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四旋翼飞行器的建模与姿态控制 被引量:16
1
作者 曾小勇 彭辉 吴军 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期3693-3700,共8页
对于具有多变量非线性耦合特性的四旋翼飞行器对象,以2种方法实现飞行姿态的实时控制。第1种方法是根据其运动学物理模型,利用线性二次型最优调节器(LQR)方法在线计算状态反馈控制率;第2种方法是基于数据驱动的方法,采用基于状态相依AR... 对于具有多变量非线性耦合特性的四旋翼飞行器对象,以2种方法实现飞行姿态的实时控制。第1种方法是根据其运动学物理模型,利用线性二次型最优调节器(LQR)方法在线计算状态反馈控制率;第2种方法是基于数据驱动的方法,采用基于状态相依ARX模型描述对象的全局非线性动态过程,利用RBF神经网络逼近状态相依ARX(RBF-ARX)模型函数型系数,以状态信号量引导模型实时反映对象的局部特性,在递推得到多步向前预测状态空间RBF-ARX模型的基础上设计模型预测控制器。四旋翼飞行器实验装置的建模和实时控制效果验证了本文方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 四旋翼飞行器 线性二次型调节器 RBF-ARX模型 预测控制
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基于线性函数型权重的RBF-ARX模型的磁悬浮球系统预测控制 被引量:5
2
作者 覃业梅 彭辉 阮文杰 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2676-2684,共9页
为了充分描述磁悬浮球系统具有非线性、开环不稳定性及响应快速性等特性,建立一个带线性函数权重的RBF-ARX(linear functional weight RBF networks-based ARX model,LFWRBF-ARX)模型。与一般的RBF-ARX模型不同之处在于,它引入1个与工... 为了充分描述磁悬浮球系统具有非线性、开环不稳定性及响应快速性等特性,建立一个带线性函数权重的RBF-ARX(linear functional weight RBF networks-based ARX model,LFWRBF-ARX)模型。与一般的RBF-ARX模型不同之处在于,它引入1个与工作点状态相关的局部线性结构作为RBF网络输出层的权值。该模型随系统工作点的变化而变化,固定工作点时为局部线性ARX模型,当工作点变化时为全局非线性ARX模型。根据该模型的结构特点,采用结构化非线性参数优化方法(structured nonlinear parameter optimization method,SNPOM)来辨识模型的结构及线性、非线性参数。然后,以辨识的模型为基础,根据模型的局部线性及全局非线性特征设计预测控制器。仿真结果表明:以该建模方法建立的模型能很好地局部和全局描述磁悬浮球系统的动态特性,并能实现小球的稳定悬浮控制,比以一般ARX模型、RBF-ARX模型为基础的控制效果更好。 展开更多
关键词 非线性ARX模型(NARX) 线性函数权重RBF-ARX模型(LFWRBF-ARX) SNPOM(structured nonlinearparameter optimization method) 非线性预测控制 磁悬浮球
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可视化过程控制实时仿真系统设计与开发 被引量:1
3
作者 王芳 吴敏 +1 位作者 娄明山 曹卫华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1967-1970,1976,共5页
针对复杂工业过程建模与仿真设计的特点和要求,设计并实现了一套面向典型过程控制的集组态、仿真和监控一体化的可视化实时仿真系统.系统结构主要包括前台用户操作、中间数据通信和后台仿真计算3部分,采用面向对象和模块化的设计思想,通... 针对复杂工业过程建模与仿真设计的特点和要求,设计并实现了一套面向典型过程控制的集组态、仿真和监控一体化的可视化实时仿真系统.系统结构主要包括前台用户操作、中间数据通信和后台仿真计算3部分,采用面向对象和模块化的设计思想,通过VC++编程,将组态界面和原理界面与Simulink仿真模型整合在一起,实现了工艺流程组态图和原理图的可视化、仿真计算、曲线显示和与外部PLC实时通信等功能,可供控制系统的生产过程模拟、半实物实时仿真、参数设置以及工艺流程学习等过程使用.测试表明,所设计的系统操作简单,界面美观,通用性强,易于二次开发. 展开更多
关键词 可视化过程控制 组态图 原理图 实时仿真
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基于SOC的锂动力电池多层双向自均衡方法 被引量:27
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作者 熊永华 杨艳 +2 位作者 李浩 何勇 吴敏 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期766-773,共8页
电池均衡是优化动力电池性能,提高使用寿命,增强动态工作过程安全性的一项关键技术.针对锂动力电池单体数量多,测量与控制数据量庞大等问题,本文将锂动力电池分为区域模块和全局模块两层,进而提出一种融合区域均衡与全局均衡的多层次协... 电池均衡是优化动力电池性能,提高使用寿命,增强动态工作过程安全性的一项关键技术.针对锂动力电池单体数量多,测量与控制数据量庞大等问题,本文将锂动力电池分为区域模块和全局模块两层,进而提出一种融合区域均衡与全局均衡的多层次协调均衡方法.通过开关电容区域均衡电路与反激式变压器全局均衡电路控制充放电过程的开关通断,实现双向均衡目标;在此基础上,考虑不同电池荷电状态(State of Charge,SOC)分布情况下锂电池的受电能力差异,以多模式充电策略为均衡前提条件,使用SOC关键参数作为均衡判据,实现系统充电与非充电过程的主动双向自均衡.实验结果表明,所提出的双向自均衡方法能实现高精度的均衡目标,且能耗较低. 展开更多
关键词 电池均衡 均衡判据 荷电状态 锂动力电池
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经济性能评估的炼焦生产过程优化运行方法 被引量:8
5
作者 雷琪 吴敏 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1914-1919,1925,共7页
针对炼焦生产过程中缺少性能评估环节而难以确保过程优化运行的问题,提出了一种基于经济性能评估的炼焦生产过程优化运行方法.该方法在炼焦生产过程经济效益指标和焦炭质量过程性能指标对协调优化级进行性能评估的基础上,结合模型置信度... 针对炼焦生产过程中缺少性能评估环节而难以确保过程优化运行的问题,提出了一种基于经济性能评估的炼焦生产过程优化运行方法.该方法在炼焦生产过程经济效益指标和焦炭质量过程性能指标对协调优化级进行性能评估的基础上,结合模型置信度,建立专家规则,及时修正经济指标预测模型;基于焦炭产量、炼焦能耗等经济指标,以焦炭质量和工艺条件为约束,对炼焦生产过程进行协调优化,使得炼焦生产达到良好的运行状态.仿真结果表明,所提方法能显著地提高焦炭产量、降低能耗. 展开更多
关键词 炼焦生产过程 经济性能指标 性能评估 优化运行
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烧结余热回收系统效率计算及参数动态优化 被引量:3
6
作者 曹卫华 蔡伊青 +1 位作者 袁艳 吴敏 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1046-1052,共7页
针对烧结余热回收存在的余热利用率不高、生产不稳定的难题,采用分析方法对某钢铁厂烧结余热回收系统进行研究,建立了评价系统运行效率的效率模型,并对不同运行工况下系统效率进行了计算分析.在此基础上,建立效率优化模型,并通过粒子群... 针对烧结余热回收存在的余热利用率不高、生产不稳定的难题,采用分析方法对某钢铁厂烧结余热回收系统进行研究,建立了评价系统运行效率的效率模型,并对不同运行工况下系统效率进行了计算分析.在此基础上,建立效率优化模型,并通过粒子群算法进行求解.根据不同入口余热资源量动态地调整蒸汽参数设定值,从而增加系统对变工况运行环境的适应能力.基于工业运行数据的仿真结果表明,动态优化法可使烧结余热回收系统的(火用)效率提高4%-11%. 展开更多
关键词 余热回收(火用)效率 蒸汽参数 变工况 动态优化
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一种基于模型的可分解贝叶斯在线强化学习 被引量:2
7
作者 仵博 郑红燕 +1 位作者 冯延蓬 陈鑫 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1429-1434,共6页
针对贝叶斯强化学习中参数个数巨大,收敛速度慢,无法实现在线学习的问题,提出一种基于模型的可分解贝叶斯强化学习方法.首先,将学习参数进行可分解表示,降低学习参数的个数;然后,根据先验知识和观察数据采用贝叶斯方法来学习,最优化探... 针对贝叶斯强化学习中参数个数巨大,收敛速度慢,无法实现在线学习的问题,提出一种基于模型的可分解贝叶斯强化学习方法.首先,将学习参数进行可分解表示,降低学习参数的个数;然后,根据先验知识和观察数据采用贝叶斯方法来学习,最优化探索和利用二者之间的平衡关系;最后,采用基于点的贝叶斯强化学习方法实现学习过程的快速收敛,从而达到在线学习的目的.仿真结果表明该算法能够满足实时系统性能的要求. 展开更多
关键词 马尔可夫决策过程 贝叶斯强化学习 动态贝叶斯网路
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基于广义逆非负矩阵分解的无线传感器网络节能通信 被引量:3
8
作者 仵博 吴敏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1415-1419,共5页
针对无线传感器网络中通信数据的高维、高冗余现象,基于高维空间往往可以由其低维来本质表示这一特性,提出一种基于广义逆非负矩阵分解的无线传感器网络节能通信(giNMF)算法。首先,采用奇异值分解方法对原始通信数据矩阵进行初始化操作... 针对无线传感器网络中通信数据的高维、高冗余现象,基于高维空间往往可以由其低维来本质表示这一特性,提出一种基于广义逆非负矩阵分解的无线传感器网络节能通信(giNMF)算法。首先,采用奇异值分解方法对原始通信数据矩阵进行初始化操作,求出其对应的特征空间;然后,采用非负矩阵分解方法对奇异值分解后的矩阵进行降维操作,利用乘法更新法快速求解出最终降维结果。仿真实验结果表明:giNMF算法能够对通信数据进行有效压缩,从而降低通信能耗,延长网络生命周期,达到节能的目的。 展开更多
关键词 无线传感器网络 节能通信 生命周期 非负矩阵分解 广义逆
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基于非负矩阵分解更新规则的部分可观察马尔可夫决策过程信念状态空间降维算法 被引量:1
9
作者 仵博 陈鑫 +1 位作者 郑红燕 冯延蓬 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期2901-2907,共7页
针对求解部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)规划问题时遭遇的"维数诅咒",该文提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)更新规则的POMDP信念状态空间降维算法,分两步实现低误差高维降维。第1步,利用POMDP的结构特性,将状态、观察和... 针对求解部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)规划问题时遭遇的"维数诅咒",该文提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)更新规则的POMDP信念状态空间降维算法,分两步实现低误差高维降维。第1步,利用POMDP的结构特性,将状态、观察和动作进行可分解表示,然后利用动态贝叶斯网络的条件独立对其转移函数进行分解压缩,并去除概率为零的取值,降低信念状态空间的稀疏性。第2步,采用信念状态空间值直接降维方法,使降维后求出的近似最优策略与原最优策略保持一致,使用NMF更新规则来更新信念状态空间,避免Krylov迭代,加快降维速度。该算法不仅保证降维前后值函数不发生改变,又保留了其分段线性凸特性。实验结果表明,该算法具有较低误差率和较高收敛性。 展开更多
关键词 信息处理 部分可观察马尔可夫决策过程 信念状态空间 非负矩阵分解 值直接压缩 维数灾
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一种基于自适应粒子滤波的多层感知器学习算法 被引量:2
10
作者 席燕辉 叶志成 彭辉 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1397-1402,共6页
针对神经网络状态空间模型中系统噪声统计特性未知导致滤波发散或者滤波精度不高的问题,提出一种自适应的粒子滤波神经网络训练算法。该算法用粒子滤波估计网络的权时,利用序贯更新先验信息的序贯可信度最大化方法在线估计未知系统噪声... 针对神经网络状态空间模型中系统噪声统计特性未知导致滤波发散或者滤波精度不高的问题,提出一种自适应的粒子滤波神经网络训练算法。该算法用粒子滤波估计网络的权时,利用序贯更新先验信息的序贯可信度最大化方法在线估计未知系统噪声方差。仿真结果表明:该自适应粒子滤波算法明显优于其他传统的神经网络训练算法,如扩展卡尔曼滤波、噪声可调的扩展卡曼滤波、普通粒子滤波等。 展开更多
关键词 多层感知器 粒子滤波 自适应粒子滤波
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基于多源信息可信度的高炉料面温度检测方法 被引量:1
11
作者 安剑奇 吴敏 +1 位作者 何勇 曹卫华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1945-1950,1955,共7页
针对高炉料面温度难以准确检测的问题,提出一种基于多源信息可信度的高炉料面温度在线检测方法.根据高炉3种异类检测信息的各自特点分别估计料面温度,采用可信度理论通过融合单一信息的估计值计算高炉料面温度.在某钢铁企业2 200m3高炉... 针对高炉料面温度难以准确检测的问题,提出一种基于多源信息可信度的高炉料面温度在线检测方法.根据高炉3种异类检测信息的各自特点分别估计料面温度,采用可信度理论通过融合单一信息的估计值计算高炉料面温度.在某钢铁企业2 200m3高炉应用结果表明,所提出的方法能够准确地检测高炉料面温度,为复杂冶金过程状态检测提供了新的解决思路. 展开更多
关键词 高炉 料面温度 可信度 信息融合
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面向GWAS未覆盖基因组区的数据集成 被引量:1
12
作者 裘嵘 刘春宇 吴敏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1875-1880,共6页
针对面向整个全基因组关联研究(genome-wide association studies,GWAS)未覆盖基因组区的数据集成问题,提出基于自训练的半监督机器学习实现的语意映射技术应用于该研究领域的方法。研究结果表明:该方法能有效实现对整个GWAS未覆盖基因... 针对面向整个全基因组关联研究(genome-wide association studies,GWAS)未覆盖基因组区的数据集成问题,提出基于自训练的半监督机器学习实现的语意映射技术应用于该研究领域的方法。研究结果表明:该方法能有效实现对整个GWAS未覆盖基因组区的自动的语意映射,精度达到94.2%,召回率达到97.5%,能有效降低对人类专家的依赖程度,实现对整个GWAS未覆盖基因组区数据的快捷有效集成。 展开更多
关键词 全基因组关联研究 覆盖基因组区 数据集成
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基于统计分析和多支持向量机的风电功率坡度事件分类预测 被引量:1
13
作者 李福东 吴敏 冯高熠 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1971-1976,共6页
为准确评估风电功率变化行为的影响,优化风电系统控制,提出了基于统计分析和多支持向量机的风电功率坡度事件分类预测方法.通过对风电功率坡度事件进行定义和分类,利用风电场的实际运行数据,对不同统计周期和不同方向的坡度事件幅度分... 为准确评估风电功率变化行为的影响,优化风电系统控制,提出了基于统计分析和多支持向量机的风电功率坡度事件分类预测方法.通过对风电功率坡度事件进行定义和分类,利用风电场的实际运行数据,对不同统计周期和不同方向的坡度事件幅度分布和时间段分布进行了统计分析,找到了功率坡度事件变化的内在规律.在此基础上,将二元支持向量机(Support Vector Machine,SVM)拓展到多支持向量机(Multiple Support Vector Machines,MSVMs),建立了对功率坡度事件类别的一步和多步预测.实验结果表明,所提方法具有较高的坡度事件预测精度和稳定性,可以对风电功率变化进行准确的风险预测,有利于风电系统的优化控制. 展开更多
关键词 风电功率 坡度事件 多支持向量机 类别 预测
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基于机理和子空间辨识的煤气混合过程集成建模
14
作者 袁艳 曹原 +1 位作者 曹卫华 马休 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期5-9,共5页
针对煤气混合过程特点,建立了基于机理和子空间辨识的集成模型.首先在分析生产工艺和数据基础上,利用蝶阀流量公式建立高炉煤气和焦炉煤气流量机理模型;然后以高炉管道2#阀和焦炉管2#阀开度、高炉煤气和焦炉煤气气源压力为输入,混合煤... 针对煤气混合过程特点,建立了基于机理和子空间辨识的集成模型.首先在分析生产工艺和数据基础上,利用蝶阀流量公式建立高炉煤气和焦炉煤气流量机理模型;然后以高炉管道2#阀和焦炉管2#阀开度、高炉煤气和焦炉煤气气源压力为输入,混合煤气压力为输出,建立4输入1输出子空间辨识模型;最后分析各子模型特点,将两种模型进行集成.仿真结果表明,所建立的模型能够有效地反映煤气混合过程的动态特性,为煤气混合过程控制提供可靠的模型基础. 展开更多
关键词 煤气混合 机理建模 子空间辨识 集成建模 煤气压力
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基于人体舒适度的室内温度优化设定方法 被引量:6
15
作者 王玉山 彭辉 +4 位作者 王丹 刘明月 杨晗 武明源 覃业梅 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期4083-4090,共8页
建立一个简化的办公建筑热力学模型,模型中假设白天空调开放,夜间自然通风。通过对该模型的分析,建立空调冷负荷与室外温度、热物质温度、室内温度设定值等环境变量的定量关系。同时,为评估环境舒适度,采用描述人体舒适度的预测平均指标... 建立一个简化的办公建筑热力学模型,模型中假设白天空调开放,夜间自然通风。通过对该模型的分析,建立空调冷负荷与室外温度、热物质温度、室内温度设定值等环境变量的定量关系。同时,为评估环境舒适度,采用描述人体舒适度的预测平均指标(predicted mean vote,IPMV),并确定IPMV与室内温度和平均辐射温度的定量关系。基于上述定量关系,以空调冷负荷最小化为优化目标,同时以-0.9≤IPMV≤0.9为限制条件,优化求解得到了最优的室内温度设定值。通过Energy Plus等软件对优化结果进行仿真计算,与26℃固定温度设定值的情形相比,本文提出的室内温度优化设定方法既可保证室内人员的舒适度又可以降低空调能耗。 展开更多
关键词 办公建筑 节能 动态优化 室内温度设定值 预测平均指标
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