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固定翼飞机动力学模型的子空间辨识方法

上海交通大学学报 2016年第4期50卷 613-618页

作者：齐晓慧王俭臣军械工程学院无人机工程系石家庄050003 中国人民解放军驻西北工业大学军事代表室西安710065

针对子空间模型辨识(SMI)方法这类线性模型辨识技术存在的建模误差,提出一种两阶段固定翼飞机飞行动力学模型辨识方法.首先采用基于辅助变量的闭环SMI方法辨识飞机的近似线性模型;然后,利用该模型构建扩张状态观测器,从而估计出系统中... 详细信息

针对子空间模型辨识(SMI)方法这类线性模型辨识技术存在的建模误差,提出一种两阶段固定翼飞机飞行动力学模型辨识方法.首先采用基于辅助变量的闭环SMI方法辨识飞机的近似线性模型;然后,利用该模型构建扩张状态观测器,从而估计出系统中的非线性动态数据;在此基础上,进一步采用神经网络建立系统非线性动态的分散式模型.最后,利用B747飞机6自由度非线性模型进行系统辨识实验,所得结果验证了该方法的有效性.

关键词：子空间模型辨识固定翼飞机辅助变量扩张状态观测器神经网络

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基于分布式模型的动车组预测控制方法

自动化学报 2014年第9期40卷 1912-1921页

作者：杨辉张芳张坤鹏李中奇付雅婷华东交通大学电气与电子工程学院南昌330013 江西省先进控制与优化重点实验室南昌330013

针对动车组由若干动车/拖车组成的动力单元固定编组耦合构成,难以用集中式模型进行有效描述的问题,提出一种动车组运行过程的分布式描述与建模方法.基于动车组牵引/制动特性曲线和实际运行数据,采用子空间模型辨识方法建立了动车组各动... 详细信息

针对动车组由若干动车/拖车组成的动力单元固定编组耦合构成,难以用集中式模型进行有效描述的问题,提出一种动车组运行过程的分布式描述与建模方法.基于动车组牵引/制动特性曲线和实际运行数据,采用子空间模型辨识方法建立了动车组各动力单元的分布式状态空间模型;提出基于分布式模型的动车组预测控制方法,给出了各动力单元牵引/制动力和运行速度同步跟踪控制算法.基于CRH380AL型动车组运行过程数据的对比仿真结果验证了本文方法的有效性.

关键词：动车组子空间模型辨识分布式状态空间模型预测控制

基于系统暂态能量函数及直流灵敏度排序的多直流调制协调策略

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中国电机工程学报 2018年第21期38卷 6295-6304页

作者：刘程卓王渝红王彪李建王媛陈阳四川大学电气信息学院四川省成都市610065 国网四川省电力公司四川省成都市610041

超低频振荡是异步联网后送端电网出现的频率稳定新问题。水电机组提供负阻尼是超低频振荡产生的直接原因,而直流调制是抑制系统频率振荡的有效手段。该文根据暂态能量函数,计及直流调制量限制,从能量的角度分析直流调制抑制系统振荡的条... 详细信息

超低频振荡是异步联网后送端电网出现的频率稳定新问题。水电机组提供负阻尼是超低频振荡产生的直接原因,而直流调制是抑制系统频率振荡的有效手段。该文根据暂态能量函数,计及直流调制量限制,从能量的角度分析直流调制抑制系统振荡的条件;并定义机组能量参与权重,推导实际系统中某一振荡模式下暂态振荡能量的计算公式;然后基于子空间模型辨识的方法,计算模式可控矩阵,由直流调制灵敏度形成直流调制顺序表;最后由系统暂态振荡能量及直流调制顺序表,确定参与调制的直流,以此对系统进行状态空间辨识,并结合一种新的改进粒子群算法（particleswarm optimization,PSO）,对参与调制的直流参数进行优化,实现对系统频率振荡的有效抑制。

关键词：直流调制频率振荡暂态能量函数调制灵敏度子空间模型辨识改进粒子群优化算法

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加速器磁铁电源的被控对象辨识模块设计

核技术 2017年第1期40卷 50-56页

作者：疏坤龙锋利中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制为主,对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数,并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不... 详细信息

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制为主,对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数,并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不确定性,更重要的是控制器设计一般不关注被控对象的内部机理而是其输入输出(Input-output,I/O)特性。本文提出一种可工作于电源数控平台上的辨识建模方法,其表现出了更好的实时性、适用性和通用性。借助一类子空间模型辨识方法(Multivariable Output Error State s Pace,MOESP),在现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上有针对性地设计模块,并使用可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC)集成软核处理器来完成数据处理和参数计算。基于北京正负电子对撞机II期(Beijing Electron Positron Collider II,BEPCII)和加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)磁铁电源数控平台的被控对象辨识模块已成功运用在BEPCII和ADS电源样机上。经过严格的测试表明,辨识模型可以对电源的实际输出电流作出较精确的预报。该辨识模块易于使用,为控制系统设计提供了关键信息,适用于各种特性的负载。

关键词：加速器磁铁电源子空间模型辨识状态空间模型现场可编程逻辑门阵列可编程片上系统

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超超临界机组模型辨识及预测控制仿真研究

计算机仿真 2014年第7期31卷 121-126页

作者：胡勇阎威武王国良上海交通大学自动化系上海200240

超超临界机组是一个大而复杂的系统,具有机-炉耦合、动态非线性、大延时等特性。传统控制系统难以满足在节能减排及动态响应上的更高要求。为此采用模型辨识结合模型预测控制的方法对其进行建模和控制。建立了机组的闭环系统运行模型,... 详细信息

超超临界机组是一个大而复杂的系统,具有机-炉耦合、动态非线性、大延时等特性。传统控制系统难以满足在节能减排及动态响应上的更高要求。为此采用模型辨识结合模型预测控制的方法对其进行建模和控制。建立了机组的闭环系统运行模型,在分析机组特点及预测控制器预测模型的需求的基础上,在模型辨识过程中,给出了一种子空间法和传统SISO(single input single output)辨识方法相结合的方法,以取得最终预测控制器所需的单位阶跃预测模型。实时仿真结果表明了所采用策略及方法的有效性。

关键词：子空间模型辨识闭环辨识模型预测控制超超临界机组

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积分型线性自抗扰控制器的参数整定与应用

积分型线性自抗扰控制器的参数整定与应用

作者：郭世伟江苏大学

学位级别：硕士

自抗扰控制器由于其算法简单、容易实现、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点而逐渐成为现代先进控制方法的研究热点,它不需要被控对象精确的数学模型,利用扩张状态观测器对系统内部状态和不确定性进行估计和补偿,所以具有很强的模型适应性... 详细信息

自抗扰控制器由于其算法简单、容易实现、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点而逐渐成为现代先进控制方法的研究热点,它不需要被控对象精确的数学模型,利用扩张状态观测器对系统内部状态和不确定性进行估计和补偿,所以具有很强的模型适应性。然而由于自抗扰控制器可调参数多不易整定、工程应用实例少、缺乏实际的控制器参数整定经验等问题,导致其在工业控制中的应用受到限制。为此,本文在深入分析自抗扰控制器结构的基础上,提出了一套积分型线性自抗扰控制器的参数整定方法,并在火电厂再热汽温控制系统中进行了应用。首先,本文提出了一种2阶的积分型线性自抗扰控制器(I-LADRC)。通过分析I-LADRC的稳定性及其稳态误差,得出了控制器稳定的充要条件以及稳态误差的形式。将其与传统LADRC算法进行了对比仿真实验,结果表明,积分环节的加入可以有效提高LADRC系统的响应速度,减小调节时间,增强系统的鲁棒性能,消除稳态误差。其次,针对0b参数的整定问题,将N4SID子空间模型辨识算法与ADRC相结合,提出了一种基于N4SID子空间模型辨识算法的0b参数整定方法,并根据期望的调节时间整定出观测器带宽与控制器带宽,从而简化了整个参数整定流程,使其更加便于实际工程应用。在低阶系统、非最小相位系统、高阶系统和时滞系统中的仿真实验表明,I-LADRC可以应用于不同类型的系统,与LADRC相比具有更好的鲁棒性能。最后,由于火电机组再热汽温控制系统的大时滞、非线性、变量耦合、强扰动等特性越显突出,致使传统的PID控制器难以取得令人满意的控制效果。为此,本文设计了一种积分型线性自抗扰控制方案,利用N4SID方法对荆门热电厂再热汽温系统的数学模型进行了辨识,研究了I-LADRC控制器的控制能力并进行了仿真验证和现场测试。仿真和现场测试结果一致表明,I-LADRC控制器能有效克服再热汽温系统的大时滞、非线性等问题,具有良好鲁棒性。本文的研究结果显示了自抗扰控制技术在再热汽温系统控制中具有一定的应用前景。

关键词：自抗扰控制参数整定子空间模型辨识鲁棒性再热汽温控制系统

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导引头位标器的建模及参数辨识

导引头位标器的建模及参数辨识

作者：刘阳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本课题来源于与航天科技集团的合作论证项目，主要研究内容是某红外导引头的数字仿真实验系统。位标器动力学模型的精度是此仿真实验系统中很重要的一个环节。本文主要针对导引头位标器中的框架和陀螺部分进行了动力学分析，并对陀螺部... 详细信息

本课题来源于与航天科技集团的合作论证项目，主要研究内容是某红外导引头的数字仿真实验系统。位标器动力学模型的精度是此仿真实验系统中很重要的一个环节。本文主要针对导引头位标器中的框架和陀螺部分进行了动力学分析，并对陀螺部分参数进行了辨识。首先，对位标器框架部分进行动力学分析及建模。在建立框架动力学模型时，针对其中一个框架进行建模后将其进行扩展。根据导致各框架所建立的模型不同的原因，设计不同的提取参数，使得所建立的框架动力学模型具有较大的通用性。其次，对单支点陀螺部分进行了动力学分析及建模。选择了一套与直接测量所得的角度不同的广义坐标进行了建模，从而避免了模型存在奇点的问题，建立起了一个没有奇点的陀螺动力学模型。然后，对已建立的框架动力学模型和陀螺动力学模型在Simulink空间下搭建了仿真图并封装。将框架和陀螺模型进行模块化，定义各个模块之间的接口参数。并通过所建立的各个子模块搭建起整个位标器动力学仿真平台。最后，针对本课题中所研究的陀螺模型，提出了一种约束条件下基于子空间模型的参数辨识方法。通过子空间模型辨识，可以得到一个与原系统矩阵相似的矩阵。根据相似矩阵的特征多项式相同的原理，即可获得所要辨识陀螺参数。将此方法进行总结并给出了算法流程。然后对此算法进行了仿真验证，通过仿真表明了子空间模型辨识方法在的参数辨识方面的可用性。

关键词：位标器动力学建模子空间模型辨识参数辨识

一种抑制超低频振荡的水电机组调速器参数协调优化方法研究

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四川电力技术 2019年第2期42卷 10-14,29页

作者：王渝红陈阳曾琦王媛李建王彪韩连山四川大学电气信息学院四川成都610065 国网四川省电力公司四川成都610041 南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102

基于最小二乘法实现了在线拟合发电机机械转矩阻尼系数,可准确评估机组对超低频振荡的贡献度。同时提出一种抑制超低频振荡方法,该方法首先对系统状态子空间进行辨识,并结合改进粒子群算法协调优化机组调速器PI参数,实现了对超低频振荡... 详细信息

基于最小二乘法实现了在线拟合发电机机械转矩阻尼系数,可准确评估机组对超低频振荡的贡献度。同时提出一种抑制超低频振荡方法,该方法首先对系统状态子空间进行辨识,并结合改进粒子群算法协调优化机组调速器PI参数,实现了对超低频振荡的抑制。最后,利用PSASP软件在改进的EPRI 36节点模型进行了仿真验证,结果表明所提方法能有效抑制超低频振荡。

关键词：超低频振荡阻尼转矩系数子空间模型辨识调速器参数协调优化