广义频率响应函数的鲁棒建模新方法

针对基于非线性谱分析的故障诊断技术的需要,研究了非线性系统的广义频率响应函数的鲁棒在线建模方 法。首先将次元分析算法应用于Volterra级数模型的辨识,并通过对此算法的修正,得到了一种改进的Volterra系统的鲁 棒辨识算法。对其鲁棒性能进行的分析表明,改进算法的鲁棒抗噪性能被明显提高。在此基础上,提出了一种广义频率响 应函数的两步鲁棒建模新方法。仿真实验表明,该方法具有良好的鲁棒收敛性能,能够有效解决GFRF的在线建模问题。     

极端环境下光学红外望远镜伺服系统模型预测

在极端环境下光学红外望远镜伺服系统建模的实际工作过程中,实测的望远镜状态数据经常包含有各种噪声。为了减小噪声对模型辨识精度的影响,提出了一种基于带有控制的非线性动力学稀疏辨识（Spark Identification of Nonlinear Dynamics with Control, SINDYc）算法的稀疏辨识方法。针对望远镜伺服系统,对SINDYc算法进行了理论分析和数值模拟,对比了在不同的噪声水平下,望远镜伺服系统预测模型的状态变量曲线,并拟合了不同噪声水平下辨识模型的决定系数曲线。基于南极望远镜实验平台,设计了正弦和方波信号作为激励信号进行模型辨识实验,对SINDYc算法的建模准确性进行了实验验证。数值模拟模型的预测输出结果显示:SINDYc算法在20%噪声水平以下时,模型辨识精度在0.99以上;在10%噪声水平以下时,状态变化跟随最大偏差值在信号幅值的5%以内。辨识实验数据表明,在两种不同信号激励下望远镜伺服系统模型预测的辨识精度分别为0.9857与0.9952,证实了基于SINDYc算法的稀疏辨识方法的有效性和准确性。该方法辨识出的系统模型可以为未来的南极大口径光学红外望远镜控制系统的分析及控制器设计提供很好的分析模型。     

MIMO非线性系统的多模型建模方法

针对实际工业过程中多变量系统存在着非线性、工况范围广的特点,本文提出了一种新的多模型建模方法.首先对系统调度变量进行满意模糊c均值聚类,在此基础上采用基于加权性能指标的多模型辨识算法辨识多模型系统,得到的模型在全局拟合与局部特性之间取得良好的权衡,同时能得到每个局部模型的适用域.以典型pH中和过程为对象,采用上述建模方法建立其系统多模型,仿真结果验证了该建模方法的有效性.     

基于分数阶LMS的AEM系统次级通道辨识

利用分数阶算法对经典LMS进行改进，并对发动机主动悬置系统的次级通道开展辨识，完成了不同分数阶次下的辨识试验，与经典LMS算法的辨识结果进行了对比，最后进行了振动主动控制试验。结果表明：在保证AEM系统振动主动控制效果的前提下，分数阶LMS相比于经典LMS具有更快的收敛速度，能改善算法的控制精度等优势。     

基于区间二型T S模糊系统的压电迟滞特性建模

为了辨识压电驱动器中固有的迟滞特性,提出了一种基于区间二型Takagi Sugeno(T S)模糊系统的建模方案。首先,引用垂直距离公式替换传统的误差计算公式,使聚类算法与所辨识的超平面结果直接相关联,并提出了改进的区间二型模糊C回归模型(FCRM)聚类算法用于模糊空间的划分,提高了区间划分精度。其次,针对超球型高斯隶属度函数与超平面型聚类算法结构不匹配的问题,引入了与超平面相匹配的超平面隶属度函数完成模糊前件参数的辨识,并利用最小二乘法完成模糊后件参数的辨识。最后,利用上述方案完成了压电驱动器迟滞特性的建模。实验结果证明该方案是有效的。     

倾斜镜系统动态耦合数学模型的建立方法

主要探究了在传感器采样频率较高(如高速相机、位置传感器)、倾斜镜动态特性不可忽略的情况下,如何基于实验数据建立开环倾斜镜系统的动态耦合数学模型的问题。分析了系统的动态特性以及输入与输出之间的耦合,提出了基于倾斜镜系统的输入输出数据、采用子空间辨识算法建立倾斜镜系统动态耦合数学模型的方法,并通过实验评估了模型的准确性和建模方法的可行性。实验结果显示,通过该方法所建立的倾斜镜动态耦合模型的VAF值达到95%,模型准确性相比传统的静态模型有了很大提高,验证了建模方法的可行性。研究成果可用于闭环倾斜镜系统优化反馈控制器的设计,提高系统对于光束偏移矫正的性能。     

无人动力伞9自由度建模及模型辨识研究

对具有独特飞行特性的无人动力伞进行了研究,建立了无人动力伞9自由度非线性动力学模型。针对无人动力伞飞行特性具有的不确定性、非线性和复杂性特点,研究了基于观测器/卡尔曼滤波辨识算法和直接状态空间模型辨识算法。根据系统的飞行数据,辨识得到系统的纵向状态空间模型,分析了2种算法的辨识速度和辨识精度。辨识模型的仿真结果表明了辨识算法的可行性和有效性。     

基于TEM系统的回波处理技术应用

为了提高瞬变电磁系统回波辨识,设计一种新型的波形相似度算法,对接收到的瞬变电磁系统回波数据进行分析处理。针对因各种干扰因素采样到的回波数据变得难以区分、辨识,传统的回波处理方法效果不理想的情况,从空间向量的角度出发,将采样点作为评价指标,利用熵权法设置指标权重,综合各个评价指标,提出一种新型的波形相似度算法。通过大量数据实验分析,该算法在回波辨识方面取得了不错的效果,对部分厚度的辨识准确度达到了90%,具有较好的实用价值。     

改进的PSO算法在非线性模型参数辨识中的应用

参数辨识是过程建模的基础,对于参数辨识问题提出了许多不同的方法.针对传统模型参数辩识方法和遗传算法用于模型参数辨识时的缺点,提出一种基于微粒群优化(PSO)算法的模型参数辨识方法,利用PSO算法的强大优化能力,通过对算法的改进,将过程模型的每个参数作为微粒群体中的一个微粒,利用微粒群体在参数空间进行高效并行的搜索,以获得过程模型的最佳参数值,并将其用于对非线性系统模型的参数辨识,可有效提高参数辨识的精度和效率.该方法应用到实际例子中,获得了满意的辨识精度和效率,得到较为精确的过程模型,模型输出与实际输出基本一致,仿真结果令人满意.实例仿真结果表明,微粒群算法为非线性系统模型参数辨识提供了一种有效的途径.     

基于多种群遗传神经网络的非线性系统辨识

提高非线性系统的辨识精度,本文提出利用多种群遗传算法对BP神经网络权值进行优化,并将该算法用于非线性系统辨识中,取得了良好的效果。实验证明,与单纯采用BP神经网络辨识方法相比,本文方法对非线性系统有更强的辨识能力。     

一种换能器频率跟踪与振幅稳定方法的研究

针对超声波换能器工作过程中换能器的谐振频率漂移及其振幅不稳定问题,对一种同时实现振幅稳定和频率跟踪的方法进行了研究。通过正交相关法对换能器匹配网络的复阻抗幅值与相位进行分析。通过比例-积分-微分(PID)控制算法对超声波发生器输出电压的频率和幅值进行调节,从而实现换能器频率的跟踪和振幅稳定。对频率28kHz的换能器进行了实验,实验表明,正交相关法和PID控制算法的结合能实现换能器的谐振频率跟踪和振幅稳定。     

基于快速反射镜的模糊自适应PID控制算法研究

针对机载平台在振动、扰动和快速机动条件下光电系统高精度稳定指向的需求,开展宽频带视轴稳定技术的相关研究,并针对该稳定系统的核心—快速反射镜,提出一种改进型的模糊自适应PID控制算法。该算法在经典PID控制算法基础上,引入模糊设计思想和参数自整定方法,解决了复杂工作环境下控制系统数学模型不易获取、控制参数时变等因素对稳定系统的影响,为保证远距离机载光电载荷的高精度目标定位及目标瞄准提供技术支撑。仿真结果表明,该控制算法相比经典PID控制具有响应速度快、稳态性能好、抗干扰能力强等优点,具有良好的控制效果。     

基于模态准小波的密频模态参数识别

基于Morlet小波连续变换的模态参数识别算法在故障识别和多模态参数提取中起到了重要作用,然而在密频情况下,Morlet小波连续变换尺度图上模态极值线相互混叠严重,难以有效分离模态。本文提出一种新型的模态准小波函数,运用连续小波变换理论,推导和证明了模态准小波的连续变换可以有效分离密频模态,并给出了固有频率和阻尼系数的识别公式与整体识别算法。文章针对新型的模态准小波进行了大量的仿真实验,证实了该小波在密频模态分离与参数识别方面的优越性,为密频模态参数提取提供新的思路与手段。     

基于希尔伯特振动分解和卷积神经网络的融合特征心电识别算法

在信息高速发展的当代社会,5G技术的问世将极大地助力社会经济和信息化发展,而隐私安全和信息安全愈发得到重视,因此公众会对身份的识别技术提出了更高要求。然而,传统基于密码、ID卡以及新型的基于人脸和指纹的识别方法存在易丢失、遗忘和窃取或易于伪造和获取复制等问题而存在极大的安全隐患。为提高身份识别的可靠性和准确率,提出了基于希尔伯特振动分解和卷积神经网络的融合特征心电图信号识别算法。首先采用基于重叠组收缩阈值算法和平移不变的消噪算法对含噪心电信号去噪,其次利用盲源分割技术将心电信号分割成固定时长的心电片段,再次采用基于希尔伯特振动分解的时频分析方法获得心电信号的时频表示图,通过提出的心电残差卷积神经网络对时频表示图实现特征提取和降维,最后通过Softmax分类器实现分类和识别。以Physionet数据库的ECG-ID数据集验证提出算法的性能,采用10折交叉验证法得到平均识别率为99.08%。结果表明,提出的心电识别算法具有高效的识别性能和良好的应用前景。     

Over-determined Fx-Newton algorithm for active control of low-frequency sinusoids in the vibration and noise radiated by a cylindrical shell

An over-determined multi-channel Fx-Newton algorithm is proposed for active control of structural vibration. The theoretical principle of this algorithm is first derived in the frequency domain and the implementation of the algorithm is then introduced in the time domain. Analytical results show that the rate of convergence of this algorithm is close to that of the Fx-Newton algorithm, and faster than that of the Fx-LMS algorithm. Experiments are also conducted on a raft mounted in a cylindrical shell to test the effects of active-passive vibration isolation with the Fx-Newton algorithm and the proposed over-determined Fx-Newton algorithm. The effects of attenuation of both algorithms are also evaluated on the sinusoids in the radiated noise. The results reveal that at some frequencies where the sinusoids are not suppressed by the Fx-Newton algorithm, the over-determined Fx-Newton algorithm, however, can effectively suppress their presence both in the vibration of the base plate and in the normal vibration of the cylindrical shell. Hence the over-determined Fx-Newton algorithm has excellent effect of global vibration control, and can well attenuate the sinusoids in the noise radiated by the cylindrical shell.     

压电悬臂梁振动控制系统联合仿真与实验研究

针对传统的悬臂梁振动抑制系统建立动力学方程的复杂性和精确性不高等缺点,该文提出利用多物理场耦合仿真软件搭建悬臂梁系统作为被控对象,通过设计比例、积分、微分(PID)算法在Simulink中建立控制器模型,对悬臂结构进行振动控制联合仿真。由于结构具有未知性,因而传统控制器PID参数的选取常需根据经验进行试凑来确定。通过提出遗传算法优化PID参数的模型,从而实现参数在线优化实时控制压电悬臂梁振动,仿真和实验均验证了该模型的有效性。此外还通过改变压电执行器在悬臂梁不同应力处的位置进行了振动抑制的仿真与实验。结果表明,该算法模型具有很好的鲁棒性,在不同位置处均可获得最佳的PID整定参数,实现振动抑制最佳效果。     

A single-step automatic tuning algorithm for the delayed resonatorvibration absorber

The delayed resonator (DR) is an active vibration control approach where a passive mass-spring-damper arrangement is converted into an undamped real-time tunable dynamic absorber using partial state feedback with time delay. In the presented work, robustness of the control strategy against fluctuations in the structural parameters of the controlled system is addressed. A single-step automatic tuning algorithm based on online parameter identification is developed as a means of increasing robustness against uncertainties and variations in the mechanical properties of the absorber arrangement. The tuning process is completed within the absorber section of the controlled system with no external information from the primary structure. Implementation of the algorithm is illustrated by a numerical example, and demonstrated experimentally on a clamped-clamped flexible beam     

低源流量Delta掺杂p型GaN外延薄膜的研究

卫星平台的振动是降低光通信链路可靠性的一个重要因素。提出在精跟踪系统中采用自适应逆控制方案来抑制卫星平台振动的影响, 从而实现对目标光通信终端的稳定跟踪。采用对象的自适应逆作为控制器来控制快速反射镜偏转, 以保证系统的动态响应品质; 采用自适应逆控制中的自适应扰动消除系统来抑制卫星平台的振动。实现了对象控制和扰动消除分开进行且不相互影响。仿真结果表明该控制律有效地实现了对输入的跟踪, 且能较好地抑制扰动。     

两种新型压电作动器在振动控制中的应用研究

对弓型压电片作动器(APA)和Π型压电堆作动器(PISA)两种新型压电作动器在振动控制中的应用进行了研究,并给出了两作动器的输出作动弯矩与驱动电压的关系式.将它们应用于一垂尾模型的第1阶弯曲(一弯)和第1阶扭转(一扭)模态响应控制中,建立了该压电主动振动控制系统的状态空间模型,采用二次最优控制(LQR)策略设计控制器,并进行了控制系统的闭环仿真.结果表明,APA在垂尾模型一弯一扭模态控制中的性能优于PISA.     

汽车传动系统熄火工况减振控制算法研究

车辆安装双质量飞轮(DMF)可改善正常行驶过程中舒适性，但会加剧汽车在熄火过程中传动系统的振动响应。针对该问题，以某型汽车为对象，基于安装双质量飞轮后汽车传动系统的特性，提出了相应的减振控制算法并进行了试验验证。通过不同试验方案及试验结果对比，提出了在汽车熄火时刻，通过ECU控制逻辑关闭进气节流(TVA)阀和废气再循环(EGR)阀，并适当延迟断油时刻的控制算法。该算法使传动系统穿越共振转速区的时间缩短了50%，大幅改善了汽车传动系统的熄火振动。