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。     

广义系统的H2及H∞次优模型降阶

讨论广义系统的H     

基于状态空间模型分解的分数阶系统辨识算法

给出了分数阶线性系统的一种有效辨识算法.该算法可以辨识出系统的模型参数,同时也可以对系统的阶次进行辨识.通过基底变换把分数阶系统的系统矩阵变换成对角阵,这就把原系统的输入、输出关系转化为若干简单的子系统的和,从而降低了辨识问题的复杂性.该算法还能容易地获得系统的输出误差对其模型参数及系统阶次的偏导数,从而可以选择利用梯度的优化算法,如梯度下降法和拟牛顿法等,进行系统辨识.最后给出了实例证明了算法的有效性.     

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.     

2-D连续-离散系统的平衡模型降阶

基于局部能达性与局部能观性的分析给出2-D连续-离散系统状态空间模型的平衡实现,这一实现的第i个状态分量的重要性由系统的能达、能观阵的第i个对角元素所度量,去掉平衡实现系统弱能达、弱能观的部分,从而得到2-D连续-离散系统的模型降阶。所给示例表明,该方法具有良好的降阶效果。     

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。     

基于能量判据的柔性机械臂模型降阶

应用有限元法进行柔性机械臂的建模和分析非常有效，然而随着对柔性机械臂分段数的增加，系统动力学模型阶数急剧增大，需要进行模型简化。建立了基于能量范数的能量判据，将能量判据作为柔性机械臂系统模态截断的一个标准，以能量响应信息的收敛程度或者模态能量贡献作为系统模态截断的判断标准。通过与基于均衡实现的模态截断的比较，显示基于能量判据的模态截断法更适合于考虑刚柔耦合的柔性机械臂系统。对单连杆柔性机械臂有限元模型进行降阶，仿真结果表明提出方法的有效性。     

基于降阶模型的GPS/PINS组合导航试验研究

卡尔曼滤波器的计算负担与其阶数的三次方成正比，为了研究GPS／PINS（Platform Inertial Navigationsystem）组合导航系统的性能，基于卡尔曼滤波器降阶模型，设计了GPS／PINS实时组合导航跑车试验系统，跑车试验过程中实时采集GPS的位置和速度信息以及平台惯组的加速度和姿态角等信息，进行滤波解算，实时输出解算结果。为评估二者的组合效果，同时接入差分高精度GPS，跟组合结果进行比对。试验结果表明，基于降阶模型的组合导航系统可以满意的完成导航任务。     

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.     

一类切换系统的降阶输出反馈滑模控制

研究了一类含有非线性扰动切换系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制技术,提出了降阶输出反馈鲁棒控制策略,给出了系统的滑动模态可达条件,同时设计了该条件下各子系统的输出反馈滑模控制器,并根据李雅普诺夫函数和状态增益给出了离散切换策略,确保闭环切换系统是渐近稳定的.通过数值仿真验证了设计方法的有效性.     

基于内平衡变换和Riccati方程的模型降阶及应用

对于一个高阶的控制系统,为了实现对其适时控制,需要一个降阶模型与之对应,对此低阶模型设计控制器以达到对原系统控制的目的。首先,在内平衡变换的基础上,确定降阶模型的阶数;其次,通过解一个Riccati方程得到一个变换矩阵,进而得到降阶以后的模型;然后,介绍了两种经典的模型降阶方法,以作为与此方法的比较。最后,对两个实例进行了仿真计算。计算表明,此方法是有效和可行的。     

化工过程系统的网络模型与递阶仿真

本文从仿真的角度，建立了化工过程系统的动态网络模型，并提出了一种有效的递阶仿真方法。     

基于降阶观测器的双互质分解

基于降阶（非最小阶）观测器的设计,明确给出了一种新的线性时不变系统双互质分解的状态空间表示,并相应得到了真镇定控制器参数化结果的状态空间解释．与以往的结果相比,这种双互质分解更具一般性,更适用于稳定因式法.     

波束域Root-MUSIC算法的进一步降阶处理

研究了波束域降阶Root-MUSIC算法，在子阵分解降阶的基础上，进一步将多项式的求根阶次降到与源数目相同，提出了求解降阶多项式的方法。该方法最大程度地减少了求根多项式的阶次和求解多项式的次数，并保持了Root—MUSIC算法的优良性能。显著降低运算量是其最大优点，仿真结果验证了降阶算法的有效性，并比较了不同阶次波束域Root—MUSIC算法的估计性能。     

契比雪夫多项式降阶方法及在数字滤波器设计中的应用

本文利用契比雪夫多项式的特性，提出了一种误差很小的降低几阶多项式阶数的一种可行方法。并给出了在数字滤波器的设计中用此技术获得的可靠结果。     

一种非线性系统的N阶线模型及其辨识方法

广义脉冲响应函数模型由于其辨识对输入激励的苛刻要求,限制了其在非线性系统故障诊断方面的应用.提出了一种基于广义脉冲响应函数的可以描述非线性系统动态响应过程的N阶线模型.它将广义脉冲响应函数的各阶空间特征压缩到一条边线上,减少模型的表征量,从而降低辨识的输入激励要求,使被压缩的模型更易于被辨识.并且,根据广义脉冲响应函数的特性,提出了模型的辨识方法.最后,仿真验证了模型的辨识,并分析了故障对模型的影响特征.表明该模型适用于非线性系统的故障诊断.     

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。     

滞空状态下超小型旋翼机系统的姿态模型辨识

采用机理分析和系统辨识相结合的方法,以直升机机体和伺服小翼的力矩平衡方程为基础,根据滞空状态的特性,建立含有未知参数的超小型旋翼无人机姿态模型,由飞行数据采用预测误差法(PEM)对上述姿态模型进行了辨识,从而得到了完整的滞空状态下超小型旋翼机系统的姿态模型,最后验证了辨识模型的正确性。     

基于框图的分数阶非线性系统仿真方法及应用

针对在实际情况中应用越来越广泛的分数阶微积分系统,提出了分数阶微积分方程的框图求解法。通过Simulink搭建仿真框图,可以直接求出分数阶非线性微积分方程的数值解析解。该方法最大的优点是能够解决由一般的分数阶微积分知识所不能或是很难求解的复杂分数阶微积分问题,对于分数阶的线性微积分方程也完全适用。用仿真实例进一步演示了该方法的简洁、有效,可以解决任意的分数阶微积分方程的求解问题。     

交通感应控制与诱导的递阶协调模型及其仿真

控制与诱导之间的协调结合已经成为ITS发展的主要方向。在以往研究成果的基础之上，建立一种系统最优下的感应控制一诱导递阶优化协调模型，并给出相应的模型求解算法，最后依次设计诱导条件下的感应控制路口仿真、单控制下的用户最优路网仿真以及感应控制一诱导递阶协调下的路网仿真三个试验，从而验证所提出的协调模型和求解算法的有效性和可行性。