基于菌群优化算法的非线性系统模型参数辨识

非线性系统模型参数估计一直是自动控制领域的研究热点。针对非线性系统,结合菌群优化(BSFO)算法的特点,提出了一种新型的非线性系统模型参数辨识方法。通过将待辨识参数设置为群体细菌在参数空间的位置,并模拟细菌群体觅食的动态行为来实现对系统参数的辨识,有效地提高了参数辨识的精度和效率。通过对重油热解三集总模型进行了仿真研究,得到了较为精确的过程模型,模型输出与实际输出基本一致。仿真结果表明,菌群优化算法为非线性系统模型参数估计提供了一种有效的途径。     

柔性臂漂浮基空间机器人建模与轨迹跟踪控制

利用拉格朗日法和假设模态方法建立了末端柔性的两臂漂浮基空间机器人的非线性动力学方程．通过坐标变换,推导出一种新的以可测关节角为变量的全局动态模型,并在此基础上运用基于模型的非线性解耦反馈控制方法得到关节相对转角与柔性臂的弹性变形部分解耦形式控制方程．最后,讨论了柔性臂漂浮基空间机器人的轨迹跟踪问题,并通过仿真实例计算,表明该模型转换及控制方法对于柔性臂漂浮基空间机器人末端轨迹跟踪控制的有效性．     

基于弹性小世界回声状态网络的非线性时间序列预测

非线性时间序列预测在物理、医学和经济等领域具有广泛的需求.为提高非线性时间序列的预测精度,提出一种基于弹性小世界回声状态网络的非线性时间序列预测方法.采用小世界网络作为储备池,提高模型适应性;构建l1范数和l2范数联合的弹性惩罚模型,提高模型求解的数值稳定性和精确性.对非线性时间序列进行仿真实验,该方法相比常规方法具有更好的稳定性和更高的预测精度.     

一种新型非线性系统模型参数辨识方法

关于非线性自动控制系统优化问题,为解决复杂非线性系统的辨识问题,提出了一种基于菌群优化算法的非线性系统辨识方法.结合菌群优化算法的特点,通过将待辨识参数设置为群体细菌在参数空间的位置,并利用细菌群体觅食的动态行为来实现对系统参数的辨识,有效地提高了参数辨识的精度和效率.通过对重油热解三集总模型进行了仿真研究,得到了较为精确的过程模型,模型输出与实际输出基本一致.仿真结果表明:菌群优化算法为非线性系统模型参数估计提供了一种有效的途径.     

基于一种继承模型的多变量非线性预测控制

提出了一种由人工神经网络与线性ＡＲＸ模型相结合的集成模型,给出了其辨识训练方法。以此模型为基础,提出了一种多变量非线性预测控制算法。它利用线性预测控制的成果,得到一解析式的非线性优化控制输入,避免了通常非线性模型（包括普通人工神经网络模型）预测控制所需的在线数值寻优计算,节约了在线计算时间。提高了算法的可靠性和稳定性。进一步给出了在ＣＳＴＲ反应器上的仿真实验结果。     

恒频声学二极管的设计及特性研究

声学二极管能控制声波仅在一个方向有效传输在反方向无法传播,在通信技术中具有广泛的应用,然而目前大多数的声学二极管设计是基于非线性效应使系统只通过新的高次频率并阻止原频率的传输.本文利用不对称结构与弱非线性声子晶体的组合,提出了一种一维声二极管模型,实现弹性波的不对称传输,并保持频率不变.该模型由左端的变幅杆和右端的非线性弹簧质量链组成,理论分析表明,该声学二极管具有与电子二极管相同的正向和反向特性,并通过有限元仿真验证了该模型的有效性.     

基于弹性腔模型的下肢脉动信号仿真

脉搏波包含人体的重要生理信息,对下肢脉动信号进行仿真研究,有助于辅助临床诊断和疾病预测。根据电网络模型理论,将下肢各段动脉等效为串并联弹性腔,建立了下肢动脉仿真模型。通过matlab/simulink对该模型的脉搏波在不同动脉顺应性和外周阻力的条件下进行仿真分析,得到正常与病理状态下足背动脉脉搏波的仿真波形。结果显示,当血管顺应性减小时,收缩压升高,主波波峰前移,脉压差增大;外周阻力增大时,脉搏波上升支的幅度与斜率均增大,脉压差增大,仿真结果与实测基本吻合。该模型能较有效模拟血管不同生理参数下的脉搏波,对血管疾病的诊治和相关医疗仪器的开发具有一定应用价值。     

基于Cosserat 弹性杆理论的柔性线缆物理建模方法

针对虚拟环境中线缆敷设过程仿真的线缆建模问题,提出一种基于Cosserat 弹性 杆理论的柔性线缆物理建模方法。该方法在线缆离散模型的基础上根据Cosserat 弹性杆理论导 出线缆的总体势能,并通过优化算法得到线缆总体势能最小时的线缆形态,即线缆的平衡状态。 模型考虑到线缆的柔性和连续性,能够模拟线缆的弯曲和扭转变形;通过对线缆进行离散表达, 实现了对线缆总体势能的数值求解;引入罚函数将求解线缆总体势能最小值问题转化为非线性 无约束优化问题;非线性无约束优化问题的求解采用信赖域方法,提高了求解的稳定性。设计 并开发了虚拟环境中的线缆敷设过程仿真原型系统,并进行实例验证,证明该方法的可行性。     

非线性桩基的动力响应分析

假定桩基材料服从一种3次非线性本构关系,同时桩被置于弹性基础上,基于Timoshenko梁的修正理论和广义Hamilton变分原理,建立了非线性弹性桩基动力学行为分析的数学模型,该模型包括了3个位移和2个转动.作为该数学模型的应用,在空间上采用中心差分格式,在时间上采用向后差分格式,计算和分析了非线性弹性桩基受轴力作用时的轴向运动和非线性桩基的平面耦合运动,得到了数值解,考察了非线性弹性性质对结构动力学响应的影响.     

人体皮肤起皱的非线性大变形分析

建立人体皮肤力学分析的多层皮肤有限元模型,对不同皮肤层分别采用超弹性和黏弹性与超弹性耦合的本构关系,利用Abaqus对两层和三层皮肤模型的非线性大变形问题进行分析,模拟皮肤起皱,并与实验结果进行比较。对比结果表明：与两层模型相比,三层模型能更真实地模拟皱纹;在相同外力下,越紧致的皮肤产生的皱纹深度越浅,皮下组织越厚的皮肤产生的皱纹深度越深。数值分析结果符合实际情况。     

三相磁集成VRM的微分几何非线性控制研究

以三相磁集成VRM为研究对象,应用微分几何理论实现三相磁集成VRM的非线性解耦控制。在统一的开关脉冲函数下,基于微分几何理论得到三相磁集成VRM的状态反馈线性化解耦控制规律。建立三输入三输出仿射非线性模型,仿真实验表明,基于微分几何非线性控制的磁集成VRM具有良好的动态品质和稳态特性。     

极值系统的在线辨识与稳态优化控制方法研究

研究一种基于非线性环节直接表示的ＳＩＳＯＨａｍｍｅｒｓｔｅｉｎ模型参数辨识方法，针对非线性环节呈极值特性的情况，研究一种由在线辨识得到的非线性环节的参数估计值进行稳态优化的控制方法。仿真结果验证了该方法的有效性。     

关于利用逆系统方法进行非线性系统仿真模型校验的初步研究

该文首次提出利用逆系统的方法进行非线性系统仿真模型的校验。对于非线性系统难以得到任何形式精确理论解的情况下，所提出的方法在一定程度上能够判断仿真模型是否能够正确反映数学模型。     

极值系统在线辨识与稳态优化控制方法研究

研究一种基于非线性环节直接表示的ＳＩＳＯ Ｈａｍｍｅｒｓｔｅｉｎ模型参数辨识方法；针对非线性环节呈极值特性的情况，研究一种由在线辨识得到的非线性环节的参数估计值进行稳态优化的控制方法，仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于神经网络的蜂窝夹芯等效弹性参数的预测

针对Gibson公式计算蜂窝夹芯面内等效弹性参数的不足,通过考虑蜂窝夹芯宏观尺度对等效弹性参数的影响,利用贝叶斯正则化神经网络,并结合正交试验和有限元方法,建立了4个主要影响因素与蜂窝夹芯等效弹性参数之间非线性映射关系的神经网络模型,采用BP神经网络成功实现了对蜂窝夹芯等效弹性参数的预测.对于无限宽度蜂窝夹芯,仿真结果与Gibson公式计算结果一致,而对于有限宽度蜂窝夹芯,通过与铝质蜂窝夹芯压缩实验结果进行比较,采用神经网络方法得到的结果与实测结果吻合更好,证实了该方法的有效性和准确性.     

模糊非线性奇偶方程故障诊断方法

研究基于模糊模型和奇偶(一致性)方程的非线性系统执行器故障诊断方法.讨论了全 解耦奇偶方程的产生方法,并给出了全解耦奇偶向量存在的条件.由全解耦奇偶方程产生的残 差仅对特定执行器故障敏感,而与系统状态、扰动输入和其它执行器输入无关.用T-S模糊模型 描述非线性系统,并与全解耦奇偶方程相结合得到了模糊奇偶方程,解决了奇偶方程在非线性 系统中的应用问题.将执行器故障模型用刻度因子和偏差表示,用模糊奇偶方程产生残差,从而 可以估计故障模型的参数.文章给出了某飞机非线性模型的仿真实例.     

基于非线性动态逆的大迎角飞行控制律设计

研究飞机大迎角飞行优化控制问题。为了用非线性动态逆方法进行大迎角飞行控制律设计,首先建立具有大迎角条件下强非线性、非定常迟滞、不对称的力与力矩等气动特性的六自由度非线性飞机模型。然后将非线性动态逆方法与奇异摄动理论相结合,并将飞机状态划分为快慢回路,分别应用非线性动态逆方法进行了飞行控制律设计。最后,通过控制分配将计算得到的三轴力矩指令转化为相应的舵面与推力矢量偏转指令,并进行了仿真验证。仿真结果表明,设计的飞行控制律具有优良的大迎角控制效果。     

磁浮列车的非线性控制问题研究

建立了磁浮列车悬浮系统模型, 针对模型的非线性问题, 利用反馈线性化技术, 将系统的输入-状态线性化, 设计出一个P控制器和一个非线性补偿器, 得到了良好的仿真结果. 在此基础上, 进行了数字控制实验, 比较了仿真和实验结果. 实验表明反馈线性化技术可以解决磁浮列车非线性模型的控制问题.     

三容水箱的机理建模

针对三容水箱是较为典型的非线性、时延时象,具有很强的代表性这一特点,通过机理建模方法建立了三容水箱的一般数学模型。分析了线性和非线性阻力板的流量特性,并通过实验测定了阻力板流量系数。最后给出了三容水箱的线性化模型。由仿真实验可知,非线性模型的阶跃响应和实验测得的响应曲线相吻合,说明用该方法建立的数学模型是正确的和可行的。     

非线性离散动态系统优化与参数估计集成的多模型方法

在非线性系统分时段线性化多模型基础上,给出了非线性离散动态系统优化与参数估 计集成的多模型方法,并论证了算法的最优性和收敛性.在存在模型-实际差异的情况下,从分 时段线性化多模型出发通过迭代运算可得到实际非线性离散动态系统的真实最优解.仿真结果 表明了算法的有效性和实用性.