本文研究的主要内容是在存在缺失观测值和含有异常值的系统输出数据情况下,如何识别具有未知调度变量的线性参数变化(Linear Parameter Varying, LPV)系统。在实际的控制系统中,由于环境干扰、传感器故障或其他因素的影响,经常会遇到观测数据缺失和数据污染的情况,这会严重影响模型的准确性和控制系统的性能。因此,为了解决这一问题,文章提出了一种鲁棒的全局方法。 文章首先指出,在过去的几年里,非线性过程识别领域受到了广泛关注,因为它在实际工业过程建模中扮演着关键角色。简单而准确的数学模型对于基于模型的控制器设计非常重要。在文献中,为了得到复杂非线性过程的高阶和复杂结构方程,通常会使用传统的建模方法,如基于第一原理的建模方法、黑箱建模方法等。然而,这些方法存在缺点和困难,特别是对于复杂系统,模型的建立往往非常复杂。 针对上述问题,文章提出了一种参数插值的LPV自回归外生(Autoregressive Exogenous, ARX)模型,该模型考虑了具有未知调度变量的情况。调度变量的动态被描述为非线性状态空间模型。在该方法中,不仅考虑了缺失观测值下的异常值处理,同时也考虑了未知调度变量的估计问题。为了处理异常值,基于学生t分布建立了一个鲁棒的LPV模型。此外,为了从不完整的数据集中估计出真实的调度变量,文章采用了粒子滤波(particle smoother)方法。 文章的算法最终是在期望最大化(Expectation-Maximization,EM)算法框架下推导出来的。同时,文章也推导出了用于估计LPV ARX模型和调度变量动态模型未知参数的公式。为了展示所提出方法的有效性,文中使用了一个数值示例和一个化学过程实例。 文章还介绍了一些背景知识,比如LPV系统建模的重要性和实际应用价值。在控制系统领域,能够有效地识别并建模LPV系统,对于设计鲁棒的控制系统以及预测系统性能具有重大意义。LPV系统模型在描述和处理系统参数随时间变化时具有天然的优势,因此在航空、汽车以及其他动态变化显著的领域应用广泛。特别是在系统参数随外部调度变量变化的情况下,如温度、压力等因素变化引起的参数变化,LPV模型能够更加准确地描述这些变化。 由于观测数据的缺失和异常值是实际应用中常见且棘手的问题,因此本研究提出的方法对于提高模型的鲁棒性和准确性具有重要意义。鲁棒的全局方法不仅需要在数学上具有坚实的基础,也需要在实际应用中具有足够的灵活性和效率,这需要研究者在理论和实践两个方面均进行深入的研究和开发。 总结来说,这篇文章针对在观测数据不完整和系统输出数据存在异常值的情况下如何识别LPV系统提出了新的方法,并通过理论推导和实例验证了该方法的有效性。该研究不仅在理论上具有一定的深度,同时对于实际工业过程控制和模型预测控制领域也有着重要的应用价值。
2025-06-24 18:32:53 3.12MB 研究论文
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电气热综合能源鲁棒优化程序:二阶锥模型约束下的多能流分段线性化研究与应用,电气热 综合能源 鲁棒优化 二阶锥 采用matlab编制含电气热的综合能源鲁棒优化程序,采用yalmip和cplex求解,通过二阶锥模型实现相关约束限制,综合能源系统考虑39节点电网+6节点气网+热网模型,程序注释清楚,易于理解,可或讲解 电气热综合能源潮流,分段线性化,二阶锥松弛,适合在此基础上做东西。 ,电气热综合能源;鲁棒优化;二阶锥模型;综合能源系统;节点电网热网模型,Matlab实现综合能源鲁棒优化二阶锥模型程序
2025-06-10 20:07:34 860KB istio
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鲁棒优化是数学优化领域的一个分支,旨在找到在最坏情况下依然表现良好的解决方案。鲁棒优化模型通常考虑参数的不确定性,确保优化结果即使面对数据波动或预测错误,也能保持一定的性能水平。这种优化方法特别适用于实际问题中,由于各种不确定因素导致参数无法精确预知的情况。 鲁棒优化的关键在于如何构建一个能够抵御不确定性的优化模型。一般来说,鲁棒优化问题的建模包括确定优化的决策变量、目标函数以及约束条件。在不确定性环境下,模型中的参数可能无法准确获得,因此需要通过定义参数的不确定性集合来构建鲁棒优化问题。常见的方法是设定参数的不确定性范围,如区间不确定性或概率分布不确定性,以此来保证在这些不确定参数的变化范围内,所得到的优化解仍能保持其有效性。 Python作为一种高效的编程语言,在鲁棒优化领域的应用越来越广泛。Python的简洁语法、丰富的科学计算库以及强大的社区支持使得它成为了进行算法开发和数据分析的理想选择。例如,Python的NumPy和SciPy库提供了强大的数值计算能力,Pandas库适合处理和分析大型数据集,而Matplotlib库则可以用来制作高质量的图表,辅助分析鲁棒优化的结果。 在Python中实现鲁棒优化,常见的做法是使用专门的优化工具包,如PuLP、CVXPY等。这些工具包提供了建模和求解优化问题的高级接口,能够方便地定义目标函数和约束条件,并且能够与多种求解器(如GLPK、CPLEX等)进行交互,从而求解复杂的鲁棒优化问题。此外,Python还能够轻松调用外部算法或程序,为鲁棒优化提供更广泛的求解策略。 鲁棒优化的Python实现通常涉及到以下几个步骤: 1. 定义决策变量:这一步需要明确优化问题中需要做出决策的变量。 2. 构建目标函数:目标函数反映了优化的最终目的,可以是最小化成本、最大化收益等。 3. 设定约束条件:约束条件保证了所得到的解决方案在各种不确定性参数的变化下,仍然满足问题的限制。 4. 建立参数的不确定性集合:确定参数可能变化的范围或概率分布。 5. 利用优化算法求解:选择合适的算法或工具包求解鲁棒优化问题。 6. 分析结果和实施决策:对求解结果进行分析,并根据结果制定相应的决策。 随着机器学习和人工智能技术的发展,鲁棒优化模型在实际应用中的表现也越来越受到关注。比如在供应链管理、金融风险管理、网络安全等领域,鲁棒优化提供了一种强有力的决策支持工具,帮助决策者在不确定的环境中做出更加稳定可靠的决策。 鲁棒优化是一种在不确定性下寻求最优化解的数学方法,在多个行业中都有广泛的应用。Python作为一种强大的编程工具,通过其丰富的库和强大的社区支持,为鲁棒优化的建模和求解提供了便利,使得鲁棒优化在实际问题中能够更加高效地得到应用。通过上述步骤,可以构建一个鲁棒的优化模型,帮助企业和组织在面对各种不确定因素时,依然能够做出有效的决策。随着人工智能和机器学习技术的发展,鲁棒优化将在更多领域展现其强大的潜力,成为解决不确定性和风险问题的重要工具。
2025-06-09 10:20:12 890B python
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**LQG鲁棒特性最优化设计参考** 在控制系统领域,LQG(Linear-Quadratic-Gaussian)是一种广泛应用的最优控制策略,它结合了线性二次型最优控制(LQ)与高斯滤波器(G)的概念,用于处理线性系统在存在随机噪声情况下的最优控制问题。LQG鲁棒特性则关注在系统参数不确定性或外部扰动下,如何设计控制器以确保系统的稳定性和性能。 **一、LQG理论基础** LQG控制的核心在于将状态空间模型与kalman滤波器相结合。LQ部分通过最小化一个由系统状态和控制输入加权的二次型性能指标来确定最优控制输入,而G部分则利用kalman滤波器估计不可观测的系统状态,以适应随机噪声的影响。 **二、鲁棒特性** 鲁棒控制强调的是系统在面临不确定性和外部干扰时的稳定性与性能。对于LQG系统,鲁棒特性体现在控制器能够抵御模型参数的偏差、负载变化或非高斯噪声等不确定性因素。通常,这可以通过引入不确定性的描述函数或使用H_∞控制理论来实现。 **三、最优化设计** 在LQG鲁棒特性最优化设计中,目标是找到一个控制器,使得在模型不确定性条件下,系统的性能指标达到最优。这涉及对性能指标的权重矩阵选择,以及对不确定性的量化和约束。优化过程可能包括参数调整、多目标优化或动态反馈增益的设计,以达到平衡稳定性和性能的目标。 **四、设计方法** 1. **滑模控制**:通过设计切换函数,使控制器在不同的系统状态下切换,以抵消不确定性的影响。 2. **Lyapunov稳定分析**:通过构造Lyapunov函数,证明控制器能确保系统稳定性,并改进性能。 3. **H_∞控制**:设计控制器使得系统的H_∞范数小于预设值,以限制不确定性和干扰的影响。 4. **自适应控制**:当系统参数未知或变化时,自适应算法可以在线调整控制器参数,以适应变化。 **五、实际应用** LQG鲁棒控制广泛应用于航空航天、电力系统、机械工程、自动化生产线等多个领域,如飞机自动驾驶、发电机组控制、机器人运动规划等,其中鲁棒性设计是保证系统在实际运行中安全性和效率的关键。 **六、参考资料** "《LQG鲁棒特性.pdf》"这份文档可能涵盖了LQG控制的理论基础、鲁棒控制策略、最优化设计方法及其实例,为深入理解和应用LQG鲁棒控制提供了宝贵的参考资料。 LQG鲁棒特性最优化设计是现代控制理论中的一个重要分支,它结合了最优控制的精确性和鲁棒控制的稳健性,为解决实际工程问题提供了有力的工具。通过对模型不确定性的考虑和性能指标的优化,我们可以设计出更加适应复杂环境的控制系统。
2025-05-17 16:02:19 318KB 鲁棒特性
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卡尔曼滤波系列算法在轨迹跟踪与GPS数据处理中的应用:野值剔除与状态估计预测,卡尔曼滤波做轨迹跟踪 鲁棒卡尔曼滤波做野值剔除后的预测 扩展卡尔曼滤波对GPS数据进行状态估计滤波 ,核心关键词:卡尔曼滤波; 轨迹跟踪; 野值剔除预测; GPS数据状态估计滤波。,卡尔曼滤波技术:轨迹跟踪、野值剔除预测与GPS状态估计滤波 卡尔曼滤波技术是现代控制理论中一种非常重要的算法,特别是在处理线性动态系统的状态估计问题上显示出其独到的优越性。在轨迹跟踪和GPS数据处理领域,卡尔曼滤波技术的应用尤为广泛,它能够有效地结合系统模型和观测数据,进行状态估计和预测。在轨迹跟踪中,卡尔曼滤波可以对目标的运动状态进行实时跟踪,并预测其未来的位置,这对于自动驾驶、机器人导航以及各种监测系统来说具有重大的意义。 随着技术的发展,传统的一维卡尔曼滤波算法已不能满足所有场景的需求,因此出现了鲁棒卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波。鲁棒卡尔曼滤波对系统模型的不准确性或者环境噪声的不确定性具有更强的适应性,它能够剔除数据中的野值,保证状态估计的准确性。而扩展卡尔曼滤波(EKF)则是针对非线性系统状态估计而设计的,它通过线性化非线性系统模型的方式,使得卡尔曼滤波的框架能够应用于更广泛的场合,比如GPS数据的滤波处理。 在实际应用中,卡尔曼滤波算法通常需要依赖于对系统的精确建模,包括系统动态模型和观测模型。系统动态模型描述了系统状态如何随时间演变,而观测模型则描述了系统状态和观测值之间的关系。卡尔曼滤波通过不断迭代执行两个主要步骤:预测和更新,来实现最优的状态估计。在预测步骤中,算法使用系统动态模型来预测下一时刻的状态,而在更新步骤中,算法结合新的观测数据来校正预测值,从而获得更准确的估计。 在处理GPS数据时,卡尔曼滤波技术同样发挥着至关重要的作用。由于GPS信号易受多路径效应、大气延迟等因素的影响,接收到的GPS数据往往包含有较大的误差。利用扩展卡尔曼滤波技术,可以对这些误差进行有效的估计和校正,从而提高GPS定位的精度。这对于车辆导航、航空运输、测绘和各种地理信息系统来说是至关重要的。 除了在轨迹跟踪和GPS数据处理中的应用,卡尔曼滤波技术还被广泛应用于信号处理、经济学、通信系统以及生物医学工程等多个领域。随着科技的进步和算法的不断改进,未来卡尔曼滤波技术有望在更多的领域和更复杂的系统中发挥其独特的作用。 卡尔曼滤波技术以其强大的预测和估计能力,在轨迹跟踪、GPS数据处理等众多领域内都发挥着不可替代的作用。随着算法的不断发展和完善,卡尔曼滤波技术将继续扩展其应用范围,为科技的进步提供有力的支撑。
2025-05-11 00:23:03 910KB
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在高速数字产品的设计中,电源完整性(Power Integrity, PI)是一个至关重要的因素,它直接关系到产品的性能和可靠性。PDN(Power Delivery Network,电源分配网络)的设计旨在确保高速数字电路在工作时能持续获得稳定的电源供应,从而保证系统的鲁棒性和效率。本文将深入探讨PDN设计在电源完整性中的关键要素和实施策略。 电源完整性是指电路在受到电源干扰时仍能保持稳定运行的能力。这包括电压波动、噪声抑制、以及电流供应的连续性。在高速数字电路中,由于开关频率的不断提高,电源和地线上的噪声和干扰对电路的影响尤为显著,因此电源完整性成为了设计中的一个重点。 PDN设计的核心目标是在电路板上构建一个高效的电流传输路径,以满足高速元件对电源和信号完整性的需求。PDN包括了一系列的层面,从主电源层到元件的电源引脚,构成了一个复杂的网络。为实现有效的电源供应,PDN设计必须考虑以下几个关键要素: 1. 电源层和地层的布局:在多层PCB设计中,电源层和地层的布局直接影响到PDN的性能。它们需要尽量宽敞,以减少阻抗并提高电流的传输效率。同时,应该避免尖锐的转角,使用较宽的走线,确保电流分布均匀。 2. 去耦电容的布置:去耦电容是改善PDN性能的重要组件。它们能够提供局部的储能,减小电源层与地层之间的阻抗,从而抑制高频噪声。去耦电容的布置需要根据芯片的功率需求、开关频率以及负载电流的特性来选择合适的电容值和数量,并将其尽可能靠近IC引脚放置。 3. 电源和地平面的分割:在设计中,为了避免信号之间的串扰,需要对电源和地平面进行合理分割。但分割时也要注意,避免形成大的环形路径,因为这会产生较大的电磁干扰(EMI)。 4. 高频效应的考量:随着数字信号频率的提高,高频效应如趋肤效应和邻近效应开始变得不可忽略。这要求在PDN设计中使用更细的走线、更厚的铜层或采用多层堆叠的方法来减少高频损耗。 5. 信号完整性和电源完整性的协同设计:高速数字电路设计中,信号完整性和电源完整性是相互影响的。设计师需要同时关注这两方面,确保系统整体的稳定性和性能。 PDN设计是实现高速数字产品电源完整性的关键所在。良好的PDN设计可以有效减少电源噪声,提高系统稳定性和工作效率。设计师必须仔细规划电源层、地层的布局,合理布置去耦电容,并考虑到高频效应和信号、电源完整性的协同工作,才能确保最终产品的鲁棒性和高效性。
2025-04-25 16:37:19 186.6MB
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在控制理论领域,鲁棒控制是一个关键研究方向,它主要关注控制系统在面对系统参数变动、外部干扰以及建模误差等因素时的稳定性与性能保持。H∞控制是一种鲁棒控制方法,通过最小化传递函数的最大奇异值来设计控制器,确保系统对各种扰动具有良好的鲁棒性。 本次提供的压缩包文件包含了与鲁棒控制H∞控制相关的matlab仿真研究资料。文件集合了丰富的文档和图片,涵盖了鲁棒控制的仿真实践、在现代控制系统中的重要性以及仿真技术的深度探索等多个维度的内容。其中,“鲁棒控制与控制在中的仿真实践一引言在控制系统.doc”可能对读者进行引言部分的理解提供了帮助,而“鲁棒控制与控制仿真解析随着科技.doc”则可能深入探讨了科技发展对于鲁棒控制仿真技术的影响。 此外,“鲁棒控制与控制在中”和“鲁棒控制与控制在现代控制系统中的重要性.html”这两份文件可能以网页形式呈现,易于网络阅读和分享,有助于展示鲁棒控制在现代控制系统中的核心地位和实际应用。而“鲁棒控制控制仿真.html”和“鲁棒控制与控制仿真解析一引言随着现代工业自动化的不.txt”则可能详细解析了仿真技术在现代工业自动化领域中的应用,以及对鲁棒控制方法的深入分析。 “鲁棒控制与控制仿真技术的深度探索.txt”文件标题表明,这个文档可能对控制仿真技术进行了深入的探讨,为研究者和工程师提供了一个探索该技术深层次应用和理论的机会。而其中包含的图片文件“1.jpg”和“2.jpg”,虽然没有具体信息,但可猜测它们可能以图形化的方式展示了仿真结果或系统模型,有助于直观理解鲁棒控制的仿真过程与效果。 通过这些文件,读者可以获得关于鲁棒控制与H∞控制的理论知识,学习如何使用matlab进行相关仿真操作,并且能够了解到鲁棒控制在不同领域中的应用案例和研究现状。这些文件集合了鲁棒控制的理论基础、仿真方法和实际应用,对于学习和研究鲁棒控制的人员来说,是一套宝贵的资料库。
2025-04-21 23:09:26 110KB
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机器人有用的书 机器人鲁棒控制基础
2025-04-13 02:42:11 3MB 机器人
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变体飞行器是一种新型概念飞行器,能够在飞行中实时改变其气动外形,以适应不同的飞行环境和执行多种任务。这类飞行器通过改变其外形,如马赫数、高度、大气风场等,以及执行不同的飞行任务,比如巡航和攻击,来优化其空气动力学特性,从而保持最佳的飞行状态。 变体飞行器的变参数建模和鲁棒最优控制,是研究和设计这类飞行器的重要课题。由于变体飞行器在变形过程中,其气动参数、结构特性等都会发生变化,因此,传统的固定参数建模方法已经无法满足需要。变参数建模方法,如矢量力学建模、数学分析建模和多体建模等方法,可以更好地适应这类飞行器的特性。 在变体飞行器的建模过程中,描述变形与气动参数的关系是非常关键的一步。需要研究不同变形方式下的气动参数,并拟合出气动参数与变形方式之间的函数关系。然后,基于这些关系,建立变体飞行器的非线性动力学模型,该模型将包含弯度参数等关键变形参数。进一步,还需要建立飞行器的线性变参数模型,以分析变形过程中飞行器特性的变化。 变体飞行器的变形过程往往伴随着非线性特征,因此需要采用鲁棒最优控制的方法来设计控制器,以保证变形过程的稳定性和飞行性能。鲁棒最优控制是在考虑系统不确定性和外部干扰的情况下,设计出的性能最优的控制器。仿真结果显示,通过设计鲁棒最优控制器,可以有效保证变形过程的稳定性,并能显著改善飞行性能。 关键词“变体飞行器”、“变参数建模”、“鲁棒最优控制”和“变形稳定控制”涵盖了文章的核心内容。中图分类号V249.1则指出这篇文章的专业分类属于航空动力学和飞行控制技术领域。 引言中还提到了变体飞行器常见的变形方式,包括伸缩、折叠、变后掠等。这些变形方式直接关系到飞行器的空气动力学特性和飞行性能,因此是建立变体飞行器动力学模型的关键所在。 在建模过程中,由于变体飞行器具有复杂的变形结构和作动机械,传统的建模方法通常会比较复杂。矢量力学建模、数学分析建模和多体建模等方法各有特点,但均需针对变体飞行器的特殊结构进行适当调整和优化。 文章还提到了基于慢变系统理论的变形过渡过程的可控性。这意味着在一定变形速率范围内,变体飞行器的变形过渡过程是可以被控制和预测的。这对设计和实现鲁棒最优控制器具有重要的意义,因为这确保了控制器设计的可行性与有效性。 文章作者庄知龙和陆宇平分别来自南京航空航天大学自动化学院,他们在飞行控制技术领域有着深入的研究,并且发表了多篇相关领域的学术论文。庄知龙主要研究方向是飞行控制技术,而陆宇平教授的主要研究方向包括智能变体控制、网络化控制系统理论与应用、高超声速飞行控制等。
2025-04-09 17:38:39 228KB 首发论文
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海神之光上传的视频是由对应的完整代码运行得来的,完整代码皆可运行,亲测可用,适合小白; 1、从视频里可见完整代码的内容 主函数:main.m; 调用函数:其他m文件;无需运行 运行结果效果图; 2、代码运行版本 Matlab 2019b;若运行有误,根据提示修改;若不会,私信博主; 3、运行操作步骤 步骤一:将所有文件放到Matlab的当前文件夹中; 步骤二:双击打开main.m文件; 步骤三:点击运行,等程序运行完得到结果; 4、仿真咨询 如需其他服务,可私信博主; 4.1 博客或资源的完整代码提供 4.2 期刊或参考文献复现 4.3 Matlab程序定制 4.4 科研合作
2025-04-07 09:14:38 4.93MB matlab
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