿态镇定问题。根据球极投影原理引入两个姿态角的微分同胚映射,将原姿态运动模型变换为一新的形式;并在此基础上,通过将飞行器的一个旋转角速度分量先镇定到原点,得到了具有串级形式降维的姿态系统模型。根据降维模型的特点,渐近得出完整的姿态镇定控制律,并用Ｍａｔｌａｂ语言和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ实现了系统仿真模型。仿真结果证明了本方法的有效性。     

GM(1,1)的直接建模方法及性质

GM(1,1)是用一阶线性微分方程描述灰色系统单序列动态情况的模型。本文在文献的基础上,得出了GM(1,1)的累减还原形式以及该形式下的最优初始条件,讨论了还原模型与原始数据在升、降、凹、凸等几何形状方面的吻合性;推广中建模方法,得出了直接建立GM(1,1)的方法,并证明了这样得到的模型有良好的几何形状吻合性;对五个应用实例的计算表明,直接建模法精度较高。     

非最小相位系统传递函数的演化模型降阶

针对非最小相位系统传递函数的模型降阶工作,通过对频域误差平方和加权的形式,提出了同时考虑频域幅值与相位因素的多目标参数优化指标。针对传统的求解多目标优化方法的不足,提出应用演化算法对此复杂的目标函数进行优化的策略。计算实例说明,使用演化优化方法可以获得幅值与相位特性均较好的降阶模型。     

基于新网络路由算法的通信网可靠性指标计算

解决通信网络"归一化容量加权可靠性指标"全代数化计算的最关键问题,是寻找能够算出网络节点之间全部路由的代数化路由算法。提出一种网络路由新算法,是按照逻辑代数运算规则,以关联矩阵降阶变换方式计算,对于有m个节点的网络,只需m-2次距阵降阶变换运算,就能够算得网络两节点间全部路由,且不会出现闭环路由问题,完全符合通信传输规则。基于该路由算法研究出通信网络"归一化容量加权可靠性指标"的全代数化算法,由于新算法所有环节均实现了代数化运算,所以易于编写计算机程序,可以很方便地计算出大型通信网络的可靠性指标,解决了大型通信网络可靠性分析困难的问题。通过算例对新算法的各计算过程进行了详细说明,验证了其正确性。     

LFM信号参数估计的插值FRFT算法

提出了一种基于分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform, FRFT）的线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计的插值算法。首先针对FRFT的旋转角度α搜索步长问题,提出了在较大搜索步长下进行插值以得到α精估计的方法;然后针对离散分数阶傅里叶变换(digital fractional Fourier transform, DFRFT)因参数u离散化而造成的栏栅效应问题,采用相邻谱线进行插值以得到u的精估计;最后用α和u插值精估计结果对单分量LFM信号的参数进行估计。这一方法在不影响估计精度的前提下,降低了计算量和复杂度。仿真结果表明,在较低的信噪比下,LFM信号参数估计的精度仍十分逼近克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。     

基于分数阶傅里叶变换的chirp信号时频分析

提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换的伪维格纳分布(PWD),用于单分量或多分量chirp信号的分析。首先通过搜索二阶分数阶傅里叶变换矩的极值点,寻找最佳变换域,然后利用旋转的短时傅里叶变换,在分数阶傅里叶变换域中实现各分量chirp信号间的分离,以抑制交叉项及噪声项的干扰。在已知信号模型的前提下,还给出了分数阶傅里叶变换最佳旋转角度的经验计算公式,以辅助信号分析。仿真实验表明,通过对时频平面的旋转,所提出的方法能够在分数阶傅里叶变换域中,很好地抑制多分量信号间的交叉项干扰,更好地提取信号的时频信息。     

Model reduction using the genetic algorithmand routh approxi mations

1 .INTRODUCTIONThe exact analysis and design of high-order systemsare oftencomplicated.It is always desirable tosubsti-tute such a high-order systemby a si mplified system.Model reduction problems are ,therefore ,of consider-able interest all along.It may be more realistic that many real systemsare considered to contain pure ti me delays . Whensuch systems are approxi mated by rational models ,this oftenleadsthese modelsto be high order for goodapproxi mation.If a pure ti me delayisintro…     

基于网结构压缩技术的Petri网监控器综合

针对Petri网控制问题中不可控子网的状态空间指数级增长导致的计算复杂性难题，提出了控制目标（线性约束）等价的网结构压缩算法：（1）将不可控子网部分区域压缩为单个库所；（2）并将原网上的线性约束等价转换为新网的新线性约束.反复迭代该算法，可以有效地压缩原不可控子网，从而指数级地减小不可控子网的状态空间，有效地降低监控问题的计算复杂性，甚至当不可控子网为状态机时，该方法能够彻底解决上述计算复杂性难题，获得高效最优的Petri网监控器，并用一个物料运输系统演示了该方法.     

雷达制导系统噪声对制导精度的影响

采用伴随法得到系统伴随模型,然后使用时间尺度变换法和传递函数变换法对伴随模型无量纲化,分析得到角噪声和目标闪烁是影响雷达制导系统制导精度的重要因素,它们产生的脱靶量不随末导时间的增大而减小趋于零。通过研究脱靶量均方根值相对目标闪烁均方根值的比值,表明制导精度与闪烁频率密切相关。研究结果对型号研制的早期阶段有重要意义。     

一种不改变RBD拓扑结构的三态贝叶斯网络

针对将可靠性框图(RBD)转化为等价三层贝叶斯网络(BN)时存在的与RBD结构差异大的缺陷及组合爆炸问题,提出了一种将RBD转化为同构三态BN网络的方法.通过将失效分为"物理故障"和"正常却不工作"两种模式,提出将网络节点转换为包含正常状态以及上述两种失效模式的三态节点,取代仅有正常和失效两种模式的传统模型节点.并在此基础上深入分析了三态BN模型节点的条件概率表(CPT)设置方法.最后建立了与某型飞机航行任务RBD等价的三层BN模型和同构三态BN模型,并对两种BN进行分析计算.理论和实例分析均表明,本文建立的三态BN不仅与原RBD拓扑结构相同,且能够有效解决三层BN存在的组合爆炸问题,可成为系统可靠性分析的有效手段.     

非凸运动辅助低秩稀疏分解目标检测算法

针对传统低秩稀疏分解(low rank and sparse decomposition, LRSD)用于视频运动目标检测时检测精度较低的问题,提出了一种鲁棒非凸运动辅助LRSD(robust nonconvex motion-assisted LRSD, RNMALRSD)的运动目标检测算法。该算法首先考虑到视频背景的低秩特性,采用非凸γ范数对秩函数进行逼近,考虑视频背景在变换域上仍然具有稀疏性,引入背景在变换域的稀疏先验。其次,引入运动辅助信息矩阵,使其融入前景的运动信息,表示每个像素属于背景的可能性,提高视频运动目标检测的准确度。然后,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)对提出的模型进行求解。最后,将提出的方法应用到视频运动目标检测上进行仿真实验。对实验结果的分析表明，提出的RNMALRSD方法比其他基于LRSD的运动目标检测方法具有更高的检测精度。     

一种加权傅里叶变换域通信方法

为提高通信的安全性,将多项加权分数傅里叶变换(multi-terms weighted-type fractional Fourier transform, MWFRFT)与变换域通信系统(transform domain communication system, TDCS)相结合,提出一种加权傅里叶变换域通信方法。首先使用MWFRFT对原信号进行处理;然后利用混沌序列产生的伪随机相位生成TDCS基函数;最后将所得信号与基函数调制并用于隐蔽通信。为验证该方法的可行性,对信号的星座变换特性以及相关特性进行了仿真分析,结果表明,MWFRFT具有较好的星座混淆性,利用混沌映射得到的TDCS基函数相关性有所提高,因此,该方法适用于隐蔽通信。     

基于物理模型的特定人脸模型与表情动画模型

人脸造型与人脸表情动画的研究是计算机图形学领域中的一项热门课题,其模型的建立是构建人脸表情虚拟系统的一个重要基础,该系统可广泛地应用于虚拟环境、可视电话、远程教育等系统中。本文根据人脸生理结构的特点,先将人脸表面分成若干块、进而运用弹性形变原理,分析了脸部各块的形变规律,提出了一种将一般人脸模型变换为特定人脸模型的变形模型,而后又以眼睛为例,分析了“眨眼睛”的物理运动规律,为其建立了表情动画模型。在此基础上我们开发了一个实际的人脸造型与表情动画系统,运用该系统生成的特定人脸及表情动画自然、真实,结果令人满意。     

取水监测数据的奇异值识别与修正策略

提高水资源监测数据的真实性与完备性是国家水资源监控能力建设的重要内容.本文基于当前国家水资源监控数据的实际统计状况,提出采用小波变换模极大值的方法实现对取用水监测数据的降噪和奇异值的挖掘,并将辨识出的奇异值进行剔除处理后的监测数据序列作为粒子群-最小二乘支持向量机模型的训练样本,进而根据拟合函数对奇异值进行修正的策略.通过对重点取用水户的取用水监测数据进行实证研究结果发现,利用小波变换模极大值可较大限度地保留取用水监测数据的原始信息,并实现对其中变动幅度偏大数据的分离,可有效降噪并观测取用水监测数据的内在变化规律;同时借助相对误差可进一步挖掘监测数据中存在的奇异值,且辨识效果要好于传统统计方法;而粒子群-最小二乘支持向量机模型对取用水监测数据的样本拟合要比普通最小二乘支持向量机、曲线拟合等方法更为有效,运用该方法修正的取用水监测数据奇异值更加符合实际取用水需求的特点.     

短期降雨预测的随机微分模型

在Nakita等的确定型短期降雨预测模型的基础上，利用随机微分方程理论。给出了预测降雨强度的随机模型．通过随机分析理论，求出了随机模型的解，同时研究了求解的近似数值方法和利用Fourier变换转化该随机降雨模型方程为常微分方程组的可行性．最后把文章提出的随机波动模型和NAk．klta提出的确定型短期预测模型运用到Nakita 1996年给出的降雨事件中进行预测和比较，效果良好．     

二阶系统中模型降阶方法的研究

在对模型数据转换研究的基础上,分析了应用于模型简化的一阶降阶方法,提出了一种应用于二阶系统模型简化的二阶降阶方法。通过实例分析,证明了该方法的可行性,进一步验证了该方法在高频段和低频段都保持了较高的精度。实验结果表明,在频率达到100 Hz时,相对误差仅为1.18%。同时,使用该方法还保留了二阶系统所固有的一些性质。