基于子空间方法的非均匀多采样率系统辨识

针对非均匀多采样率系统的建模问题,根据因果关系,建立了非均匀多采样率系统的状态空间模型.对于含有提升变量的状态空间模型,提出基于子空间技术的辨识方法.首先,由系统的输入输出数据建立由Hankel矩阵组成的扩展状态空间方程;其次,利用斜交投影的原理,以及奇异值分解,通过子空间辨识算法确定增广观测矩阵和状态向量;最后,通过最小二乘方法确定模型的参数矩阵.该方法简单有效且对初值具有鲁棒性.仿真实例验证了方法的有效性.     

状态依赖时滞反馈控制Logistic增长模型的正周期解

提出状态依赖时滞反馈控制Logistic增长模型,利用重合度理论研究其正周期解的存在性问题.通过发展一些新的分析技巧,得到了该系统周期正解存在的充分性条件,推广和改进了相关文献的主要结果.     

多工位制造系统尺寸偏差线性化建模与控制

为解决传统状态空间模型的系统矩阵存在非线性因子的问题，在定义了零件模型与零件偏差以及零件、夹具、机床3个坐标系的基础上，运用齐次变换方法进行了零件坐标系到机床坐标系的转换，实现了对传统状态空间模型的系统矩阵的线性化，给出了描述多工位制造系统中产品尺寸偏差传递的线性状态空间模型，增强了传统状态空间模型的可用性.实例验证了线性状态空间模型的有效性和实用性.     

基于增广状态空间法的稳定平台离散模型预测控制

针对旋转导向钻井稳定平台存在的摩擦问题,提出了将增广状态空间模型与模型预测控制相结合的稳定平台离散预测控制算法,以提高平台系统的控制精度和稳定性.建立了带摩擦的稳定平台广义被控对象的数学模型,以增广形式的状态空间模型为基础,结合滚动时域控制原则,通过对稳定平台离散模型的状态空间形式进行增广变换,设计了增广状态空间模型下的预测控制器.仿真结果表明,稳定平台预测控制系统保证了钻井工程对控制精度和动态特性的要求,并且对有摩擦干扰力矩及模型参数摄动具有较强的鲁棒性.     

退化系统的质量控制、状态维修与备件订购联合策略优化

针对关键生产系统退化过程中出现3种状态的问题,提出基于延迟时间理论的质量控制、状态维修与备件订购联合策略.首先,考虑系统退化状态与产品质量之间的函数关系,设计了在系统退化初期检查系统状态,而在退化后期检查产品质量的两阶段检测策略.其次,根据状态检测信息、产品质量信息及故障信息选择应采取的维修活动,结合系统更新时备件所处的状态确定检测周期内各种可能的事件,构建有限时域内的平均费用率模型.然后,基于离散事件仿真和响应曲面法设计优化算法以快速近似求解模型.最后,通过算例分析部分将所提联合策略与对比模型策略进行比较,验证了所提联合策略的有效性与可行性.     

基于图形转换的组合状态安全性验证技术

受制于系统状态组合爆炸,并发系统的组合状态验证一直是困扰模型检验的难题。基于图形转换的组合框架,研究了该框架的组合状态安全性验证技术。采用Petri网模型构造系统组合框架,分析出组合系统可达状态空间与部件可达状态空间的包含关联关系,提出了组合状态危害等级分类模型,设计出组合状态可达性分析方法和层次化多级安全性验证算法,并实例应用于轨道交通列车控制系统的功能安全性验证。     

基于状态空间模型的经济分析

探讨状态空间模型及其在经济分析与预测中的应用.状态空间模型不仅具有优良的统计性质,而且具有变量动态互动分析与预测功能.本文通过建立我国宏观经济状态空间模型并加以分析,以实证结果表明状态空间模型不失为一种较好的分析方法.     

PWM开关变换器的极限环与状态空间平均法

从平均原理的角度阐明状态空间平均法是平均法的第一阶近似，并证明了开环工作的PWM变换器只存在稳定且唯一的以T(=1／f5,f5是开关频率)为周期的周期解，且当正f5→∞时，该周期解趋近于平均系统(原系统经平均后所得的系统)的直流解。这表明，高速周期开关系统极限环的性态可通过分析其平均系统的奇点来掌握。这是状态空间平均法的实质。     

基于状态空间的桥梁颤振分析

针对基于Scanlan自激力模型的桥梁颤振分析方法不能直接以风速作为参数对颤振临界风速进行自动无迭代搜索的缺陷,采用现代控制理论中对动态系统的状态空间描述方式,将结构和气流作为一个动态系统,在状态空间内对自激力进行表达,建立桥梁颤振运动方程并实现了桥梁颤振临界风速的直接求解.通过对系统状态空间中的气动状态进行优化处理,减小了系统状态空间的维数,并结合模态跟踪技术解决了基于状态空间颤振分析中关于结构固有模态根识别的问题.以具有理论解的理想平板截面的简支梁为例验证了算法的正确性,并将其应用于润扬长江大桥的颤振分析中,分析结果和风洞试验结果基本一致.     

具有两种不同阻尼模型的非黏滞阻尼系统的状态空间方法

考虑具有两种不同阻尼模型的三自由度线性非黏滞阻尼系统.通过使用一组内部变量变换,将传统的状态空间方法扩展到非黏滞阻尼系统,从而将系统转换为时间域上的一阶线性系统.这种拓展的状态空间公式可以应用于具有两种不同阻尼模型的多自由度线性非黏滞阻尼系统,使系统更加简单,便于分析.最后以指数阻尼系统为例子,证明了这种状态空间方法的有效性.     

一类脉冲控制下半比率捕食系统研究

研究了一类带有状态脉冲效应的捕食模型,对无脉冲作用的系统进行定性分析,得到正平衡点存在和稳定的充分条件;对带有状态依赖的脉冲系统,综合利用微分方程几何理论中后续函数法得到系统的阶一周期解存在的充分条件,并且证明了该周期解是轨道渐近稳定的.利用数值模拟讨论了系统的生物学意义.     

基于状态子空间辨识算法的双阶挤出系统动态特性建模研究

针对高聚物挤出发泡所用的双阶挤出系统中需要解决连接体压力稳定控制的动态建模问题,提出了一种用于双阶挤出系统预测的状态子空间系统辨识策略,该方法利用系统的输入输出数据成功辨识出了双阶挤出系统的动态模型,并将实际测量数据与辨识得到的模型仿真输出数据进行对比,结果验证了基于状态子空间的辨识算法得到的系统模型能很好地反映实际情况。     

基于元胞自动机的可修复网络系统可靠性评估模型

为了实时有效评估可修复网络系统的可靠性,克服枚举法的状态空间爆炸问题和马尔科夫过程分析只针对一种系统结构的缺陷,提出了一种基于元胞自 动机的网络系统可靠性评估模型?该模型从节点的内在失效概率和网络结构角度,建立元胞自动机的邻域和状态转移函数,提出可修复网络系统演化模型;在离散演化周期内,利用元胞自动机的传播特性算法定期检测系统的瞬时可靠性,累积得到可修复网络系统的近似稳态可靠性?该模型结合解析法和模拟法优点,得到与时间相关的可修复系统稳态可靠性?该算法分别与状态枚举法?蒙特卡罗法进行仿真对比,仿真结果表明,该方法可准确描述可修复网络系统的稳态可靠性,该方法也适用于其他大规模可修复系统可靠性评估?     

基于交通流参数相关的阻塞流短时预测卡尔曼滤波算法

提出一种考虑交通流参数相关关系的卡尔曼滤波算法,实现阻塞流状态下道路网交通流短时预测.在交通流守恒方程的基础上,借鉴偏微分方程求解Lax-Wendroff格式离散的思想,结合阻塞流状态下交通流时间和空间特性及进出口匝道等因素的影响,建立阻塞流状态下交通流短时预测状态空间模型,并设计基于卡尔曼滤波方法的模型求解算法.最后以北京市某一区域路网为例,进行了实证性研究.研究结果表明:所建立的阻塞流状态下交通流短时预测卡尔曼滤波算法由于同时考虑了时间和空间因素,能够使预测平均绝对百分比误差(MAPE)控制在10%以内;平均MAPE仅为7.96%.相同条件下,ARIMA模型和Elman模型预测MAPE分别为19.88%和10.51%.     

具有状态反馈脉冲控制的害虫管理模型

研究具有状态反馈脉冲控制的害虫管理模型,利用微分方程几何理论及后继函数的方法得到系统阶一周期解存在的充分条件,并证明了该周期解是轨道渐近稳定的.     

基于状态空间模型的机床热误差动态建模

提出了一种基于状态空间模型的机床热误差建模方法,以几个关键温度点的温升为输入,结合状态变量和干扰来确定热误差输出,由子空间辨识算法得到模型参数.同时,在一台数控车床上进行实验,以探究模型的精度和鲁棒性.结果表明:在不同的转速条件下,所提出的模型能够补偿70%的热误差;与自回归模型的建模方法相比,状态空间模型表现出更优异的鲁棒性.     

基于岩土失调温度限值的土壤源热泵系统土壤蓄能状态评价

基于岩土失调温度限值、建筑负荷特征、传热机理等多参数耦合的分析方法,提出了系统节能率、系统总运行费用现值和系统失效指标等评价指标,并建立了土壤蓄能状态评价体系.以评价体系为基础,通过CFD软件建立三维地下埋管管群数值计算模型,构建了评价全寿命周期内的土壤源热泵系统土壤蓄能状态的计算方法.计算和分析结果表明,评价体系和计算方法不仅可以较客观地反映土壤的蓄能状态,同时能够预测基于实际工程运行特性下的岩土失调温度限值范围和全寿命周期内节能性和经济性的失效时间点.     

基于状态空间法的车辆系统可靠性分析

在分析车辆的工作、失效和维修状态的基础上,根据频率平衡方程建立车辆状态之间的转化模型,利用等价转变率理论进行状态简化,将车辆失效定义为整体失效模式和部分失效模式;在考虑车辆的各种状态及其之间的相关性以及各状态之间的动态转化关系的情况下,利用状态空间法建立单车模型以及车辆系统的状态空间模型,产生子系统和系统模型的转变率矩阵;再利用MATLAB计算程序求解矩阵方程,得到系统的可靠度.通过实例计算验证了方法的正确性和可行性.     

城市道路网络动态OD矩阵预测模型

实时动态OD(Origin Destination)矩阵是动态交通分配系统的重要输入. 运用状态空间模型的有关概念,考虑交叉口进口道观测数据建立了相应的状态空间模型,提出了一步预测卡尔曼滤波方程实现估计和预测. 案例研究表明,将交叉口观测数据纳入测量方程能更好地对OD矩阵做出较精确的估计和预测,且基于仿真的分配矩阵估计方法能更准确地反映OD流量在检测设施上的比例分配.     

基于复合状态的工作流授权

提出了一个新的工作流授权模型,目的是解决工作流的执行流和授权流不能同步的问题.新模型是基于工作流任务调度的授权系统.通过分析工作流授权状态和工作流任务执行状态之间的转换,将授权状态和执行状态进行绑定,提出了复合状态的概念.然后使用预授权操作和复合状态转换操作完成复合状态的转换,从任务调度的角度解决了工作流的执行流和授权流不能同步的问题.最后通过针对授权同步性能的测试验证了新模型能够使授权流和执行流同步的结论.