基于DE算法的自抗扰控制器设计

提出了一种基于微分进化算法(DE)的自抗扰控制器设计方法;在对飞机短周期运动进行分析的基础上,设计了典型状态下自抗扰纵向飞行控制器;针对所设计控制器可调参数多的问题,对各控制器参数进行了分析,并利用微分进化算法对控制器进行了参数整定;仿真结果表明,经DE算法整定的自抗扰控制器实现了实时指令信号跟踪控制,调节时间小于1.5s,超调量小于2%,具有良好的动态性能;在摄动条件下,舵偏角振荡被抑制在25°以内,显示了较强的鲁棒性。     

分数阶非线性Duffing振子方程的特性研究

将Caputo分数阶微分算子引入到非线性的Duffing振子方程中,运用同伦扰动变换法--一种同伦扰动法和Laplace变换相结合的方法来求解分数阶的非线性方程,借助Mathematica软件的符号计算功能得到了分数阶非线性Duffing振子方程的近似解,研究了振子运动过程与分数阶导数之间的关系。     

萤火虫算法求解多体系统动力学微分-代数方程

针对多体系统动力学微分-代数方程求解问题,研究基于萤火虫算法的求解方法.首先将广义坐标和广义速度进行Lagrange插值,结合Gauss数值积分方法,将微分-代数方程求解问题转化成求解最优化问题.然后用萤火虫算法对问题进行优化求解.最后,通过对平面双连杆机械臂的多体系统仿真实验,验证了萤火虫算法在求解动力学方程中既保持...     

基于双曲正切函数的二阶时变参数扩张状态观测器

当传统扩张状态观测器(ESO)的状态初值与系统的状态初值相差较大时,普遍存在微分峰值现象.为了消除这种现象,本文给出了用双曲正切非线性函数构造ESO的一般形式,并且用Lyapunov函数证明了二阶ESO的误差系统为渐近稳定.然后又利用双曲正切函数自身的饱和特性,设计出一种时变ESO,可以实现微分峰值的有效抑制.最后,把这种ESO的仿真结果与经典ESO的仿真结果进行对比,表明这里提出的ESO能够有效抑制微分峰值现象,并可以获得系统状态变量和非线性扰动的精确估计.     

基于DESO的Mean Shift目标跟踪算法研究

将基于DESO的运动预测算法和Mean Shift算法相结合,形成一种新的基于Mean Shift的快速目标跟踪算法.该算法以DESO预测位置作为Mean Shift算法下一帧候选模型的计算中心,实现了对快速运动目标的跟踪,并通过DESO对目标运动轨迹进行预测,较好地解决了目标完全遮挡时的跟踪问题.实验结果表明,该算法具有预测精度高、实时性好、抗遮挡能力强的优点.     

敏度分析的数值方法比较研究

为提高优化方法中敏度计算的精度和效率,比较研究了拟梯度、复数步长微分和自动微分三种数值方法原理及实现.采用操作符重载和模板技术实现复数步长微分和自动微分,并将自动微分前向模式和反向模式结合起来计算Hesse矩阵.研究表明:拟梯度能有效地减少函数求值次数,但对高度非线性函数其计算精度较差;复数步长微分方法简单,能得到机器精度的梯度值,但需要处理复数,计算量较大;自动微分在函数求值的同时并行计算高阶精确导数值,计算量适中.     

一种新的分数阶微分的图像边缘检测算子

为了提取出更加精确和细微的边缘信息,同时为了具有更好的抗噪性能,提出了一种新的分数阶微分梯度算子。根据Riemann-Liouville分数阶微积分定义,推导出了非整数步长的分数阶微分方程,并采用拉格朗日插值方法确定非整数步长像素点的灰度值,进而构造出八个方向的微分掩模,实现了图像边缘检测。实验表明,该方法更好地利用了图像的自相关性,比传统的边缘检测算子能更好地提取图像边缘细节,且对噪声具有更好的鲁棒性。     

非刚性点集匹配的机载下视图像目标定位方法

机载下视目标定位在航空摄影和导航等领域有着广泛的应用,其定义为给定目标图像确定目标在参考图像中的位置。而机载下视目标定位中目标图像与参考图像之间存在的大尺度形变问题是有待攻克的难点问题,针对此问题本文提出了一种非刚性点集匹配的目标定位方法。首先,使用SIFT(Scale-Invariant Feature Transform)算法提取2幅图像的关键点,随机K-D树最近邻算法用于获得一致性关键点集;然后,使用K-means分类方法将一致性关键点集划分成多个子集,并在多个子集上使用随机采样微分同胚点集匹配方法确定空间变换模型,解决了大尺度形变问题;最后,通过SSD(Sum of Squared Difference)来确定最优目标位置。实验结果表明所提方法能够有效完成目标定位任务。     

分布式光伏电站接入配电网继电保护整定优化

为了缓解配电网的供电压力,越来越多的分布式光伏电站接入其中,导致配电网结构发生了改变,因此需要重新整定继电保护的定值,否则,当配电网发生故障时,继电器很难有效发挥其保护作用。提出一种分布式光伏电站接入配电网的继电保护整定优化方法。以继电器协同动作时间总和最小值为优化目标,设置4个约束条件,利用微分进化算法求取目标函数的最优解,得出继电器启动电流和时间整定系数的最优整定值。实验结果表明：在接入分布式光伏电站的两相短路故障时,所提整定优化方法的继电器保护总体动作时间更短,验证了该算法的保护整定效果更好,更有利于继电器迅速排除配电网故障,保护配电网安全。     

一个微分差分方程组数学模型周期正解的存在唯一性

本文考虑再生资源开发问题 ,建立了非线性微分差分方程组的数学模型 ,获得了该模型周期连续正解存在唯一的充分必要条件。