信息化陆战场多传感器系统可靠性模型

信息化陆战场上,多个传感平台(装备)综合集成为多传感器系统以实施信息收集与融合,故需要对其可靠性模型问题进行探讨。采用将战术任务转化为技术体系结构的方法,从系统及其组成部分的工作原理和功能关系出发,提出了多传感器系统的作战体系结构和功能体系结构,并在故障描述的基础上,建立了其可靠性框图与可靠性数学模型。对多传感器系统进行的可靠性预计与分配,表明该可靠性模型可以应用于可靠性研究、分析和设计中。     

复杂作用关系过程的区域显著性实验设计及全局建模方法

针对参数与质量特性之间作用关系复杂过程的参数优化,提出一种基于质量特性变化显著程度的序贯设计及全局建模方法. 首先以均匀设计为基础, 将其拆分形成一系列的设计点集和添加点集; 其次利用初始设计点集建立过程的支持向量回归(SVR)模型, 并对建模样本点进行Ward聚类, 由此将可行域划分成若干子区域, 并以各子区域支持向量的比率反映该子区域质量特性变化的显著程度; 而后以欧氏距离为判别依据, 将添加点集中的实验点划分至合适的子区域, 根据"子区域间区别对待, 子区域内均匀分散"的原则, 调整各子区域内添加实验点的数目, 在支持向量率较高的子区域添加较多实验点; 上述步骤迭代进行直至满足终止准则, 再拟合过程最终的SVR模型. 仿真与实证研究表明, 与基于"均匀分散"原则的传统均匀设计和超拉丁方抽样相比, 所提方法的实验设计效率与模型性能均有较大提高: 实验点可以有针对性地集中分布于质量特性变化较为显著的子区域, 模型预测误差降低了29.8%以上, 而且能够以较小的样本量发现过程的多个极值, 得到更优的参数优化结果.     

基于陀螺测量信息的航天器突变参数识别方法

利用速率陀螺的测量信息研究了航天器质量特性参数突变的识别问题。基于物理学原理建立了航天器转动和速率陀螺的数学模型;对航天器的结构布局进行分析,提出了辨识策略和算法;利用条件数和奇异值分解理论对测量矩阵进行分析,观察突变参数的可辨识性及可辨识度;以某航天器为例,就其质量特性的可辨识性及可辨识度进行数值分析,并进行在轨辨识仿真。结果表明,当航天器参数突变后,按照所提的策略,其质量和质心位置可以辨识,且质心位置的可辨识度高于质量。     

拓扑等价Lorenz系统混沌同步的线性反馈控制

改变Lorenz系统中的非线性函数得到变形Lorenz系统,利用Hartman-Grobman线性化定理证明二系统是拓扑等价的混沌系统。采用线性反馈控制方法实现了两个拓扑等价系统之间的混沌同步。根据Lyapunov稳定性理论,得到了线性反馈控制增益的取值范围。设计了实现两个拓扑等价Lorenz系统线性反馈混沌同步的实验电路,并通过实验对理论分析进行验证。提出利用拓扑等价系统之间混沌同步进行保密通讯的方法。与传统的保密通讯方法相比,该方法具有更好的保密性能。     

基于神经网络的假设检验故障诊断算法研究

传统的χ2检验法通过比较先验信息与量测信息进行故障检测,当先验信息所依赖的模型出现错误时将无法进行有效的故障检测和故障隔离。提出利用神经网络的方法结合χ2检验法进行故障诊断,训练神经网络来跟踪系统模型,则正确的先验信息保存在训练好的神经网络中,系统模型输出与网络模型输出之差作为故障诊断的依据。针对INS/GPS组合导航系统进行算法仿真,该算法能够快速、准确地判断系统故障源,通过故障隔离和系统重构,使系统在故障情况下依然保持正常工作。     

空天飞行器再入姿态模糊切换多模型控制

针对多模型切换控制在切换边界处的不平滑性,提出了一种模糊切换多模型控制。将其输入空间划分为若干个模糊区域以使区域边界模糊化,在各区域内设计局部T-S模型和控制器。根据所选定的变量将相应的区域控制器切换为全局控制器,由于控制器切换是在模糊了的区域边界处进行的,故保证了切换过程中系统状态轨迹的平滑性。利用该控制方案为空天飞行器设计了再入姿态飞行控制系统,高超声速飞行条件下的仿真实验证明了方法的有效性。     

模糊约定时间车辆路径问题及其蚂蚁算法求解

模糊约定时间车辆路径问题是基于模糊预约时间,体现顾客偏好的一种车辆路径问题.建立了该问题的数学模型,针对其多目标性质,对几个目标分别给以权系数进行线性加权.在蚂蚁算法思想基础上,设计了用于求解该问题的改进型算法,并计算了Solomon问题库中的实例.经过大量数据测试,分析了蚂蚁算法中各参数以及各目标权系数的不同取值组合对结果的影响,获得了较好的结果.     

基于KLD采样的自适应UPF非线性状态估计方法

针对标准UPF算法存在的计算量大、实时性差的问题,设计了一种利用KLD采样在线实时改变粒子个数的自适应UPF算法.该算法的核心思想是利用KLD采样原理,根据预测粒子在状态空间中的分布情况来在线实时的确定下一次滤波迭代所需的粒子个数,减少对滤波算法没有帮助的粒子,仅保留保证滤波估计精度所需的最少粒子个数,从而有效减小算法的运算量,提高算法的实时处理能力.最后,将自适应UPF算法与粒子滤波、标准UPF算法进行了仿真比较,仿真结果表明在保持高精度估计能力的同时,自适应UPF算法比标准UPF算法具有更好的实时性,是解决非线性非高斯系统状态估计问题的一种有效方法.     

一类串级不确定非线性系统的最优滑模控制器设计

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法。该方法采用两环控制结构，外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制，用以产生最优滑模面。内环控制器设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感。同时提出了两种求解依赖于状态的Riccati方程的方法，所设计的最优滑模控制器能使串级不确定系统具有鲁棒稳定性。最后通过一个仿真算例，验证了该控制方法的有效性。     

面向多极值质量特性的全局式序贯性实验设计方法

针对多极值质量特性的全局性建模和参数优化问题, 为降低实验设计样本量, 提高模型预测性能, 提出一种全局式序贯性设计方法. 首先在一定的初始实验设计方式下, 建立过程粗略的SVR模型; 而后根据模型中支持向量的分布, 在支持向量样本各维度的45度角或轴向方向同步地增加实验点, 再拟合过程新的SVR模型; 如此迭代进行, 当模型精度达到要求或样本量达到上限时终止序贯性设计. 仿真与实证研究表明, 该方法能够在可行域全局的范围内将实验点合理地分配在质量特性的多个极值附近, 避免了传统的单路径式序贯性设计只能发现单个极值的不足, 充分提高了实验效率; 与均匀空间网格设计、 拉丁超立方设计和均匀设计相比, 在样本量接近的情况下, 基于全局式序贯性设计的SVR 模型的预测均方误差至少降低了30%; 而在预测误差较为接近的情况下, 全局式序贯性设计的样本量至少降低了12%.