非均衡失效成本条件下的统计过程调整技术研究

为解决统计过程调整问题,建立了统计过程调整问题模型,采用公差设计和参数设计中的非均衡失效成本作为过程调整的评价指标,构建了过程方差参数未知和已知条件下的过程参数估计贝叶斯模型,进而构建了相应的质量特性值的预测模型.根据非均衡失效成本函数和质量特性值的预测模型,确定了过程每一步的最优控制目标,并根据控制目标完成过程调整.最后,在非均衡失效成本条件下,通过与格鲁布斯基本准则调整方法和马尔可夫链蒙特卡罗调整方法的对比,验证了本文中调整方法的性能优势.     

基于MCMC方法的随机加工时间研究

在分析随机作业调度问题特点的基础上,建立了随机加工时间统计模型及参数估计模型,在参数未知及参数已知的条件下,提出了基于马尔可夫链蒙特卡罗方法的随机加工时间统计技术,并通过吉布斯抽样实现了加工时间的参数估计。通过计算机仿真实验,验证了该方法的可行性及有效性,为随机作业调度提供更符合实际生产的数据支撑。     

孔、轴不等公差条件下的统计分组装配技术

分组适配率是分组装配中应关注的一个重要指标.对孔、轴公差等级不等条件下的公差带及分组调整提出实现方法,并讨论此种情形下的分组适配率预测及统计分组装配的公差及统计公差设计,这对提高装配精度和降低整个装配批生产过程的生产成本具有重要意义.过程能力指数Gp及偏移参数k对形成孔、轴配合尺寸的过程质量指标及分组适配率均有重要影响.利用统计公差实现统计分组装配技术,可以保证孔、轴公差等级不等条件下分组装配的预期适配率和配合精度.     

基于自适应技术的结构参数与输入同步反演

发展一种基于遗传优化算法的自适应追踪技术,结合输入未知条件下的二次误差平方和方法,利用事件中的加速度响应数据实现结构参数与输入的同步反演,判断并追踪结构损伤,包括损伤发生的时间、位置和程度。三自由度迟滞非线性系统数值仿真结果表明,该方法能够精确有效地追踪结构参数的变化,并同步反演结构的未知输入。此外,对三自由度基础隔振结构模型进行了多工况实验研究。结果表明,所发展方法能够实时有效地追踪结构时变物理参数、反演结构未知基底激励,进而精准地获取结构的损伤信息。     

基于设计参数估计的产品变型设计

针对定制产品变型设计中设计参数不完全的问题,提出了基于已有产品数据资源进行设计参数估计的变型设计方法.在该方法中,每一个产品的设计方案对应一组完全的设计参数,并记为一个向量,定制产品中未知的设计参数可以根据已知设计参数和已有的产品数据资源,通过极大似然估计得到.通过运用期望最大化算法,简化了设计参数极大似然估计的运算,给出了运用期望最大化算法实现未知设计参数推断的迭代过程.设计了变型设计系统的框架结构,给出了变型设计的过程.最后,用一个实例对该方法进行了验证.     

乒乓球直径、圆度、硬度的视觉检测方法

在充分尊重乒乓球现行国家标准的前提下,提出了一种基于视觉检测的乒乓球直径、圆度及硬度一体化检测方法。首先,通过调整光照环境,使用40 mm量块对相机进行标定后,对静止和施压状态下的乒乓球进行拍摄;然后对图像进行二值化处理和轮廓提取,并用最小二乘法拟合圆心,计算直径、圆度和硬度。对已知参数数据和未知参数数据的乒乓球用提出的方法进行了测量并分析测量数据,结果表明,该方法能够提高乒乓球参数测量结果的准确性,为乒乓球的在线检测和参数一体化测量提供技术基础。     

四旋翼飞行器非线性轨迹跟踪控制

针对四旋翼飞行器在复杂飞行条件下速度不可测的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在外界未知干扰和模型参数不确定的情况,提出了一种基于扩张观测器的轨迹跟踪控制方法。该方法设计了积分型反步法跟踪控制器,以降低系统的稳态误差,并引入了状态扩张观测器,来估计系统未知速度信息,同时对干扰和模型参数不确定因素进行实时估计并给予补偿;最后,选取李雅普诺夫函数证明了该控制系统的稳定性。以Quanser公司的Qball2四旋翼飞行器为研究对象和飞行实验平台,对所设计的控制器进行验证。实验结果表明,本文所设计的基于扩张观测器的轨迹跟踪控制器,能够有效地估计轨迹跟踪控制过程中的未知速度信息,解决外界未知干扰和模型参数不确定的问题,增强对环境的适应能力,有效提高了飞行器对未知干扰的鲁棒性和轨迹跟踪控制的精确性。     

一种多姿态便携式履带机器人运动设计及分析

基于未知环境下对机器人运动性能的研究需要,提出了一种新型四自由度便携式履带机器人设计方案,应用模块化设计方法,该方案采用三段式运动结构,使机器人具有良好的路面自适应能力;通过对左右两段的主动配置后,机器人的越障高度、跨沟宽度、攀爬台阶等移动性能明显增强.对其结构组成、运动原理、运动特点进行了介绍及总结,并研究了机器人的运动过程,对其各项运动参数进行了详细的数值分析.     

产品开发过程的图示评审技术建模方法

为解决资源约束条件下的产品开发过程模型优化问题,提出了基于图示评审技术(GERT)的产品开发过程建模方法。该方法通过层次化工作分解,采用分层GERT网络描述产品开发过程,在过程时间参数计算的基础上,依照加权时间-资源优先的原则,调整存在资源冲突的平行活动。文中通过实例说明了该方法是建立并分析产品开发过程模型的一种有效途径。     

基于共轭梯度法的混沌系统参数辨识和同步

提出基于共轭梯度法和驱动响应同步思想的未知参数混沌系统的参数辨识和混沌同步新方法.该方法采用驱动系统的单变量驱动与其结构相同参数可调的响应系统,由于混沌对于参数的失配具有极度敏感性,参数不同的两个相同结构的混沌系统无法同步,因此通过调整响应系统参数使同步误差最小就可以实现混沌同步,同时得到驱动系统参数.本文通过共轭梯度方法搜索使同步误差极小的未知参数值,从而在获得待辨识参数的同时实现驱动系统与响应系统的同步.该方法不需要确知驱动系统的参数,不需要驱动系统的所有状态变量,参数收敛速度快.     

基于MCMC方法的电容成像图像重构算法

研究基于概率统计的电容成像图像重构算法,以马尔科夫随机场的方式给出介电常数分布的先验概率,利用电容成像(electrical capacitance tomography,ECT)线性模型得到似然函数,通过马尔科夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)方法对介电常数分布的后验概率密度进行采样,马尔科夫链的转移核利用Metropolis-Hastings方法得到,结合嵌套迭代提高计算效率。仿真结果表明,嵌套迭代-MCMC方法在正则化参数设置合适的条件下,可以得到较好的图像质量,基于MCMC方法图像重构算法为解决ECT图像重构问题提供一种新思路。     

Design of H(infinity) robust fault detection filter for linear uncertain time-delay systems

In this paper, the robust fault detection filter design problem for linear time-delay systems with both unknown inputs and parameter uncertainties is studied. Using a multiobjective optimization technique, a new performance index is introduced, which takes into account the robustness of the fault detection filter against disturbances and sensitivity to faults simultaneously. The reference residual model is then designed based on this performance index to formulate the robust fault detection filter design problem as an H(infinity) model-matching problem. By applying robust H(infinity) optimization control technique, the existence condition of the robust fault detection filter for linear time-delay systems with both unknown inputs and parameter uncertainties is presented in terms of linear matrix inequality formulation, independently of time delay. In order to detect the fault, an adaptive threshold which depends on the inputs is finally determined. An illustrative design example is used to demonstrate the validity of the proposed approach.     

Adaptive control of uncertain continuously stirred tank reactors with unknown actuator nonlinearities

Adaptive nonlinear control is investigated for continuously stirred tank reactor (CSTR) systems using neural networks. The CSTR plant under study belongs to a class of nonaffine nonlinear systems, and contains an unknown parameter that enters the model nonlinearly. Using adaptive backstepping and neural network (NN) approximation techniques, an alternative adaptive NN controller is developed that achieves asymptotic output tracking control. A novel integral-type Lyapunov function, which includes both system states and control input as its arguments, is constructed to solve the difficulty associated with the nonaffine control problem. Numerical simulation is performed to show the feasibility of the proposed approach for chemical process control.     

基于MCMC粒子滤波的GPS接收机自主完好性监测算法研究

提出将马尔可夫蒙特卡罗方法与标准的粒子滤波算法有机结合应用于接收机自主完好性监测(RAIM)中.通过状态观测概率密度似然比方法建立一致性检验统计量进行卫星故障的检测与隔离.对算法进行了数学建模,描述了算法的流程.通过实测数据验证,结果表明,该方法在非高斯测量噪声情况下可以对状态进行精确的估计,成功检测和隔离故障卫星,克服了卡尔曼滤波的RAIM算法在处理非高斯测量噪声时性能下降的问题,从而验证了MCMC粒子滤波在接收机自主完好性监测中的有效性.     

新一代GPS标准中非理想表面模型的建模方法

本文重点研究在新一代产品几何技术规范标准下如何将非理想表面模型以离散数学的方法表达出来。利用马尔科夫链蒙特卡洛仿真技术(MCMC)和基于主成分分析(PCA)的全局建模法来实现考虑几何约束和公差规范的具有随机误差的非理想表面模型的仿真分析;利用统计形状分析方法(SSA)和基于广义Darboux结构的局部建模法来实现在制造过程中产生的系统误差的非理想表面模型的仿真分析;并引入平均非理想表面模型概念及其统计分析方法对产品变形趋势进行预测。最后以实际工件为对象,通过本文提出的方法得到了其非理想表面模型的仿真结果,并对其仿真效果进行了综合分析,分析结果证明了本文提出方法的正确性和可行性。     

Three-dimensional trajectory design for horizontal well based on optimal switching algorithms

This paper considers a three-dimensional trajectory design problem for horizontal well. The problem is formulated as an optimal control problem of switched systems with continuous state inequality constraints. Since the complexity of such constraints and the switching instants is unknown, it is difficult to solve the problem by standard optimization techniques. To overcome the difficulty, by a time-scaling transformation, a smoothing technique and a penalty function method, an efficient computational method is proposed for solving this problem. Convergence results show that, for a sufficiently large penalty parameter, any local optimal solution of the approximate problem is also a local optimal solution of the original problem. Two numerical examples are presented to illustrate the efficiency of the approach proposed.     

移动最小二乘法的时变结构模态参数辨识

研究时变结构模态参数辨识,基于泛函矢量时变自回归模型(Functional series vector time-dependent AR model,FS-VTAR)提出一种改进的移动最小二乘法的时变结构模态参数辨识方法。该方法源于无网格法中构造形函数进行局部近似的思想,引入带权正交基函数对移动最小二乘(Moving least square,MLS)的基函数进行改进,使得在辨识时间域内构造形函数矩阵过程中不再出现数值条件问题,从而提高了计算精度。把时变系数在形函数上线性展开,利用最小二乘法得到形函数的系数,从而得到时变系数。把时变模型特征方程转换为广义特征值问题提取出模态参数。利用时变刚度系统非平稳振动信号验证该方法,结果表明:改进的移动最小二乘法相比于传统的FS-VTAR模型能有效地避免基函数形式的选择和很高的基函数阶数且更加高效,相比于移动最小二乘法能有效地避免辨识过程中的数值问题,具有更高的模态参数辨识精度。     

Adaptive synchronization and parameter identification of chaotic system with unknown parameters and mixed delays based on a special matrix structure

In this paper, we investigate the synchronization and parameter identification of chaotic system with unknown parameters and mixed delays. A new approach is proposed for designing a controller and a update rule of unknown parameters based on a special matrix structure, and the synchronization and the parameter identification are realized under the controller and the update rule. Numerical simulations are carried out to confirm the effectiveness of the approach. A significant advantage is that the process of designing a controller and a update rule become very clear and easy by the proposed approach.