时变非线性分布参数控制系统的小波辨识算法

基于正交函数逼近理论,在Haar小波正交规范基的基础上,总结并推导出了其积分运算矩阵、微分运算矩阵、乘积运算矩阵及其运算性质,并应用于一类时变非线性分布参数系统的辨识.借助于正交小波函数逼近方法对分布参数系统进行辨识,经正交小波逼近变换转化为代数矩阵方程,因此该方法可以不考虑初始条件和边界条件,较其他辨识方法要简单得多.该算法简单、计算量小、简化了分布参数系统辨识的求解过程,应用在分布参数系统辨识中不失为一种有效的分析方法.     

基于小波算法的二阶线性定常分布参数系统的辨识

本文基于正交函数逼近方法,借助于小波变换,并利用其运算矩阵及其运算性质,研究了分布参数系统的辨识问题。将Haar小波正交基应用于分布参数系统的辨识中,经正交小波逼近变换,将原偏微分描述的分布参数系统转化为代数矩阵方程,并且,考虑了初始条件和边界条件,获得了算法简单、计算方便、具有较高精度的辨识算法,简化了分布参数系统辨识的求解过程,应用在分布参数系统辨识中不失为一种有效的分析方法。仿真实例表明了本文所提出的算法的有效性。     

分布式反应器模型的小波逼近辨识方法

小波变换作为一种有效的函数逼近工具,为其应用于分布参数系统的逼近提供了理论根据.以一大类复杂化学反应器分布参数模型为研究对象,采用Hear正交小波函数逼近非线性分布参数模型,然后采用多变量最小二乘递推辨识算法求解集总化的多变量状态空间模型参数.不仅考虑实际过程中状态量、控制量或变参数的乘积非线性特征.而且将反应过程的传质系数当作空同变参数进行辨识,为此,提出了一种便于逼近计算的新的Haar小波运算矩阵--平方积分运算矩阵,并得到了计算通式.通过仿真实例说明了通过提高Haar小波逼近阶数可极大地改善辨识效果.同时运用变尺度分段逼近方法,以较低的阶数较好地逼近平稳过程,说明了该方法的有效性.     

基于小波变换的线性定常分布参数系统最优逼近控制

借助于正交函数逼近方法研究了线性定常分布参数系统的最优控制问题,将Haar小波正交基应用于分布参数系统的最优控制,获得了性能较好的最优控制逼近算法.仿真实例说明了算法的有效性.     

一阶线性定常分布参数系统的小波预测控制

研究了离散时间分布参数系统的预测控制问题，对一阶线性分布参数系统用正交小波基进行了逼近，将Haar正交小波应用于一阶线性定常系统的预测控制研究。应用小波分析，在DPS预测控制方面找到了一条新途径。仿真实例说明了所提出的算法的有效性。     

基于小波变换的二阶线性分布参数系统预测控制

分布参数系统由于其复杂性,控制系统设计一直是控制理论的难点.寻求解决分布参数系统控制的新思路,本文提出了基于正交小波变换的线性离散时间分布参数系统预测控制概念,应用正交小波变换将二阶线性分布参数系统预测控制命题变换为集总参数系统预测控制问题,并设计预测控制器,将控制律进行反演获得原系统的具有分布特性的控制律.仿真研究表明,本文提出的分布参数系统预测控制算法取得了理想的控制效果,对系统模型失配和扰动具有较好的鲁棒性,验证了算法的有效性.     

基于正交函数的立式淬火炉控制系统参数辨识

大型立式淬火炉体积庞大,工况复杂,炉内温度分布呈本征非均匀性.为了获得温度控制高精度和高均匀性提出参数辨识算法,包括求解正交函数正、反向积分运算矩阵,以块脉冲函数为基函数利用正交函数变换将由偏微分方程描述的分布参数系统模型转化为最小二乘形式的代数方程.辨识过程中考虑了大型立式淬火炉温度分布参数系统模型边界条件和初始条件的影响,提高了参数辨识精度,算法计算量小且保持了系统的空间分布特性.     

基于微分算子小波显式表示的分布参数系统最优逼近控制

基于微分算子在紧支撑正交小波基下的精确显式表示，给出了一种分布参数系统最优控制的逼近计算方法．将微分算子投影到小波空间，利用其矩阵表示形式，将分布参数系统的最优控制转化为集中参数系统最优控制问题．该方法不需要为边界条件重新构造基函数，在将偏微分方程转化为其常微分方程近似形式的过程中，不需要考虑边界条件的影响，因此计算方便、适用范围广，同时具有很高的精度和计算效率,可以对计算误差进行预测．利用该方法进行了基于Daubechies (db1)小波的仿真计算，并对计算结果进行了验证．     

基于小波逼近变换的非线性分布参数系统辨识

利用Haar小波正交规范基的微分运算矩阵及其运算性质,将描述一类非线性分布参数系统的偏微分方程转化为代数矩阵方程,结合最小二乘法,确定出待辨识的系统参数,避免了对偏微分方程进行多重积分运算的繁琐;并且,可以不考虑初始条件和边界条件,较其他采用积分运算矩阵的辨识方法要简单得多,简化了分布参数系统辨识的求解过程。该方法简单,计算量小,辨识精度高。仿真结果表明了该算法应用在非线性分布参数系统辨识中的有效性。     

基于Chebyshev小波的分布参数系统辨识

工程实际和社会系统中广泛存在着分布参数系统,因而研究分布参数系统的辨识与控制具有重要意义.但由于其复杂性,对分布参数系统的辨识研究十分困难.借助于Chebyshev多项式的逼近性质,以及小波的时频特性,构造了Chebyshev小波,并利用其积分运算矩阵,运用于分布参数系统的辨识,从而将一类分布参数系统的辨识问题转化为一般代数问题.并且考虑了初始条件和边界条件对辨识结果的影响,因此具有较好的适用性,仿真结果证实了该方法的有效性.     

基于Haar函数的分布参数系统辨识

借助于正交函数序列对分布参数系统进行辨识，是一种妊之有效的辨识方法。     

Hierarchical optimal control for distributed parameter systems via block pulse operator

This paper presents a development of the hierarchical optimal control for distributed parameter systems via block pulse operator. The proposed algorithm enables one to solve optimal control of distributed parameter systems with hierarchical structure and as a result, the resulting solutions are piecewise constant with minimal mean-square error, The algorithm is simple in form and computationally advantageous. An illustrative example shows the applicability of the proposed method in practice.     

A computational method for solving optimal control and parameter estimation of linear systems using Haar wavelets

In this article, a computational method based on Haar wavelet in time-domain for solving the problem of optimal control of the linear time invariant systems for any finite time interval is proposed. Haar wavelet integral operational matrix and the properties of Kronecker product are utilized to find the approximated optimal trajectory and optimal control law of the linear systems with respect to a quadratic cost function by solving only the linear algebraic equations. It is shown that parameter estimation of linear system can be done easily using the idea proposed. On the basis of Haar function properties, the results of the article, which include the time information, are illustrated in two examples.     

Distributed parameter system optimum control design via finite element discretization

The problem of designing an optimum distributed parameter system is considered. Fundamental concepts pertaining to the solution of optimum controls for distributed parameter systems by finite element methods are devised. It is demonstrated that methods can readily be applied to solve problems involving nonlinear Neumann boundary conditions.     

Optimal control of cylinder wakes via suction and blowing

A general method based on adjoint formulation is discussed for the optimal control of distributed parameter systems (including boundary parameter) which is especially suitable for large dimensional control problems. Strategies for efficient and robust implementation of the method are described. The method is applied to the problem of controlling vortex shedding behind a cylinder (through suction/blowing on the cylinder surface) governed by the unsteady two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations space discretized by finite-volume approximation with time-dependent boundary conditions. Three types of objective functions are considered, with regularization to circumvent ill-posedness. These objective functions involve integration over a space-time domain. The minimization of the cost function uses a quasi-Newton DFP method.A complete control of vortex shedding is demonstrated for Reynolds numbers up to 110. The optimal values of the suction/blowing parameters are found to be insensitive to initial conditions of the model when the time window of control is larger than the vortex shedding period, the inverse of the Strouhal frequency. Although this condition is necessary for robust control, it is observed that a shorter window of control may suffice to suppress vortex shedding.     

基于拟线性化和Haar 函数的最优控制问题的直接求解方法

针对有约束条件的非线性最优控制问题,提出一种基于拟线性化和Haar函数的数值求解方法.首先将最优控制问题转化为一系列的二次规划问题,并使用系数未知的Haar函数对问题中的状态变量进行近似;然后应用拟线性化法将原非线性最优控制问题转化为相应的一系列受限的二次最优控制问题进行求解;最后基于所提出的方法对2个受限非线性最优控制问题进行求解,并通过仿真结果表明了采用所提出的算法求解最优控制问题的有效性.