基于牛顿-拉夫逊算法求解的MPC避障路径规划

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作者 王耀 李占龙 《农业装备与车辆工程》 2025年第1期103-109,共7页

在动态环境中,模型预测控制结合人工势场法对于多约束的非线性方程求解能力并不高,缺乏实时性,无法及时调整路径来规避移动障碍物,并且规划的路径并不平滑,从而增加碰撞风险。为了解决这一问题,针对智能车辆提出了一种新方法,在预测控... 在动态环境中,模型预测控制结合人工势场法对于多约束的非线性方程求解能力并不高,缺乏实时性,无法及时调整路径来规避移动障碍物,并且规划的路径并不平滑,从而增加碰撞风险。为了解决这一问题,针对智能车辆提出了一种新方法,在预测控制的目标函数与约束条件下,引入修正的势场函数,并与牛顿-拉夫逊优化方法(NR-MPC)相结合,实现最优轨迹的搜索。仿真结果表明,在超车过程中,算法NR-MPC的横摆速度比MPC减小80%,比AFP-MPC减小37%,前轮转角比MPC小1.63 rad,比AFP-MPC小0.21 rad,并且NR-MPC算法的转角和航向角变化在6 s后很快变得平缓,10 s左右变得稳定,明显优于MPC和AFP-MPC。该轨迹规划器比APF-MPC控制器展现出更理想的稳定性,牛顿-拉夫逊优化算法求解规划的路径比单一人工势场法更快,有更高的实时性,规划的曲线更加平滑安全,跟踪精度也更加精确。 展开更多

关键词 牛顿-拉夫逊优化算法 MPC模型预测控制 避障 局部路径规划

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基于改进牛顿-拉夫逊算法的脑出血磁感应断层成像研究

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作者 曹弘贵 叶波 +3 位作者 姜瑛 罗思琦 曹众楷 欧阳俊林 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4477-4488,共12页

针对脑出血磁感应断层成像(MIT)中正问题模型过于简化、图像重建质量较低、算法收敛效率低、病变与背景间伪影较大、耗时较长等问题,该文提出一种用于脑出血MIT的改进牛顿-拉夫逊(NR)算法。将线性反投影(LBP)算法计算结果作为改进NR算... 针对脑出血磁感应断层成像(MIT)中正问题模型过于简化、图像重建质量较低、算法收敛效率低、病变与背景间伪影较大、耗时较长等问题,该文提出一种用于脑出血MIT的改进牛顿-拉夫逊(NR)算法。将线性反投影(LBP)算法计算结果作为改进NR算法的迭代初值,在目标函数中加入自适应加速惩罚项和L2范数惩罚项,提高算法每一步迭代的效率,减少重建图像的伪影。引入投影算子P施加物理意义上的约束,提高收敛速度并改善成像质量。利用Comsol Multiphysics构建了包含头皮、颅骨、脑脊液和脑实质的真实3维颅脑模型。仿真计算了相位差检测值和灵敏度矩阵用于后续的图像重建。利用所提改进NR算法与5种图像重建算法分别对3个位置出血量分别为24 ml,14 ml,2 ml的脑出血进行磁感应断层成像。实验结果表明,所提算法相比其他5种算法重建图像的质量更高,成像时间平均只需NR算法的1/3。使用更少的迭代次数重建出更高质量的图像,并且能实现2 ml脑出血的图像重建,为脑出血的MIT检测提供一种新的有效算法。 展开更多

关键词 脑出血 磁感应断层成像 有限元分析 牛顿-拉夫逊算法 图像重建

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基于牛顿-拉夫逊法的风速观测器设计 被引量：3

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作者 刘乾 徐洋超 李赟 《电力工程技术》 2017年第5期71-75,共5页

风速是风力发电机的一个重要参量,准确获取风机运行过程中实时的风速信息对风机的控制十分重要。文中基于牛顿-拉夫逊方法,设计并实现了一种风速观测器。该观测器根据风轮机运行中实时的运行状态数据,迭代估计出叶尖速比的近似值,再由... 风速是风力发电机的一个重要参量,准确获取风机运行过程中实时的风速信息对风机的控制十分重要。文中基于牛顿-拉夫逊方法,设计并实现了一种风速观测器。该观测器根据风轮机运行中实时的运行状态数据,迭代估计出叶尖速比的近似值,再由它与风速的对应关系计算出实时的估计风速,达到风速观测的目的。最后,将该风速观测器分别在Matlab和风力机模拟器中进行仿真和实验验证,结果表明,所设计的风速观测器具有良好的风速估计性能,符合预期目标。 展开更多

关键词 牛顿-拉夫逊算法 风速观测 变速风电机组 叶尖速比 风力机模拟器

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小样本紫外-可见吸收光谱数据的COD测定方法

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作者 郑培超 阮伟 +8 位作者 陈述斌 李海娟 侯艳 李成林 何浩楠 杨琴 王金梅 李彪 郭连波 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期343-352,共10页

化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)浓度的精准预测在水质监测和环境保护中具有重要意义。然而,受限于样本量有限以及传统支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型超参数调优计算复杂,紫外-可见(Ultraviolet-Visible,UV-V... 化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)浓度的精准预测在水质监测和环境保护中具有重要意义。然而,受限于样本量有限以及传统支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型超参数调优计算复杂,紫外-可见(Ultraviolet-Visible,UV-Vis)吸收光谱在COD预测中的精度受到限制。为此,构建了适用于小样本条件的光谱数据优化策略。首先,通过核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)提取光谱数据关键特征,提升数据处理效率;随后,利用基于梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(Wasserstein Generative Adversarial Networks with Gradient Penalty,WGANGP)对关键特征进行数据增强,以缓解样本稀缺并提升模型对非线性关系的建模能力;最后采用牛顿-拉夫逊优化(Newton-Raphson-Based Optimizer,NRBO)实现SVR超参数的优化。实验结果表明,该方法在长江和嘉陵江水体COD预测中优于传统SVR,R^(2)从0.884 2提升至0.962 48,均方根误差(RMSE)降低36.34%,平均绝对误差(MAE)减少49.54%。该策略为光谱数据建模与水质污染监测提供了理论支持和实践依据。 展开更多

关键词 环境科学与工程 化学需氧量预测 Wasserstein生成对抗网络 紫外-可见吸收光谱 牛顿-拉夫逊优化算法 水质监测

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PMSM模糊反步控制算法优化研究

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作者 席隆兴 马家庆 +3 位作者 敖邦乾 何志琴 吴钦木 陈昌盛 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第7期39-44,共6页

针对永磁同步电机控制系统在非线性、强耦合等因素下条件运行效果差的问题,提出了一种使用牛顿-拉夫逊算法(NRBO)优化的模糊反步自适应控制(FBAC)。首先,利用反步控制理论对传统PI控制器的双环结构进行重构;然后,使用模糊控制理论设计... 针对永磁同步电机控制系统在非线性、强耦合等因素下条件运行效果差的问题,提出了一种使用牛顿-拉夫逊算法(NRBO)优化的模糊反步自适应控制(FBAC)。首先,利用反步控制理论对传统PI控制器的双环结构进行重构;然后,使用模糊控制理论设计重构系统的自适应结构参数;最后,使用NRBO对自适应结构参数量化因子进行寻优。经过仿真和实验分析表明,所提出的控制策略在空载实验时,调节时间由优化前的1.55 s缩短到1.2 s,提升了22.6%,超调量由7.1 r/min减小到4.1 r/min;带负载实验时,超调几乎为0,综合性能提升明显。 展开更多

关键词 永磁同步电机 反步自适应控制 模糊控制 牛顿-拉夫逊优化算法

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电阻抗断层成像的MPSO-MNR算法研究 被引量：3

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作者 张辉 李颖 +1 位作者 王西明 张小娣 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第9期29-32,共4页

基于修正粒子群算法(MPSO)和修正的牛顿-拉夫逊(MNR)算法的优点和局限,提出MPSO-MNR算法,通过对研究的平面圆形求解域采用有限元法进行剖分,电流注入采用三角电流法的园域内单个、两个仿真目标采用该算法进行电阻抗断层静态重构。采用... 基于修正粒子群算法(MPSO)和修正的牛顿-拉夫逊(MNR)算法的优点和局限,提出MPSO-MNR算法,通过对研究的平面圆形求解域采用有限元法进行剖分,电流注入采用三角电流法的园域内单个、两个仿真目标采用该算法进行电阻抗断层静态重构。采用定义的适应值函数和误差总和作为评价重构质量的物理量。数值仿真结果表明,在一定迭代次数内,提出的MPSO-MNR算法对求解域内目标位置定位准确,能够较准确反映场域内电阻率的分布。 展开更多

关键词 修正的粒子群算法 电阻抗断层成像 修正的牛顿-拉夫逊算法

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应用牛顿法的高压直流输电系统非特征谐波潮流算法 被引量：2

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作者 蒋国顺 李建华 +1 位作者 夏道止 黄莹 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期104-110,共7页

针对高压直流输电系统非特征谐波潮流算法中非线性方程组具有变量多、维数高的特点,采用牛顿-拉夫逊算法迭代求解,提高了非特征谐波算法的收敛性,推导了换流装置交流侧三相电流和直流侧电压及Y、d换流变压器Δ绕组内零序环流的解析式.... 针对高压直流输电系统非特征谐波潮流算法中非线性方程组具有变量多、维数高的特点,采用牛顿-拉夫逊算法迭代求解,提高了非特征谐波算法的收敛性,推导了换流装置交流侧三相电流和直流侧电压及Y、d换流变压器Δ绕组内零序环流的解析式.根据交、直流网络与换流装置的相互关系,组成换流站母线三相谐波电流平衡方程、直流网络谐波电流平衡方程,形成了修正方程式,以统一基波和特征谐波潮流结果为初值,运用牛顿-拉夫逊算法迭代求解全系统非线性方程组.采用该算法计算了南方电网云广±800 kV特高压直流输电系统非特征谐波潮流,计算结果合理,收敛性良好,证明了所提算法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 高压直流输电 非特征谐波潮流算法 牛顿-拉夫逊算法

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基于NRBO-XGboost的机器人磨削材料去除率预测与模型优化研究

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作者 吕少华 蔡春波 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期159-165,共7页

针对磨削加工过程中材料去除率(material removal rate,MRR)难以准确预测的问题,构建了基于极致梯度提升树(etreme gradient boosting,XGBoost)算法的MRR预测模型。通过分析不同工艺参数下机器人磨削产生的振动信号,提取能够反映MRR的... 针对磨削加工过程中材料去除率(material removal rate,MRR)难以准确预测的问题,构建了基于极致梯度提升树(etreme gradient boosting,XGBoost)算法的MRR预测模型。通过分析不同工艺参数下机器人磨削产生的振动信号,提取能够反映MRR的特征参数,利用牛顿-拉夫逊优化算法(Newton-Raphson-based optimizer,NRBO)确定XGBoost的初始参数最优解,解决参数调整与局部最优解问题,并构建NRBO-XGBoost模型。将该模型与传统XGBoost、粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)-XGBoost及长短期记忆算法(long short-term memory,LSTM)进行对比,结果显示,NRBO-XGBoost模型的预测结果优于其他模型,预测评价指标显著提高,初始解优化速度较PSO优化算法更快,适应度值更小。研究成果可为机器人磨削MRR预测及工艺优化提供参考。 展开更多

关键词 XGboost算法 牛顿-拉夫逊优化算法 机器人磨削 材料去除率 振动信号

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基于NRBO-BP模型的黏泥型泥化夹层抗剪强度预测

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作者 鲁明智 张家明 +1 位作者 邱培城 高宇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期277-281,共5页

精确评估土体的抗剪强度参数对于确保工程安全至关重要,目前尚未有黏泥型泥化夹层抗剪强度指标的预测模型。为得出黏泥型泥化夹层抗剪强度预测最优模型,通过引入牛顿-拉夫逊算法优化神经网络,显著提高了模型的收敛速度和预测精度。同时... 精确评估土体的抗剪强度参数对于确保工程安全至关重要,目前尚未有黏泥型泥化夹层抗剪强度指标的预测模型。为得出黏泥型泥化夹层抗剪强度预测最优模型,通过引入牛顿-拉夫逊算法优化神经网络,显著提高了模型的收敛速度和预测精度。同时,将模型与布谷鸟优化BP神经网络模型(CS-BP)、猎人猎物优化BP神经网络模型(HPO-BP)和BP神经网络模型进行了对比。结果表明,无论对于内摩擦角还是黏聚力,NRBO-BP模型都表现出最好的预测能力。在内摩擦角预测中,NRBO-BP模型在训练集和测试集的决定系数分别达到了0.9595、0.9301;在黏聚力预测中,NRBO-BP模型在训练集和测试集的决定系数分别达到了0.9684、0.9341。同时,在内摩擦角和黏聚力预测中NRBO-BP模型的精度在众多对比模型中均为最高。NRBO-BP模型有作为黏泥型泥化夹层抗剪强度指标预测的标准模型使用的潜力。 展开更多

关键词 黏泥型泥化夹层 抗剪强度 牛顿-拉夫逊算法 BP神经网络 预测

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MNR图像重建算法中正则化因子研究 被引量：2

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作者 肖理庆 王化祥 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第21期13-16,共4页

为了提高电阻层析成像图像重建算法求解逆问题精度,对修正牛顿-拉夫逊算法中正则化因子进行了研究。借鉴改进粒子群算法中惯性权重递减策略,根据算法迭代过程中成像精度,自动更新正则化因子的最大值,提出一种新的改进牛顿-拉夫逊图像重... 为了提高电阻层析成像图像重建算法求解逆问题精度,对修正牛顿-拉夫逊算法中正则化因子进行了研究。借鉴改进粒子群算法中惯性权重递减策略,根据算法迭代过程中成像精度,自动更新正则化因子的最大值,提出一种新的改进牛顿-拉夫逊图像重建算法,应用于两相流典型流型——层状流、泡状流、环状流、中心流及复合流型图像重建。仿真实验结果表明,相同实验条件下,相比迭代线性反投影算法、修正牛顿-拉夫逊算法,新算法有效提高了图像重建精度。 展开更多

关键词 电阻层析成像 图像重建算法 修正牛顿-拉夫逊算法 正则化因子 粒子群算法 惯性权重

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基于改进苏霍夫降温算子的电-热混合潮流计算方法 被引量：6

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作者 靳旦 范成围 +4 位作者 刘洋 杜新伟 魏巍 李海波 雷一 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2020年第10期18-26,共9页

综合能源系统是一种实现能耗终端供应高效、清洁、经济的能源组织形式。它集成了多种能源间的转换和传输,因此传统的电力系统潮流分析计算方法不再对耦合设备和热力流仿真计算适用。本文提出了一种适用于终端综合能源供应的电-热混合潮... 综合能源系统是一种实现能耗终端供应高效、清洁、经济的能源组织形式。它集成了多种能源间的转换和传输,因此传统的电力系统潮流分析计算方法不再对耦合设备和热力流仿真计算适用。本文提出了一种适用于终端综合能源供应的电-热混合潮流计算方法。首先将热力管网中的苏霍夫降温算子简化,其次建立了电力、热力和水力流的数学描述,并在此基础上运用改进降温算子建立牛顿-拉夫逊快速迭代求解算法的数学模型,并推导了受电-热耦合关系影响的雅可比矩阵元素取值。最后通过一个区域电-热供应系统算例验证了本方法的有效性。 展开更多

关键词 综合能源系统 牛顿-拉夫逊算法 苏霍夫降温算子 耦合 多能流 潮流

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高精密装片头运动平台摩擦力测试与模型辨识研究

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作者 梁伟明 钱承山 +3 位作者 朱友为 花国祥 陈怀荣 张翔 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期47-51,共5页

在芯片贴装过程中,对装片头运动平台非线性摩擦力进行补偿是提高装片精度的有效途径,目前运动平台的摩擦特性难以准确描述,为此设计并搭建了运动平台等效摩擦力测试系统,并进行了摩擦力测试实验。根据测试的摩擦力数据,通过牛顿-拉夫逊... 在芯片贴装过程中,对装片头运动平台非线性摩擦力进行补偿是提高装片精度的有效途径,目前运动平台的摩擦特性难以准确描述,为此设计并搭建了运动平台等效摩擦力测试系统,并进行了摩擦力测试实验。根据测试的摩擦力数据,通过牛顿-拉夫逊优化算法(Newton-raphson-based optimizer,NRBO)对摩擦力模型进行参数辨识,仿真结果表明辨识出的摩擦力理论模型与实际测试结果相吻合,有效地提高了摩擦力模型的辨识精度,为后续设计高性能控制器时实现运动平台摩擦力的精确补偿奠定了基础。 展开更多

关键词 芯片贴装 非线性摩擦力 牛顿-拉夫逊优化算法 模型辨识

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一种标定相机内方位元素的迭代算法 被引量：1

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作者 王东杰 张继友 马丽娜 《航天返回与遥感》 2014年第6期74-82,共9页

为优化自标定技术解算内方位元素数学模型,阐述了一种利用自标定技术进行相机内方位元素标定的迭代算法。内方位元素结果优化采用牛顿—拉夫逊迭代算法,在保证计算效率的同时能够获得较高的精度。B双空间几何理论建立于正方形在物、像... 为优化自标定技术解算内方位元素数学模型,阐述了一种利用自标定技术进行相机内方位元素标定的迭代算法。内方位元素结果优化采用牛顿—拉夫逊迭代算法,在保证计算效率的同时能够获得较高的精度。B双空间几何理论建立于正方形在物、像两空间的射影几何关系,利用二维棋盘格标定图像中点、线、面间固有的几何关系得到迭代算法初值;采用包含3个径向和2个切向畸变系数的畸变模型能够更好地表达镜头畸变情况;标定方法操作过程简单、实验误差小。为与张氏标定法进行比较,对使用张氏标定法的图像数据进行实验,得到与其相同标定精度的实验结果,验证了基于B双空间几何法的自标定方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 牛顿-拉夫逊迭代算法 内方位元素 B双空间几何 自标定技术

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基于微分进化算法的航空发动机模型修正 被引量：9

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作者 朱正琛 李秋红 +1 位作者 王元 潘鹏飞 《航空发动机》 2016年第1期53-58,共6页

为了提高航空发动机性能仿真模型精度,采用微分进化算法对发动机部件特性进行修正。对微分进化算法进行改进,提出折线式交叉变量变化方式,提高了算法的寻优能力。提出变步长牛顿-拉夫逊迭代算法,基于平衡方程残差范数变化趋势,改变牛顿... 为了提高航空发动机性能仿真模型精度,采用微分进化算法对发动机部件特性进行修正。对微分进化算法进行改进,提出折线式交叉变量变化方式,提高了算法的寻优能力。提出变步长牛顿-拉夫逊迭代算法,基于平衡方程残差范数变化趋势,改变牛顿-拉夫逊算法迭代计算步长,提高了模型的收敛性和收敛速度。在设计点,对各部件特性、引气系数、总压恢复系数进行修正,使修正后的模型输出与试验数据相匹配。仿真结果表明:改进后的牛顿-拉夫逊迭代算法收敛性更强、计算速度更快,修正后的各输出参数的最大建模误差减小到1.3762%,满足建模误差需求。 展开更多

关键词 微分进化算法 牛顿-拉夫逊迭代算法 部件特性修正 折线式交叉变量 性能仿真模型 航空发动机

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基于前馈的风力发电机组变桨距控制 被引量：20

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作者 何玉林 黄帅 +2 位作者 杜静 苏东旭 李俊 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期15-20,共6页

针对变速变桨(Variable Speed Variable Pitch,VSVP)风力发电机组如何抑制反馈信号滞后引起的输出功率波动进行研究。在研究了传统PID反馈控制和基于测量风速前馈控制的基础上,提出了有效风速估计的前馈与传统PID反馈结合的变桨距控制策... 针对变速变桨(Variable Speed Variable Pitch,VSVP)风力发电机组如何抑制反馈信号滞后引起的输出功率波动进行研究。在研究了传统PID反馈控制和基于测量风速前馈控制的基础上,提出了有效风速估计的前馈与传统PID反馈结合的变桨距控制策略,通过卡尔曼滤波与牛顿-拉夫逊算法进行有效风速估计,根据估计的有效风速给出合适的前馈桨距角,实现动态前馈补偿。以2 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对前馈控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较。结果表明:相对传统的变桨距控制,提出的变桨距控制使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出。 展开更多

关键词 变速变桨 卡尔曼滤波 牛顿-拉夫逊算法 风速估计 前馈控制

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远程电压控制模式下的潮流计算 被引量：2

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作者 张伟 白雪峰 +1 位作者 蔡中勤 郭志忠 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第34期69-77,共9页

根据2种类型3种模式下的远程电压控制的特点,在引入新的P节点和PQV节点类型后,建立3种远程电压控制模式下潮流计算模型。在第1种一对一无功注入模式下,P节点的电压约束被PQV节点的电压所约束,各种节点类型的约束方程能保证潮流的可解性... 根据2种类型3种模式下的远程电压控制的特点,在引入新的P节点和PQV节点类型后,建立3种远程电压控制模式下潮流计算模型。在第1种一对一无功注入模式下,P节点的电压约束被PQV节点的电压所约束,各种节点类型的约束方程能保证潮流的可解性;在第2种多对一的无功注入联合控制模式下,引入控制节点的无功分配方程约束来保证潮流的可解性;第3种调压器控制模式下,将调压器变比作为待求变量,从而将控制变量的求取集成到潮流解算的过程之中。推导各种控制模式下利用牛顿–拉夫逊算法求解方程组时雅克比矩阵和修正向量表达式,并分别分析其特点。算例表明,所提出的方法收敛性和收敛速度能得到保证,具有很好的应用前景。 展开更多

关键词 潮流计算 远程电压控制 牛顿-拉夫逊算法

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NRBO双优化VMD-Transformer模型的滑坡预测方法

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作者 胡祥祥 李彪 +3 位作者 石亚亚 尹继鑫 李凯崇 于志远 《测绘通报》 2025年第S1期143-150,共8页

山体滑坡预测作为时空数据分析的重要应用方向,对城市地质安全防控具有关键价值。本文针对传统时序预测模型在复杂地质条件下的适应性局限,提出一种融合变分模态分解算法(VMD)与变换器模型(Transformer)的双优化模型(NRBO-VMD-NRBO-Tran... 山体滑坡预测作为时空数据分析的重要应用方向,对城市地质安全防控具有关键价值。本文针对传统时序预测模型在复杂地质条件下的适应性局限,提出一种融合变分模态分解算法(VMD)与变换器模型(Transformer)的双优化模型(NRBO-VMD-NRBO-Transformer)。通过引入变分模态分解算法,处理原始数据中的多尺度特征,结合牛顿-拉夫逊算法(NRBO),对变换器模型和变分模态分解算法进行参数优化,构建双优化混合预测模型。试验结果表明,相比传统单模型和单优化模型,本文模型在青海西宁南山地区的预测精度和相关性良好,对于含噪声的数据处理,波动率均在0.884 7内,决定系数均值可达0.917 1,证实了其在特征提取与噪声抑制方面的协同增效作用。研究结果为山体滑坡预测领域提供了理论基础和技术框架。 展开更多

关键词 滑坡预测 全球卫星导航系统 牛顿-拉夫逊算法 深度学习 变分模态分解算法

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