基于单值数据过程能力指数的多元质量特性稳健参数设计

针对单值采样数据的多元质量特性稳健参数设计问题,考虑各质量特性偏差波动和方差波动的权重,提出了一种整合过程能力指数和熵权理论的多元质量特性稳健参数设计方法。该方法首先假定设计变量服从正态分布并建立各质量特性均值和方差模型;然后,通过熵权法分析各质量特性偏差波动和方差波动的权值,进而计算各质量特性的过程能力指数;最终,构建基于多元过程能力指数的目标函数。通过对实际案例分析说明,本文方法与其他参数设计方法相比,能够在考虑稳健性的同时更好地使质量特性满足产品规格和接近目标值。     

多指标稳健设计质量特性的度量

首先建立了多指标稳健设计的一般模型,然后利用信息论的观点,引入了多指标质量特性整体波动的度量方法,最后提出了进一步研究的工作．     

基于高斯过程模型的时空响应稳健参数设计

针对大规模时空数据的稳健参数设计问题,将快速不可分离高斯过程(fast nonseparable Gaussian process, FNSGP)模型与多元质量损失函数相结合,建立一个新的优化方案.首先,在考虑空间与时间相关性的条件下,使用FNSGP模型构建输入因子与质量特性之间的响应曲面,并采用前向滤波和后向平滑的快速、精确算法对模型进行估计和预测;其次,基于信噪比计算时空响应的联合损失权重,构造多元质量损失函数;然后,结合多元质量损失函数建立两阶段参数优化方案;最后,利用非线性优化算法寻找空间与时间因子的联合最优参数设计值.研究结果表明,本文所提方法可以有效地处理大规模时空数据的元建模与稳健参数设计问题,与可分离高斯过程、线性回归、随机森林等替代方法相比能够获得更为稳健的优化结果.     

基于多变量高斯过程模型的贝叶斯建模与稳健参数设计

针对模型预测偏差和波动的稳健参数设计问题,在多变量高斯过程(multivariate Gaussian process,MGP)建模的框架下,结合质量损失函数和非线性优化约束方法构建一个新的多响应优化模型.首先,利用成对估计方法获得超参数近似值,构建多变量高斯模型;其次,结合MGP模型特征,构造充分考虑响应波动因素的质量损失函数.利用蒙特卡罗模拟方法,获得响应落入指定区间的期望概率;然后,以期望概率为约束,结合本文所提质量损失函数建立优化模型;最后,利用全局优化算法进行寻优,获得考虑响应期望概率的优化结果.实际案例和软件仿真表明,该方法综合权衡了预测偏差和预测波动引起的不确定性对优化结果的影响.获得了兼顾质量损失和期望概率最优均衡解,从而实现稳健参数设计.     

基于置信区间的多元质量特性满意参数设计

针对多元质量特性参数设计中模型不确定性问题,提出了一种基于置信区间的多元质量特性满意参数设计方法。首先,采用双响应曲面法建立各质量特性均值和标准差的近似模型,进而计算各质量特性均值和标准差的置信区间,在此基础上对质量特性指标在各自约束条件下的满意解集进行定义并对约束放宽策略进行设计,最终通过指标相容性分析得到满足所有约束条件的相容性解集。通过对实际工业案例进行分析,表明该方法能有效减小模型不确定性的影响,在满意解集中选取的满意解与传统稳健解相比更加可靠。     

复杂装备精密产品Grey-PCE多质量特性稳健优化设计

为了解决柔顺复杂装备精密产品在不确定性结构参数情形下,其多质量特性波动与冲突的工程难题,提出一种灰色关联多项式混沌扩展(grey polynomial chaos expansion,Grey-PCE)稳健优化设计新方法来解决这一工程难题。该方法基于多项式混沌扩展方法,建立柔顺复杂装备精密产品多质量特性代理模型;在此基础上,采用6σ稳健优化设计建模方法,构建了柔顺复杂装备精密产品多质量特性PCE稳健优化设计模型,通过NSGA-Ⅱ算法获得多质量特性解集;并采用接近度灰色关联分析法对多质量特性解集排序分析,获取了最佳稳健设计方案;最后,柔顺复杂装备精密产品算例验证了所提出方法的有效性和稳健性。     

考虑响应共变特性的多响应稳健参数设计

针对响应共变特性的稳健参数设计问题,在多任务高斯过程(multi-task Gaussian processes,MTGP)建模框架下,结合质量损失函数和考虑响应不确定性的优化函数构建了一个考虑输出响应不确定性的MTGP(uncertainty of MTGP,UNMTGP)优化模型。首先,利用MTGP模型拟合实验数据,构建考虑响应间共变特性对优化结果影响的多元高斯模型。其次,提出考虑输出响应不确定性的优化目标函数,构建多响应稳健优化模型。最后,结合全局优化方法,获得最优参数设计。此外,结合真实案例,利用质量损失函数的相关评价指标,论证所提方法的有效性。结果表明,所提方法考虑了响应共变特性和输出响应不确定性对优化结果的影响,有效改善了模型的预测质量,提升了输出响应的稳健性。     

复杂制造系统中波动源的探测和分离

造成产品质量缺陷的根本原因是波动 ,而减小制造系统波动的先决条件是确定其波动源。首先 ,本文根据制造系统中的相关矩阵构造了相应的赋权网络 ,依据网络和最大支撑树的聚类准则对制造系统中的各个过程进行分类。在此基础上 ,利用残差分析技术 ,确定并分离出制造系统的主要波动源 ,从而减少了系统波动 ,实施了稳健设计。     

多元条件高阶矩波动性建模

类似于二阶矩风险(方差风险)的时变性,高阶矩风险也具有时变性.同时,为讨论多个市场或多个金融资产对应高阶矩风险之间的关系,需要建立多元条件高阶矩波动模型.提出了多元GARCHSK模型并给出其向量表达,用独立成分分解技术来解决多元GARCHSK建模中的“维数灾难”问题,给出多元条件高阶矩波动率的估计方法.最后,利用该模型对我国股市4个主要股指的高阶矩风险进行了动态描述.     

多指标稳健设计质量特性的度量

本文首先建立了多指标稳健设计的一般模型，然后在信息论的基础上，引入了多指标质量的整体波动动的度量方法，最后，指出了进一步研究的工作。     

Robust dissipative filtering for continuous-time polytopic uncertain neutral systems

This article is concerned with the problem of robust dissipative filtering for continuous-time polytopic uncertain neutral systems. The main purpose is to obtain a stable and proper linear filter such that the filtering error system is strictly dissipative. A new criterion for the dissipativity of neutral systems is first provided in terms of linear matrix inequalities (LMI). Then, an LMI sufficient condition for the existence of a robust filter is established and a design procedure is proposed for this type of systems. Two numerical examples are given. One illustrates the less conservativeness of the proposed criterion; the other demonstrates the validity of the filtering design procedure.     

时间滞后系统鲁棒控制方法及在飞控中的应用

给出了一种时间滞后系统的鲁棒控制方法。通过对系统鲁棒稳定性条件不等式的等价变形，得到了该不等式可解的条件并且大大简化了不等式；从而得到了包含复极点的时间滞后系统的鲁棒稳定性判据。针对系统具有多个时间滞后问题，运用系统单个滞后的鲁棒稳定性不等式判据，给出了包含复极点的简明鲁棒稳定性判别式。该方法接近于普通的状态反馈设计，便于工程实现。飞行器控制设计的仿真计算结果表明，采用新方法可以得到满意的设计结果。     

考虑偏度特征的动态多响应稳健参数设计与优化

研究了具有动态特性的多响应稳健参数设计问题,分析了响应变量往往具有偏度特征的情况,提出了基于多元偏正态分布与响应曲面法相结合的动态多响应稳健优化模型,该模型不仅考虑了动态多响应之间的相关性,而且也考虑了尺度与偏度对动态多响应系统最优性与稳健性的影响。首先,利用非参数检验方法判断在信号因子不同水平下的各响应变量所服从的分布类型;其次,通过构建各响应变量在信号因子不同水平下的联合位置,尺度与偏度的响应曲面模型,进而建立基于多元偏正态分布的期望损失函数;然后,利用混合遗传算法对所构建的综合期望损失函数进行全局优化求解;最后,通过对具体的工业实例进行分析研究,结果表明本文所提出的方法能够有效地解决具有偏度特征的动态多响应稳健参数设计问题。     

Design of PID controller with incomplete derivation based on differential evolution algorithm

To determine the optimal or near optimal parameters of PID controller with incomplete derivation, a novel design method based on differential evolution （DE） algorithm is presented. The controller is called DE-PID controller. To overcome the disadvantages of the integral performance criteria in the frequency domain such as IAE, ISE, and ITSE, a new performance criterion in the time domain is proposed. The optimization procedures employing the DE algorithm to search the optimal or near optimal PID controller parameters of a control system are demonstrated in detail. Three typical control systems are chosen to test and evaluate the adaptation and robustness of the proposed DE-PID controller. The simulation results show that the proposed approach has superior features of easy implementation, stable convergence characteristic, and good computational efficiency. Compared with the ZN, GA, and ASA, the proposed design method is indeed more efficient and robust in improving the step response of a control system.     

参数不确定系统鲁棒镇定控制器设计的鲁棒可靠性方法

用区间变量描述系统参数的不确定性,从可靠性角度研究不确定系统的稳定鲁棒性设计问题。基于二次稳定性准则,提出了参数不确定系统鲁棒镇定控制器设计的鲁棒可靠性新方法。依据该法设计的控制系统可满足稳定性意义上的鲁棒可靠性要求,并给出保证系统稳定性所要求的基本参数的最大鲁棒界限。所给公式完全基于线性矩阵不等式(LMI)方法,求解方便。适用于不确定参数的摄动范围准确已知和未知等情况。对实际算例的设计和模拟结果与现有结果的比较研究表明了在传统的控制器设计中,保守性的增加并不意味着可靠性的增加。从而也说明了所提方法是实用、有效和可行的。     

基于高斯过程模型的多响应稳健参数设计

针对高维试验数据的稳健参数设计问题, 在高斯过程(Gaussian process, GP)的建模框架下, 采用部分平行的GP(parallel partial GP, PPGP)模型来构建试验因子与多质量特性之间的响应曲面, 在此基础上运用多元质量损失函数作为优化指标来获得可控因子的最佳参数设计值。并且以一个经典仿真算例和两个实际案例验证了所提方法的有效性和优劣性。研究结果表明,与独立建模的单变量GP模型或Kriging模型比较而言, 所提方法不仅能够有效地处理高维试验数据的建模与参数优化问题, 而且能够获得更为稳健的优化结果, 运行效率更高。     

卫星通信下行链路鲁棒安全波束成形设计

针对多波束卫星通信系统下行链路存在多个窃听者的场景, 在仅已知窃听者大概位置的条件下, 提出了两种鲁棒安全波束成形(beamforming, BF)方案。一种是基于卫星总发射功率受限条件下的系统安全速率最大化准则, 提出了基于广义瑞利商的鲁棒BF方案, 得到了BF权矢量的解析解。另一种是基于安全速率和卫星总发射功率约束下的安全能效最大化准则, 提出了一种分式规划、罚函数以及凸差(difference of convex, DC)规划理论相结合的嵌套迭代算法, 完成鲁棒BF设计。仿真结果表明, 跟传统的非鲁棒BF方案相比, 所提出的两种鲁棒BF方案能够获得更好的安全性能。     

POPOV METHOD FOR ROBUST ANALYSIS AND ROBUST SYNTHESIS OF MIMO LINEAR SYSTEMS WITH MRAMETRIC UNCERTAINTIES

ＰＯＰＯＶＭＥＴＨＯＤＦＯＲＲＯＢＵＳＴＡＮＡＬＹＳＩＳＡＮＤＲＯＢＵＳＴＳＹＮＴＨＥＳＩＳＯＦＭＩＭＯＬＩＮＥＡＲＳＹＳＴＥＭＳＷＩＴＨＭＲＡＭＥＴＲＩＣＵＮＣＥＲＴＡＩＮＴＩＥＳ￥ＨＵＡＮＧＹｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｙｓｔｅｍｓＳｃｉｅｎｃｅ...     

IMPROVED ROBUST H-INFINITY ESTIMATION FOR UNCERTAIN CONTINUOUS-TIME SYSTEMS

The design of full-order robust estimators is investigated for continuous-time polytopic uncertain systems. The main purpose is to obtain a stable linear estimator such that the estimation error system remains robustly stable with a prescribed H∞ attenuation level. Firstly, a simple alternative proof is given for an improved LMI representation of H∞ performance proposed recently. Based on the performance criterion which keeps the Lyapunov matrix out of the product of the system dynamic matrices, a sufficient condition for the existence of the robust estimator is provided in terms of linear matrix inequalities. It is shown that the proposed design strategy allows the use of parameterdependent Lyapunov functions and hence it is less conservative than the earlier results. A numerical example is employed to illustrate the feasibility and advantage of the proposed design.