子空间预测控制的快速梯度算法

基于闭环系统的输入-输出观测数据设计控制器,该方法无需建立系统的状态空间模型。采用子空间预测控制策略求解一个带有线性矩阵不等式约束的优化问题,得到最优控制器的一个最优解。对于子空间预测控制的最优化问题,通过构造一组估计序列,以便采用快速梯度算法求解。以直升机悬停状态为例,利用该方法设计控制器,验证方法的有效性。     

故障估计的快速梯度算法

加性故障的估计通常是依赖于状态空间模型,如滑动时域估计和未知的输入观测器。本文基于闭环系统的输入-输出观测数据,采用直接设计的方法来估计故障,并设计控制器。该直接方法无需建立系统和故障的状态空间模型,也无需采用子空间辨识来建模。对于故障的估计,利用闭环系统中输入-输出关系建立一个参数化的最小二乘问题。在施加故障的上下限约束条件下,采用快速梯度算法来估计故障。最后以直升机悬停状态为例,利用本文方法估计故障,验证方法的有效性。     

基于全变分正则最大后验估计的高光谱图像亚像元快速定位方法

针对高光谱亚像元定位应用中光谱解混这一病态问题的求解,改进了结合空间分布先验全变分（TV）的最大后验估计（MAP）光谱解混模型,以保证算法的可扩展性和解的唯一性.同时,针对TV先验固有的非线性特性导致的求解过程繁琐的问题,提出了一种快速求解算法,将原始复杂的非线性运算转化成几步较简单的有闭合解的运算,对这些子问题结合运用快速迭代收缩阈值算法（FISTA）和分裂Bregman算法来分别求解.结果表明,提出的新方法保持了与传统梯度下降方法相一致的定位精度,但将迭代速度提高了10倍以上,具有更高的运算效率.      

基于核偏差估计航天目标退化图像快速反卷积

提出了一种基于核偏差估计的航天目标图像快速盲反卷积算法,基于自然图像的梯度具有长尾分布的特点,引入超拉普拉斯先验,针对模糊航天退化图像模糊核估计不精确的情况,在概率模型里添加一个关于点扩散函数的偏差估计用于补偿已知点扩散函数和真实的点扩散函数之间的误差,以增加算法的鲁棒性.该算法不仅减少了反卷积过程中时间复杂度高的问题,而且相较于其他快速算法更能保证图像恢复质量.该算法与目前图像去模糊方法相比具有较好的性能,并且与传统梯度先验模型在频域求解相比,能有效抑制阶梯效应衍生的截断条纹.     

水下机器人执行器的高斯粒子滤波故障诊断方法

针对智能水下机器人的执行器故障,提出了基于高斯粒子滤波的故障诊断方法.引入控制力(矩)损失参数表示故障,根据6自由度空间运动方程建立执行器故障模型;运用改进的高斯粒子滤波器对参数和运动状态进行联合估计;使用修正的贝叶斯算法检测故障,采用滑动窗口法估计故障的幅值;进行仿真实验并与真实海洋实验数据测试验证.结果表明,该方法能够快速检测故障,且故障幅值的估计精度较高.     

求解非负约束优化问题的可行LS共轭梯度法

结合子空间思想和Liu-Storey(LS)共轭梯度法,提出了求解大规模非负约束优化问题的可行共轭梯度算法,并分析了算法在Armijo型线性搜索下的全局收敛性.数值实例表明该算法是有效的.     

蛋白质三维结构预测问题的求解方法

对蛋白质结构预测问题进行了描述,根据蛋白质结构预测问题在三维欧氏空间的连续模型,通过拟物策略找到了相应的数学模型.由于引入了弹性势能和嵌入势能,将一个有约束的问题转化为一个无约束的问题,并在梯度下降法求解的基础上,设计出一种变步长梯度下降的求解方法.通过实例检测,变步长梯度下降法比梯度下降法大大节省了计算时间,且所得结果的能量比梯度下降法所得结果的能量更低.     

带有方差减小的加权零阶随机梯度下降算法

随机梯度下降(stochastic gradient descent,SGD)算法是机器学习问题中的高效求解方法之一.但是,对于非平衡数据,传统的随机梯度下降算法,在训练时多数类点被抽到的概率远大于少数类点,易导致计算不平衡;对于目标函数不可导或不易求导的问题,计算代价太大或无法进行计算;在每次迭代中利用单个样本梯度近似代替全梯度,这必然会产生方差,严重影响算法的分类性能.针对上述问题,提出了带有方差减小的加权零阶随机梯度下降算法,考虑了数据的间隔分布情况,在目标函数中引入了间隔均值项,并对多数类样例赋予了较小的权值,对少数类样例赋予较大的权值.在对优化问题的求解中,采用零阶优化的方法对梯度进行估计,并且引入了方差减小策略.在一些非平衡数据集上的实验验证了所提算法的有效性,并有效解决了上述问题.     

基于波形匹配的高压输电线系统故障诊断优化算法

准确高效的高压输电线故障诊断对加快故障后系统恢复速度、进而确保系统安全稳定运行具有重要意义.高压输电线故障诊断问题主要包括故障类型识别、故障测距和故障时间识别.本文将该问题描述为优化问题来求解,即将故障诊断问题中待求解的量如故障距离和有待估计的量如过渡电阻作为故障假说里面的未知参数,以故障后的实际波形和期望波形的差异度最小化作为优化目标.在此基础上构建了包括离散和连续优化变量的混合优化问题,可以同时获得故障类型、故障距离和故障时间.采用了近年来提出的一种高效的启发式优化算法─和声搜索算法来求解这一优化问题,并根据问题的特点对该算法进行了改进.最后,用算例系统的仿真结果来说明所提方法的正确性和有效性.     

考虑噪声干扰的医学图像点对配准算法及其误差预测

提出了考虑噪声干扰的医学图像点对配准问题的最大似然估计算法以及目标配准误差（TRE）的预测方法.对定义在Mahalanobis距离空间的绝对定向问题（AOP）进行迭代求解，使其结果收敛于最大似然解；应用误差传递理论计算配准结果的方差，通过方差传递公式计算TRE的数学期望，并用于评价配准结果和优化基准点的空间配置.数值模拟实验结果表明，与AOP的封闭解法相比，所提出算法的估计结果的精度较高，其对TRE预测的相对误差小于2%，对配准结果标准差预测的相对误差小于4%.     

分布式网络环境下系统跳变执行器故障诊断

针对存在输入干扰的分布式网络环境下系统跳变执行器故障问题,建立了连续时间马尔可夫跳变执行器故障系统模型,并设计了残差生成器.对于多系统网络传输下存在系统跳变的情况,首先在空间几何方法中的不可观测子空间以及空间分割投影运算基础上,运用H∞优化技术和线性矩阵不等式(LMI)方法完成残差生成器参数求解,实现残差对输入的解耦以及与故障的对应关系,并通过残差输出值与预设阈值对比来确定系统中的故障情形,最终完成分布式网络下系统跳变的执行器故障检测与隔离.通过仿真实验验证了算法的有效性.     

针对执行器和关联链接失效的一类复杂系统自适应容错控制

针对一类执行器和关联链接失效的复杂系统,提出了一个间接自适应方法解决容错控制问题.利用自适应律在线估计执行器和链接通道上的故障因子,并基于自适应策略的信息,构造一类通过其他子系统状态链接的分布式状态反馈控制器自动补偿故障影响.基于李亚普诺夫稳定性定理,所得到的自适应闭环复杂系统执行器和网络传输过程故障下可以保证渐进稳定.此方法的有效性最终由一个仿真例子验证.     

基于一种改进的一维卷积神经网络电机故障诊断方法

故障诊断对于保障电机正常运行有着重要意义,卷积神经网络（CNN）对单一电机故障有着良好的诊断效果.然而传统CNN在处理不同尺寸的数据上存在局限性.针对这一问题,提出了一种基于空间金字塔池化和一维卷积神经网络相结合的故障诊断方法与参数优化策略.该方法不仅使网络可以处理不同尺寸的数据,还降低了网络结构的复杂性和所需运算量.所提出的参数优化策略从理论上解决了诊断过程中可能会发生的金字塔池化的尺度失配问题.仿真结果表明,与传统网络相比,所提出的方法提高了网络结构的鲁棒性与泛化能力,可以更加快速准确地实现电机的故障诊断.      

基于IMM-UKF方法的机电作动器突发性故障诊断研究

飞机飞行控制系统机电作动器（electromechanical actuator,EMA）的突发性故障会影响到飞机的飞行安全性,甚至导致飞机失控.针对EMA的突发性故障,提出一种基于交互式多模型（interactive multiple model,IMM）和无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）相结合的故障诊断方法.该方法利用UKF不仅能更好地逼近状态方程的非线性特性,而且能使滤波器具有更好的稳定性和更低的计算量要求;利用IMM不仅解决了可测量参数偏少导致的故障诊断困难的问题,而且还改善了发生的故障与预先假设的故障差异较大的情况下故障诊断的快速性和准确性.通过对某型EMA进行故障诊断,仿真结果表明所提出的IMM-UKF故障诊断方法可以实现对EMA部件和传感器故障的快速准确诊断.      

基于阈值故障子空间提取算法的多重故障重构

在统一框架下考虑了多重传感器故障的故障检测与故障重构问题.传感器的多种失效模式给过程监控和故障重构带来了一定的挑战.首先,提出一种可以同时表示加性和乘性传感器故障的故障模型.从数据驱动的角度出发,多重故障可检测性的必要条件和充分条件通过RayleighRitz引理被推导出来.进一步,提出了一种基于阈值故障子空间提取算法的多重故障重构方法.数值仿真表明,所提出的故障重构方法在重构误差指标方面明显优于传统的故障重构方法,验证了文中给出的主要结果.     

大时滞系统全参数自适应预测控制策略

针对大时滞系统纯滞后时间长、参数时变的特点,提出一种基于改进的粒子群优化的自适应预测控制算法.利用改进的粒子群优化算法对时变大时滞系统模型的全部参数进行辨识,从而克服预测模型失配对系统控制性能的影响,并且将粒子群优化算法用于预测控制滚动寻优,有效解决系统存在约束条件下的最优值求解问题.仿真结果验证所提方法的有效性和优越性.     

一种适于大规模模拟电路多故障定位的方法

提出了判断模拟电路ｋ故障块相容性的一种快速方法的一种基于虚拟故障概念的电路分块诊断方法，它适用于大规模模拟电路故障定位。     

基于概率群集的多战机协同空战决策算法

为解决多战机在无中心控制条件下的自主协同空战决策问题,提出了一种基于概率群集的分布式协同算法.以导弹为Agent构建协同分布式决策模型,并基于概率群集将离散的组合优化问题映射为概率分布空间上的一个凸优化问题;通过定义Agent的贡献度扩展概率群集架构.上述2种方法分别解决了模型中存在较大局部最优值区域和由于异构Agent间的非线性协同导致系统无法准确收敛的问题.实验结果表明,所提算法与传统算法相比具有更好的鲁棒性、可扩展性,收敛速度也有一定提高.     

基于自适应滤波辅助残差χ2法的导航系统故障诊断方法

针对残差χ2法对软故障检测不敏感,且当量测噪声阵不准确时,也不能很好地检测突变故障的问题,提出了一种限制自适应滤波辅助残差法的诊断方法。基于贝叶斯理论推导出一种限制自适应滤波,利用其自适应调节性在线估计量测噪声阵,抑制滤波预报值跟踪软故障,以辅助残差χ2法进行故障检测。为了克服直接隔离故障法导致滤波精度降低,误检率增加的问题,提出了基于一步预测的故障处理和重构方法,即用前一时刻解算的结果预测当前时刻的导航信息。仿真结果表明,所提出的方法能实时有效地诊断出突变和软故障,保证系统在故障阶段的精度,并使系统在故障消失后及时恢复正常,提高了系统的可靠性。