一类输入有约束线性系统的数据驱动PID控制器设计

针对一类输入受限的线性系统,提出具有适应输入约束和抗积分饱和性能的数据驱动PID控制器改进设计方法.采用虚拟参考迭代整定法,应用递归最小二乘辨识算法在线计算PID参数.当输入有约束时,计算的控制器输出超过这个限制条件可能导致性能下降甚至出现稳定性问题,同时PID算法中的积分作用也可能出现饱和现象.改进的方法基于输入-输出观测数据和输入约束信息,在PID控制环节后串联一个类似抗积分饱和的环节,适应控制器输出过大需要限定的客观要求.通过控制器结构设计和仿真,演示了改进方法的有效性.     

ISAF重构算法密度函数快速计算模型

球坐标系下的ISAF算法是一种新的20面体分子三维重构方法,该方法精度优于传统柱坐标系下的Fourier-Beseel算法,但其执行速度远低于Fourier-Bessel算法,严重制约了ISAF算法的实际应用.分析发现,在ISAF算法中密度函数计算是影响重构速度的主要瓶颈之一.针对上述问题,文中提出一种密度函数快速计算模型,该模型包括三个组成部分:球坐标系网格点密度函数快速计算方法、"球坐标系—直角坐标系"网格点密度函数转换方法、基于两阶段映射法的快速对称映射方法.该模型可以将密度函数计算阶段的时间复杂度由O[(LM)8]降低到O[(LM)7].采用Psv-F病毒数据进行实验,结果表明,在保证精度的前提下,该模型可以将密度函数的计算速度提高2个数量级,将三维重构整体速度提高30倍左右,并且随着数据规模的增大、重构精度的提高,该模型带来的加速比将进一步增大.     

基于Koch曲线的土体孔隙三维可视化仿真

土壤孔隙结构三维可视化是定量化研究和理解土体结构及土壤特性的重要基础。提出一种三维Koch曲线建模算法及基于Koch曲线的土壤孔隙三维可视化方法。应用广义能量极小值原理确定Koch曲线上转折点坐标;根据特定土壤土体孔隙结构特征进行土体孔隙三维重建,具体过程包括土体孔径变化控制、土体孔隙逐层绘制、土体孔隙分布控制和土体孔隙参数交互式控制。验证分析表明,在计算机上重建的土体孔隙能较好地表现特定土壤土体孔隙结构特征,具有较强真实感。     

基于高阶统计量的非线性控制系统性能评估方法

针对一类基于反馈线性化策略的非线性控制系统,提出一种基于高阶矩估计非线性控制器性能检测新方法.非线性闭环控制系统由外部PID控制器、反馈线性化补偿环节和非线性控制对象组成,在模型和对象完全一致时,闭环系统输入输出具有线性特征.在实际应用中,经常遇到反馈线性化补偿环节模型参数与被控对象实际值不一致的情况,上述线性关系也一般不再存在.基于这种直观认识,以闭环控制系统所具有的线性关系为性能参考基准,通过估计系统输出的三元谱和四元谱等统计特征量,构造非高斯性以及非线性等假设推理命题,检验控制系统是否还处于原期望的操作点上,通过大量仿真计算表明了非线性检测新方法的有效性.