检索结果-南通市图书馆

作者：徐岩哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

工程问题中存在许多不确定的因素,对工程问题中的不确定因素进行不确定分析可以提高系统的可靠性,所以,近年来,不确定分析受到了广泛的关注并得到了飞速的发展。不确定分析的实质就是分析系统中存在的不确定性因素,量化系统输出不确定... 详细信息

工程问题中存在许多不确定的因素,对工程问题中的不确定因素进行不确定分析可以提高系统的可靠性,所以,近年来,不确定分析受到了广泛的关注并得到了飞速的发展。不确定分析的实质就是分析系统中存在的不确定性因素,量化系统输出不确定的过程。随着工程问题的复杂化,不确定性分析的方法也层出不穷,目前应用最为广泛的是概率不确定性分析,即已知系统中不确定因素的统计信息,应用概率理论进行不确定量化分析的方法。本文在概率框架下,考虑广义多项式混沌展开理论,研究在该情况下,如何利用随机最小二乘方法求解最佳逼近系数。以下是本文的主要工作内容:首先,基于不确定量化分析,本文先介绍广义多项式混沌展开理论,并给出针对变量的不同维数,正交多项式对应的选取方式。在上述基础上,介绍以广义正交多项式为基底的最小二乘方法,通过实际算例选取不同的多项式,对比最小二乘方法的逼近效果,验证不同的随机输入,有不同的最优正交多项式与之对应的结论,并给出误差比较。同时,对于最小二乘方法,介绍加权策略,并通过实验,给出加权与不加权的误差分析。采样方式,对于最小二乘方法的稳定性有极其重要的影响,所以本文针对不同样本点的选取,研究对最小二乘稳定性的影响。进一步为了解决不确定量化中出现的维数灾难,本文针对不同维数问题,利用不同的多重指标排序方法,以避免维数灾难。其次,在工程中,可能面临已知不确定的因素给出的信息较少的实际问题。本文利用Bootstrap法采样,将较少的随机输入样本点,转化为大样本数据。在此基础上,与本文介绍矩方法相结合,更准确根据随机输入信息构造统计矩,并将其与加权最小二乘方法相结合,求解展开系数,并对该方法进行稳定性和误差分析。最后,在上述理论的基础上,将基于广义多项式混沌展开的最小二乘方法应用于工程问题中,并给出具体算例分析。

关键词：不确定量化广义多项式混沌展开最小二乘矩方法

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基于FPGA的电力电子变换器随机实时仿真建模方法

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电力自动化设备 2024年

作者：王诗楠郭希铮孙宗辉王玉乐游小杰北京交通大学电气工程学院北京交通大学轨道交通安全协同创新中心

确定性模型无法对系统随机特性进行准确描述，而目前随机模型难以应用于FPGA实时仿真。基于广义多项式混沌展开法建立了电力电子变换器随机模型，针对复杂概率分布随机变量以及高复杂度系数矩阵导致硬件资源消耗的问题，提出了一种最优... 详细信息

确定性模型无法对系统随机特性进行准确描述，而目前随机模型难以应用于FPGA实时仿真。基于广义多项式混沌展开法建立了电力电子变换器随机模型，针对复杂概率分布随机变量以及高复杂度系数矩阵导致硬件资源消耗的问题，提出了一种最优正交多项式基函数构建方法，减少FPGA计算资源消耗并提高模型精度。以三相PWM整流器作为研究对象，通过离线仿真验证了该建模方法的准确性与有效性；并基于FPGA实时仿真平台搭建了变换器随机实时仿真模型。离线与实时仿真结果表明，所提模型可以实时求解系统输出响应的统计矩信息、高效地反映系统概率运行情况。

关键词：电力电子变换器广义多项式混沌展开随机模型不确定性分析多随机变量 FPGA 实时仿真

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小型无人直升机在航空侦察中的轨迹优化

小型无人直升机在航空侦察中的轨迹优化

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作者：程凌云大连理工大学

学位级别：硕士

小型无人直升机因为其体型小,易操作,成本低,还可以重复使用的特点常被用在复杂地形环境中的侦察,其不仅在紧急求援中发挥着极大的作用,还被广泛运用在农作物管理、森林防火等方面。小型无人直升机的侦查需要进行轨迹规划,才能避开环境... 详细信息

小型无人直升机因为其体型小,易操作,成本低,还可以重复使用的特点常被用在复杂地形环境中的侦察,其不仅在紧急求援中发挥着极大的作用,还被广泛运用在农作物管理、森林防火等方面。小型无人直升机的侦查需要进行轨迹规划,才能避开环境中的障碍物,成功地执行任务,因此小型无人直升机的轨迹规划成为现在研究的一个热点。小型无人直升机有着极其复杂的动力学方程,在侦查任务时需要考虑无人机的运动学、动力学方程进行轨迹规划。在无人机飞行过程中,自然气候雨雪、风沙、气流的变化会引起其轨迹的变化,考虑这种不确定性因素对于无人机轨迹的变化是非常重要的。因此本文在小型无人直升机确定性轨迹规划的基础上,考虑了自然环境因素引起的其不确定轨迹,本文的主要研究内容如下:首先以小型无人直升机为研究对象,考虑小型无人直升机主旋翼、尾翼、平尾、垂尾、机身的力和力矩,建立了小型无人直升机的六自由度刚体模型。其次以小型无人直升机的六自由度刚体模型为基础,考虑了两种情况的轨迹规划,分别为无人机山区确定性轨迹规划和城市不确定轨迹规划。其中对于无人机的确定性轨迹规划,提出使用最优控制方法求解确定性轨迹规划问题,该问题使用ICLOCS2优化包进行仿真来验证无人机确定性轨迹规划,仿真算例考虑了多山复杂地形、停机坪、天门洞三个地形场景,仿真结果表明考虑小型无人直升机动力学模型进行轨迹规划得到的轨迹是安全可行的。对于城市的不确定性轨迹规划问题,由于外界环境的不确定性会引起作用在小型无人直升机集中力的不确定性,因而直升机的运动学方程、动力学方程、约束方程、目标函数都变成不确定性的。针对不确定性方程,提出广义多项式混沌展开方法求解不确定最优控制问题,通过三个城市环境的仿真算例验证了小型无人直升机的不确定性航迹规划,并且预测了自然环境引起的集中力的不确定性对于小型无人直升机轨迹规划的影响范围。最后,通过Si PESC平台,建立了小型无人直升机山区和城市飞行环境的可视化。山区飞行环境中是两座雪山,无人机按照规划出的轨迹可以安全地从两座山中飞出,城市飞行环境有十一座高楼建筑物,无人机从高楼的侧面安全地飞穿过城市安全地飞行到目标终点。

关键词：小型无人直升机轨迹规划自然环境不确定性广义多项式混沌展开可视化

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轮式移动机器人概率不确定性轨迹规划研究

轮式移动机器人概率不确定性轨迹规划研究

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作者：赵海松大连理工大学

学位级别：硕士

轮式移动机器人因其具有承载能力强,灵活性高等优良特性而被广泛应用于现代工业、航天、军事和民用领域。轨迹规划作为实现机器人自主运动的重要组成部分,不仅能够为移动机器人规划可行路径,而且所包含的速度、加速度等信息对于移动机... 详细信息

轮式移动机器人因其具有承载能力强,灵活性高等优良特性而被广泛应用于现代工业、航天、军事和民用领域。轨迹规划作为实现机器人自主运动的重要组成部分,不仅能够为移动机器人规划可行路径,而且所包含的速度、加速度等信息对于移动机器人后续的轨迹跟踪控制至关重要。然而,由于自身或是环境中的不确定性因素干扰,轮式移动机器人很难按照预先规划的路径正常运行,且以往对于移动机器人轨迹规划的研究很少事先预估不确定性对于全局轨迹的影响。因此,本文考虑概率不确定性对于轮式移动机器人轨迹规划的影响,从而为轮式移动机器人提供鲁棒性轨迹。本文以双轮差分驱动的移动机器人作为研究对象,建立了纯滚动条件下的轮式移动机器人运动学与动力学模型并选取动力学模型作为轨迹规划问题的研究模型。从两种角度考虑不确定性因素的存在,分别研究了概率不确定性对于全局轨迹的影响。一种是考虑轮式移动机器人自身模型参数和系统初始状态存在不确定性,提出一种鲁棒轨迹规划问题用于预测不确定性对于轨迹的影响范围。首先建立轮式移动机器人的确定性轨迹规划问题,在此问题基础上通过考虑模型参数和初始状态不确定性形成了不确定性轨迹规划问题。然后,为了更好地反映不确定性对轨迹的影响范围,提出一种鲁棒轨迹规划列式去描述不确定性轨迹规划问题。由于所提鲁棒轨迹规划列式中包含随机函数项的均值和方差函数,导致其不能直接被数值求解。因此,本文寻求利用广义多项式混沌展开量化鲁棒轨迹规划列式所涉及的随机函数项以得到相应统计特征的确定性函数表达。最后将鲁棒轨迹规划列式转变为一个可直接数值求解的高维确定性轨迹规划问题,通过对该问题的求解可得到状态量的统计特征。另一种是考虑轮式移动机器人需要满足的约束函数中存在参数不确定性或是随机干扰,提出一种轮式移动机器人概率约束轨迹规划问题求解可靠性轨迹。概率约束不同于以往的硬约束,它在概率意义上允许约束违反的存在。通过设定约束违反阈值限制不确定性对于轨迹的影响,从而改善系统的控制性能。概率约束轨迹规划问题的求解利用凸函数近似方法将问题包含的概率约束转化为相应的确定性约束,从而使得原问题能直接被数值求解。在概率约束框架下求解得到的移动机器人轨迹在整个时域内的约束违反率均低于给定的阈值,可获得指定阈值下的轮式移动机器人的可靠性轨迹。

关键词：轮式移动机器人轨迹规划概率不确定性广义多项式混沌展开概率约束

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