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基于二次分数低阶协方差的超声波风速风向测量方法
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作者 刘小松 任玮 +1 位作者 单泽彪 刘云清 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期34-41,共8页
为解决强脉冲噪声背景下超声波测风系统性能衰退、受环境噪声影响稳定性较差等问题,提出一种基于二次分数低阶协方差的三阵元超声波风矢量测量方法。三阵元超声波阵列结构由3个收发一体式的超声波换能器构成,依托该系统结构并结合二次... 为解决强脉冲噪声背景下超声波测风系统性能衰退、受环境噪声影响稳定性较差等问题,提出一种基于二次分数低阶协方差的三阵元超声波风矢量测量方法。三阵元超声波阵列结构由3个收发一体式的超声波换能器构成,依托该系统结构并结合二次分数低阶协方差算法求得超声波传播时间,进而得到风矢量估测值。通过搭建的实际测风系统以及对比仿真实验证实了该文方法的有效性。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.2%和2.4°,测量精度满足超声波风速风向测量的基本要求。 展开更多
关键词 风速风向测量 超声波测量 时延测量 分数协方差 脉冲噪声
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基于二次分数低阶协方差的双阵元接收阵列超声波风矢量测量
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作者 刘小松 任玮 +2 位作者 单泽彪 张旭 柳鹏 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期107-111,共5页
针对强脉冲噪声背景下超声波风速风向测量性能下降、抗噪声能力不足等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的双阵元接收阵列超声波风矢量测量方法。所提方法采用一种双阵元接收阵列结构,该结构由单个发射传感器搭配2个接收传感器组成... 针对强脉冲噪声背景下超声波风速风向测量性能下降、抗噪声能力不足等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的双阵元接收阵列超声波风矢量测量方法。所提方法采用一种双阵元接收阵列结构,该结构由单个发射传感器搭配2个接收传感器组成,在此结构基础上应用二次分数低阶协方差算法对超声波传播时间进行估测,并计算得出实际的风速风向。通过模拟仿真实验对所提方法进行了有效性验证,实验结果表明:所提方法对脉冲噪声具有显著的抑制效果,风速测量误差为0.27 m/s,风向角测量误差为2.7°,达到了超声波测风方法的测量标准。 展开更多
关键词 风速风向测量 脉冲噪声 分数协方差 双阵元阵列结构
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基于粒子群优化算法的分数阶系统二次型最优控制算法 被引量:7
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作者 赵亚亚 黄姣茹 +1 位作者 钱富才 陈超波 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第36期212-216,共5页
目前,利用分数阶变分法和分数阶非变分法,解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,存在数值算法的收敛效果不够好,近似化的步骤过于繁琐,且计算耗时长,以及在使用传统的梯度迭代优化算法解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,对于优化... 目前,利用分数阶变分法和分数阶非变分法,解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,存在数值算法的收敛效果不够好,近似化的步骤过于繁琐,且计算耗时长,以及在使用传统的梯度迭代优化算法解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,对于优化函数要求较高等问题。针对一类Caputo定义下的确定性线性分数阶系统,首先,设计一种状态反馈控制器,考虑从优化角度去解决分数阶系统的二次型最优控制问题,然后,利用粒子群算法(PSO)求二次型性能指标的最优值,即系统的最优控制增益,最终,得到系统的最优控制律。仿真结果表明,PSO比传统的梯度迭代优化算法收敛效果更佳,通用性更好,获得的性能指标更小,验证了该算法有效可行。 展开更多
关键词 分数Caputo系统 性能指标 粒子群优化算法 分数阶二次型最优控制
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新能源直流组网倍流整流器线性二次型最优控制增强抗扰特性研究
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作者 董帅 刘黎 +3 位作者 段天元 田艳军 赵华伟 李赢正 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期140-149,共10页
针对由可再生能源组成的直流电网电解氢系统,通过设计一种基于线性二次型最优控制(LQR)的全状态反馈控制方法,建立全状态误差量的小信号模型,利用系统状态误差量反馈的方法,在新能源并网带来的供电干扰和负荷波动下,改善DC-DC变流器的... 针对由可再生能源组成的直流电网电解氢系统,通过设计一种基于线性二次型最优控制(LQR)的全状态反馈控制方法,建立全状态误差量的小信号模型,利用系统状态误差量反馈的方法,在新能源并网带来的供电干扰和负荷波动下,改善DC-DC变流器的动态特性,提高电解设备的运行效率和槽内材料的寿命。结果证明,该方法可以显著地降低系统的电压、电流波动时间,且与常规的PI控制相比,对系统干扰的抑制效果更好。最后,对线性二次型最优控制所提出的理论与方法进行仿真验证,证明其正确性与适用性。 展开更多
关键词 新能源 DC-DC变流器 电解制氢 状态反馈 线性最优控制 抗扰特性
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基于二次分数低阶协方差的时延估计方法 被引量:4
5
作者 刘小松 徐再祥 +2 位作者 单泽彪 徐恩达 吕悦 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期112-119,共8页
针对强脉冲噪声背景下基于分数低阶统计量时延估计方法性能退化且需要噪声先验知识的问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的时延估计新方法。所提方法首先利用有界非线性Sigmoid函数对含有脉冲噪声的信号进行预处理,使其在不影响有... 针对强脉冲噪声背景下基于分数低阶统计量时延估计方法性能退化且需要噪声先验知识的问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的时延估计新方法。所提方法首先利用有界非线性Sigmoid函数对含有脉冲噪声的信号进行预处理,使其在不影响有用信号时延信息的基础上对附加脉冲噪声进行充分压缩;然后对处理后的收发信号进行二次分数低阶协方差运算,即求得发射信号的自分数低阶协方差和收发信号的互分数低阶协方差之后,再次计算二者的互分数低阶协方差,以期更大程度上抑制脉冲噪声的影响。通过模拟仿真实验对所提方法进行了有效性验证,结果表明所提方法突破了分数低阶矩阶次需小于Alpha稳定分布噪声特征指数的限制,并且比分数低阶协方差方法具有更高的估计精度。仿真实验结果表明在广义信噪比-10 dB情况下,时延估计用时为0.0560 s,准确率达到97.76%。 展开更多
关键词 时延估计 脉冲噪声 分数协方差 有界非线性函数
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基于二次分数低阶协方差的被动式声源定位方法
6
作者 刘小松 郭靖豪 +2 位作者 柳鹏 任玮 单泽彪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期259-266,311,共9页
针对现有的被动式声源定位算法在强脉冲噪声环境下抗干扰能力弱、定位误差大等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的被动式声源定位估计方法。首先,构建了一个多点共用的最优四基阵阵列结构,利用有界非线性Sigmoid函数对含有脉冲噪... 针对现有的被动式声源定位算法在强脉冲噪声环境下抗干扰能力弱、定位误差大等问题,提出了一种基于二次分数低阶协方差的被动式声源定位估计方法。首先,构建了一个多点共用的最优四基阵阵列结构,利用有界非线性Sigmoid函数对含有脉冲噪声的接收信号进行处理;然后,对处理后的阵元间信号进行二次分数低阶协方差运算,即求得阵元信号的自分数低阶协方差和两阵元间信号的互分数低阶协方差之后,再次计算二者的互分数低阶协方差,以期更大程度上抑制脉冲噪声的影响;最后,根据求得的时延信息对声源进行定位计算。通过定位试验对所提方法进行了有效性验证。 展开更多
关键词 被动式声源定位 脉冲噪声 最优四基阵 分数协方差
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大型风力发电机组线性二次型高斯最优控制策略 被引量:14
7
作者 范晓旭 白焰 +1 位作者 吕跃刚 徐大平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第20期100-105,共6页
为优化额定风速下变速恒频风力发电机组的运行效能,使风力机既能最大化地捕获风能又能最小化随机风引起的疲劳载荷及功率波动,提出一种基于有效风速估计的自适应增益调度线性二次型高斯(gain schedule linear quadratic Gaussian optima... 为优化额定风速下变速恒频风力发电机组的运行效能,使风力机既能最大化地捕获风能又能最小化随机风引起的疲劳载荷及功率波动,提出一种基于有效风速估计的自适应增益调度线性二次型高斯(gain schedule linear quadratic Gaussian optimal control,GS-LQG)最优控制策略。该控制策略以扩展Kalman滤波器(extended Kalman filter,EKF)估计出的平均有效风速作为增益调度变量,根据风电机组稳态工作点的变化,自适应调整控制器参数,使得在每个工作点都能实现最优控制。以1.5MW风电机组作为研究对象,对大范围变化风况激励下,风电机组响应情况进行了仿真研究,结果表明该控制策略可以实现准确的风速估计,并且相对于传统控制策略能够有效缓和传动链上转矩的波动,平滑输出功率,对改善风电的电能质量,延长机组使用寿命具有重要意义。 展开更多
关键词 风力发电机组 有效风速估计 扩展KALMAN滤波器 线性高斯最优控制 自适应增益调度
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基于线性二次型最优控制策略的倒立摆实验系统搭建 被引量:9
8
作者 李劲松 颜国正 +1 位作者 冯剑舟 宋立博 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2010年第3期38-40,60,共4页
以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,在建立了倒立摆系统数学模型的基础上,采用线性二次型最优策略进行控制,并利用MFC实现了人机交互,自主搭建了一套直线型一级倒立摆实验系统。系统的成功起摆与保持倒立... 以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,在建立了倒立摆系统数学模型的基础上,采用线性二次型最优策略进行控制,并利用MFC实现了人机交互,自主搭建了一套直线型一级倒立摆实验系统。系统的成功起摆与保持倒立控制的实现,验证了建模的正确性与控制方式的有效性。 展开更多
关键词 倒立摆实验系统 建模 线性最优控制 系统搭建
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二次型最优控制的半挂汽车列车主动侧倾控制算法研究 被引量:8
9
作者 宗长富 朱天军 +1 位作者 郑宏宇 田承伟 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期872-877,共6页
针对半挂汽车列车的侧倾稳定性问题,建立了八自由度的半挂汽车列车动力学模型,并以线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)为基础,提出了一种基于回路传输恢复技术(loop transfer recovery,LTR)的线性二次型高斯(linear quad... 针对半挂汽车列车的侧倾稳定性问题,建立了八自由度的半挂汽车列车动力学模型,并以线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)为基础,提出了一种基于回路传输恢复技术(loop transfer recovery,LTR)的线性二次型高斯(linear quadratic guass,LQG)最优控制算法。设计了局部状态反馈控制器,实现某车速下的侧倾控制,并进行了该车速下阶跃转向工况的车辆仿真分析。仿真结果表明:LQG/LTR控制器具有良好的抑制干扰噪声的能力和较好的鲁棒性,有效提高了半挂汽车列车的侧倾稳定性。 展开更多
关键词 半挂汽车列车 侧倾稳定性 线性高斯最优控制 鲁棒性
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单级旋转倒立摆极点配置与二次型最优控制 被引量:8
10
作者 曾孟雄 方春娇 赵千惠 《机电工程》 CAS 2010年第3期60-62,70,共4页
为了使旋转倒立摆的旋臂与摆杆始终保持在垂直姿态,通过对单级旋转倒立摆系统结构和动力学分析,建立了合理的状态空间模型并进行了线性化处理,分别通过极点配置和二次型最优控制进行了控制优化,并在Matlab中进行了仿真分析,实现了对旋... 为了使旋转倒立摆的旋臂与摆杆始终保持在垂直姿态,通过对单级旋转倒立摆系统结构和动力学分析,建立了合理的状态空间模型并进行了线性化处理,分别通过极点配置和二次型最优控制进行了控制优化,并在Matlab中进行了仿真分析,实现了对旋臂与摆杆的控制。研究结果表明,二次型最优控制具有更好的响应性能和算法简单等特点,在实际应用中具有重要意义。 展开更多
关键词 倒立摆 极点配置 最优控制
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基于模糊分数阶PID的含电动汽车的多能源微电网二次频率控制 被引量:18
11
作者 项雷军 陈昊 +1 位作者 郭新华 杨一凡 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期74-80,共7页
为了解决分布式可再生能源间歇性发电和电动汽车接入微电网导致的微电网频率波动问题,针对含电动汽车接入的多能源微电网系统,设计了一种基于模糊自适应理论的分数阶比例-积分-微分(PID)二次频率控制器,通过建立模糊控制规则,结合频率... 为了解决分布式可再生能源间歇性发电和电动汽车接入微电网导致的微电网频率波动问题,针对含电动汽车接入的多能源微电网系统,设计了一种基于模糊自适应理论的分数阶比例-积分-微分(PID)二次频率控制器,通过建立模糊控制规则,结合频率偏差对模糊分数阶PID控制器参数进行实时在线整定。考虑光伏发电和风力发电输出功率波动、电动汽车接入微电网、随机负荷扰动3种不同场景,对所提出的模糊分数阶PID控制方法进行了仿真验证与量化分析。仿真结果表明,相比于传统PID控制器和分数阶PID控制器,所设计的模糊分数阶PID控制器使得系统频率响应振荡减少、超调量明显降低、动态调节时间更短,呈现出更强的抗扰动能力和鲁棒性,对于多能源微电网的二次频率调节具有优良的控制效果。 展开更多
关键词 微电网 电动汽车 频率控制 模糊分数PID 参数整定
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基于线性二次型的单神经元PID最优控制器设计及仿真 被引量:8
12
作者 任雯 闻霞 王维庆 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2008年第5期123-124,154,共3页
讨论了线性二次型最优控制理论在神经网络PID控制系统中的应用。将二次型性能指标引入单神经元PID控制器中,设计出单神经元自适应PID最优控制器,从而实现了PID参数在线自适应寻优。给出了完整的设计过程和学习算法,分析了其稳定性。最后... 讨论了线性二次型最优控制理论在神经网络PID控制系统中的应用。将二次型性能指标引入单神经元PID控制器中,设计出单神经元自适应PID最优控制器,从而实现了PID参数在线自适应寻优。给出了完整的设计过程和学习算法,分析了其稳定性。最后,运用MATLAB仿真实现证明了该方法的可行性、有效性,并得到了较为理想的控制效果。 展开更多
关键词 神经网络PID 最优控制 性能指标 仿真
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基于线性二次型的多级联输水渠道最优控制 被引量:21
13
作者 王忠静 郑志磊 +1 位作者 徐国印 蒋光昱 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期383-389,共7页
灌溉输配水是水联网链路的重要环节,其自动控制水平直接影响着水联网效率和风险控制能力,对实现水资源高效管理与利用有重要意义。通过变化输水渠道线性积分时滞控制模型,建立了多级联渠道离散时间状态空间方程,基于线性二次型理论设计... 灌溉输配水是水联网链路的重要环节,其自动控制水平直接影响着水联网效率和风险控制能力,对实现水资源高效管理与利用有重要意义。通过变化输水渠道线性积分时滞控制模型,建立了多级联渠道离散时间状态空间方程,基于线性二次型理论设计最优状态反馈控制器,利用MATLAB求解和SOBEK模拟进行了验证。在甘肃省昌马南灌区多级联渠道运行过程优化控制的模拟结果显示,线性二次型算法能够使控制点水位较快恢复并稳定在设定值,控制过程动作与水位波动次数少、幅度小,效果远优于常规分布式PI反馈控制。线性二次型算法能够应对多级联渠道时滞、耦合特性和一般未知取水扰动,实现可靠供水服务和有效运行控制。目前算法仅采用反馈控制,尚无法应对过大未知取水扰动,还有进一步改进空间。 展开更多
关键词 水联网 多级联渠道自动控制 积分时滞模 离散状态空间方程 线性最优控制
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基于ELVIS的倒立摆二次型最优控制实验系统设计 被引量:3
14
作者 费红姿 王纪方 +2 位作者 董全 郭新莲 宋恩哲 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2016年第3期70-74,77,共6页
基于NI-ELVISⅡ虚拟仪器实验平台设计开发了倒立摆平衡控制实验系统。首先分析了倒立摆的控制原理,建立了倒立摆控制系统的数学模型,设计了二次型最优控制器;然后在LabVIEW环境中,设计了倒立摆平衡控制实验的前面板,并进行了仿真和实验... 基于NI-ELVISⅡ虚拟仪器实验平台设计开发了倒立摆平衡控制实验系统。首先分析了倒立摆的控制原理,建立了倒立摆控制系统的数学模型,设计了二次型最优控制器;然后在LabVIEW环境中,设计了倒立摆平衡控制实验的前面板,并进行了仿真和实验研究。实验结果表明:该倒立摆实验系统具有良好的创新性,利用此系统学生可以自行开发不同的控制方法,从而激发学生学习控制理论的兴趣,调动学生的主动性,进一步提高实验教学质量。 展开更多
关键词 虚拟仪器 倒立摆 ELVIS 最优控制
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基于动态规划原理的混杂系统二次型最优控制 被引量:2
15
作者 陈阳舟 林林 崔平远 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期278-281,共4页
针对性能指标为二次型的最优控制问题,对子系统切换时刻顺序固定的切换型线性混杂系统,利用动态规划原理,将一个多级决策过程分解为一系列易于求解的单级决策过程,即任意没定切换时刻lk(k=1,2,…,K)以后,将整个混杂系统寻优过... 针对性能指标为二次型的最优控制问题,对子系统切换时刻顺序固定的切换型线性混杂系统,利用动态规划原理,将一个多级决策过程分解为一系列易于求解的单级决策过程,即任意没定切换时刻lk(k=1,2,…,K)以后,将整个混杂系统寻优过程分解为K+1个单级寻优过程,并依此给出了混杂最优控制的解析构造方法和求解步骤,编制了基于MATLAB6.1的遗传算法程序,完成了最优搜索. 展开更多
关键词 混杂系统 最优控制 线性 动态规划 静态规划 遗传算法
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燃料电池轿车动力系统线性二次型最优控制研究 被引量:2
16
作者 贠海涛 孙泽昌 +1 位作者 万钢 赵玉兰 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期112-116,共5页
建立了包括燃料电池发动机、电机及其控制器、动力蓄电池组在内的燃料电池轿车动力系统的动态数学模型,根据系统的噪声特性,将动力系统线性二次型最优控制问题归结为线性二次型高斯问题,并建立了考虑随机干扰的燃料电池轿车动力系统线... 建立了包括燃料电池发动机、电机及其控制器、动力蓄电池组在内的燃料电池轿车动力系统的动态数学模型,根据系统的噪声特性,将动力系统线性二次型最优控制问题归结为线性二次型高斯问题,并建立了考虑随机干扰的燃料电池轿车动力系统线性二次型最优动力控制算法。离线仿真和实车转鼓试验证明,该算法能够充分考虑动力系统主要部件的动力性和经济性,具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 燃料电池轿车 动力系统 建模 线性最优控制
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基于线性二次型最优控制和径向基神经网络PID的ESC控制策略 被引量:6
17
作者 罗文发 吴光强 郑松林 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期494-499,共6页
为提高电子稳定控制(ESC)的鲁棒性和自适应能力,采用联合扩展卡尔曼滤波方法估算轮胎侧偏刚度,改进了2自由度模型,在此基础上提出了线性二次型最优控制和径向基神经网络PID联合的控制算法,设计了双层控制器,其上层控制器通过线性二次型... 为提高电子稳定控制(ESC)的鲁棒性和自适应能力,采用联合扩展卡尔曼滤波方法估算轮胎侧偏刚度,改进了2自由度模型,在此基础上提出了线性二次型最优控制和径向基神经网络PID联合的控制算法,设计了双层控制器,其上层控制器通过线性二次型最优控制算法获取主动横摆力矩,下层控制器通过径向基神经网络PID进行车轮分配和变滑移率的控制。采用15自由度车辆模型进行了仿真验证,结果表明设计的控制策略较好地满足ESC的控制要求,并具备良好的自学习功能和瞬态控制能力。 展开更多
关键词 ESC控制策略 联合扩展卡尔曼滤波 轮胎侧偏刚度 线性最优控制 径向基神经网络PID
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分数阶双二次型导抗函数的无源综合 被引量:6
18
作者 荆永明 梁贵书 赵海成 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第1期46-51,共6页
无源网络综合一直是备受关注的研究课题,近几年,随着分数阶微积分的广泛应用,人们开始研究含有分数阶阶次的策动点函数综合。基于三口纯电阻网络与两个分数阶储能元件的连接,提出了分数阶双二次型导抗函数最少储能元件无源综合方法。推... 无源网络综合一直是备受关注的研究课题,近几年,随着分数阶微积分的广泛应用,人们开始研究含有分数阶阶次的策动点函数综合。基于三口纯电阻网络与两个分数阶储能元件的连接,提出了分数阶双二次型导抗函数最少储能元件无源综合方法。推导了其实现的充分必要条件。此外,对于无法用电阻矩阵表示三口电阻网络的情况,通过相应的串并联电路得到其实现条件及对应元件值。当两个分数阶阶次均为1时,所提方法可退化为传统双二次型导抗函数综合,因而具有更广的应用范围,最后,通过数值例子验证了所提方法的准确性。 展开更多
关键词 分数导抗函数 三口电阻网络 网络综合
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采用逆系统设计和二次型最优控制提高变风量箱的性能 被引量:1
19
作者 王军 王雁 +1 位作者 王瑞祥 邵惠鹤 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1412-1416,共5页
采用逆系统设计方法对变风量空调箱的控制系统,包括控制系统的内环(风量控制回路)和外环(房间温度控制回路),进行逆系统设计.消除了在设计时将非线性系统做近似线性化处理所带来的设计缺陷;同时采用二次型最优控制技术对变风量空调箱的... 采用逆系统设计方法对变风量空调箱的控制系统,包括控制系统的内环(风量控制回路)和外环(房间温度控制回路),进行逆系统设计.消除了在设计时将非线性系统做近似线性化处理所带来的设计缺陷;同时采用二次型最优控制技术对变风量空调箱的控制器进行优化设计,使控制器的参数达到最优值.逆系统设计方法与二次型最优控制技术相结合能有效地改进和提高变风量箱的控制品质和性能. 展开更多
关键词 逆系统设计 最优控制 变风量箱
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数字缸伺服系统线性二次型最优控制仿真研究 被引量:2
20
作者 张新宇 宋锦春 于晓光 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第7期12-14,共3页
根据数字缸伺服系统的框图结构,建立了系统的状态空间方程数学模型;利用线性二次型最优控制理论,给出相应控制算法,设计了系统最优控制器,并通过MATLAB对系统特性进行仿真分析;对于采用最优控制算法前后的系统分别进行了阶跃响应和频率... 根据数字缸伺服系统的框图结构,建立了系统的状态空间方程数学模型;利用线性二次型最优控制理论,给出相应控制算法,设计了系统最优控制器,并通过MATLAB对系统特性进行仿真分析;对于采用最优控制算法前后的系统分别进行了阶跃响应和频率响应仿真分析,以验证该算法对系统动态特性的影响,同时又探讨了最优控制器中的加权矩阵对系统稳定性的影响。仿真结果表明,最优控制算法改善了系统动态品质,实现简单,且控制精度高,工程实用性强。 展开更多
关键词 数字缸 线性 最优控制 加权矩阵 仿真
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