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为加权对称阵由于系统的状态和控制都是随机的因此性能指标函数也

发布时间:2019-04-22 14:01 类别:东圣路口

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  为加权对称阵。因为系统的形态和节制都是随机的因而机能目标函数也是随机的 即要进行最小化的机能目标是一个平均值。按照 问题的分手道理 最优节制是两个方面问题的分析 一是二次型调理器即 最优节制 二是最优估量器 操纵 滤波理论 从形态 中获得最优估量圣 使估量误差平方和的期望值最小 最小方差迹原则滤波估

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  为加权对称阵。因为系统的形态和节制都是随机的因而机能目标函数也是随机的 即要进行最小化的机能目标是一个平均值。按照 问题的分手道理 最优节制是两个方面问题的分析 一是二次型调理器即 最优节制 二是最优估量器 操纵 滤波理论 从形态 中获得最优估量圣 使估量误差平方和的期望值最小 最小方差迹原则滤波估量 。基于观测器的 节制布局如图 所示。 调理器图 基于观测器的 节制布局 线性二次最优节制算法和线性二次高斯节制算法 是在现实节制工程中使用最为普遍的一种线性节制算法。它是在系统形态变量与输入变量加权矩阵选定的环境下进行的 结果取决于加权矩阵的拔取。若是这些加权矩阵选择不妥 则可能得出完全没成心义的解 更谈不上“最优”。 滤波器的设想系统遭到干扰力的影响 形态变量的消息不克不及通过仪器间接丈量获得 需要设想形态观测器进行估量。系统的 滤波器就是最优观测器【 。对于带有系统噪声与量测噪声的现实系统 必需通过恰当的布局 抑止或滤掉嗓声对系统的干扰及影响 对其形态做出充实切确的估量。在系统是完全可观的形态下 形态估量量 可通过 ——估量形态增益。河北理工人学硕士学位论文 此中为以下 方程的解 按照分手定理随机最优节制律为 卜最优形态反馈矩阵。正定矩阵是下面 方程的稳态解 获得形态估量量“和最优节制反馈增益矩阵足后 就能够用滤波估量和最优节制的串联形式形成反馈回路进行节制 得出最优节制律。典型的最优节制律设想流程见图 本章次要引见了自动节制系统的节制策略。对持续系统和离散系统的不变性、可控性、可观性、线性二次型最优调整器的根基道理以及最优形态观测器 自动节制系统的节制策略研究 滤波器的设想进行了阐述 最初提出了在外激励干扰感化下系统的最优节制器 的设想方式。 河北理工大学硕七学位论文 计较机仿真 概述 自动节制系统的计较机仿真仿真手艺不只是电子计较机使用的一个主要方面 并且也是近年来敏捷成长的一门新兴学科【 】。在进行主动节制系统的阐发、分析与设想的过程中 人们除了使用理论学问对系统进行理论上的阐发计较以外 还需要对系统的特征进行试验研究。这种试验研究一般有两种 一种是在现实系统长进行 另一种则是在模子长进行。从平安性、经济性及可能性等多方匦考虑 在现实系统长进行试验往往不易办到 或不易采纳。而在模子长进行试验很早以来就被人们采纳。仿真是以类似性道理、节制论、消息手艺及相关范畴的相关学问为根本 以计较机和各类公用物理设备为东西 借助系统模子对实在系统进行试验研究的一门分析性手艺。它操纵物理或数学方式成立模子 类比模仿现实过程或成立设想系统 寻求过程的纪律 研究系统的动态特征 从而达到认识和革新现实系统的目标。系统仿真涉及类似论、节制论、计较机科学、系统工程理论、数值计较、概率论、数理统计、时间序列阐发等多种学科。按照实现体例的分歧能够将系统仿真分为如下几类 实物仿真 称物理仿真。它是指研制某些实体模子 使之可以或许注重原系统的各类形态。长处是直观抽象 至今仍然普遍使用。 数学仿真 数学仿真是用数学言语表述一个系统 并在计较机上编制法式对现实系统进行研究的过程。这种数学表述就是数学模子。数学仿真把研究对象的布局特征或者输入输出关系笼统为一种数学描述 微分方程、形态方程 解析模子、统计模子 来研究 具有很大的矫捷性。它能够便利地改变系统布局、大都 能够在很短的时间内完成现实系统很长时间的动态演变过程 切确度高 能够按照需要改变仿真的精度 反复性好 能够很容易地再现仿真过程。 半实物仿真 又称数学物理仿真或夹杂仿真。为了提高仿真的可托度或针对一些难以建模的实体 在系统研究中往往把数学模子、物理模子和实体连系起来构成一个复杂的仿真系统 这种在仿真环节中具有实体的仿真称为半实物仿真或半物理仿真。 自动节制系统的计较机仿真在工程实践中 以上各类仿真往往用于工程的分歧阶段。工程设想阐发阶段采用数学仿真 部件子系统研制 采用半实物仿真以提高仿真可托度和测试部件或子系统的功能 在最初定型阶段为了验证全系统的功能特征 则需进行全物理仿真。计较机仿真是操纵计较机来传神模仿研究对象 研究对象能够是现实的系统 也能够是设想中的系统。它是将研究对象进行数学描述、建模编程 且在计较机中运转实现。它不怕粉碎、易点窜、可重用。计较机仿真能够用于研制产物或设想系统的全过程 包罗方案论证、手艺目标确定、设想阐发、出产制造、试验测试、维护锻炼、毛病处置等各个阶段。布局振动系统的数值仿真与试验实现和验证是目前研究的热点问题。跟着计较机手艺和收集手艺、多媒体手艺、人工智能等手艺的敏捷成长 给计较机仿真带来新的朝气和活力 呈现了很多新的仿真手艺。此中有 面向对象的仿真、分布交互仿真、智能仿真、人机协调仿真等。 计较机仿真的一般过程计较机仿真的一般过程能够表述如下 描述仿真问题 明白仿真目标。 项目打算、方案设想与系统定义 按照仿真目标确定响应的仿真布局 及时仿真还长短及时仿真 纯数学仿真仍是半物理仿真等 划定响应仿真系统的鸿沟前提与束缚前提。 数学建模 按照系统的先验学问、采纳系统辨识的方式 确定模子的类型、济性。尝试数据及其机理研究 按照物理道理或布局及参数。留意确保模子的无效性和经 仿真建模 按照数学模子的形式、计较机类型、采用的高级言语或其它仿真东西 将数学模子转换成能在计较机上运转的法式或其它模子 即获得系统的仿真模子。 试验 设定试验情况 前提和记实数据 进行试验 并记实数据。 仿真成果阐发 按试验要乞降仿真目标对试验成果进行阐发处置 拾掇及文档化 。按照阐发成果修负数学模子、仿真模子或仿真法式或者批改 改变原型系统 进行新的试验。模子能否可以或许准确地暗示现实系统 并不是一次完成的 而是需要比力模子和现实系统的差别 不竭地批改和验证。图 为计较机仿真过程流程图。 河北理工大学硕士学位论文图 计较机仿真过程流程图 仿真言语节制系统的计较机辅助设想手艺的成长目前已达到了相当高的程度同时也呈现了良多优良的计较机使用软件 既有公用 言语编写的软件包 还有公用的仿真言语 在国际节制界普遍利用的软件就是一 言语是年美国粹者 等人推出的交互式节制言语 随后几年又连续呈现了很多特地的基于 的节制东西箱 例如节制系统东西箱 系统辨识东西箱 鲁棒节制东西箱等。出格是图形交互式的模子输入计较机仿真情况 的呈现为 的进一步推广起了积极的感化。 的当前功能能够说是集靠得住的数值计较、图像与图形显示与处置、高程度的图形界面设想气概于一身。此外它还供给了与其他高级言语如 言语等的接口。鉴于 在矩阵处置方面的强大功能 它又被称为矩阵试验室。 及其东西箱的开辟 使它在科学计较、主动节制和工程手艺中的使用越来越普遍。 自动节制系统的计较机仿真本文的仿真是基于 版本情况 所有的法式和图形的运转都是在该情况下进行的。 在随机干扰力感化下的系统仿真阐发 自动节制的数学模子针对现实受随机噪声和随机量测噪声影响的系统 按照第二章阐发成立方程和数学模子 将响应系统参数代入微分方程并转化为受控对象的形态空间方程为 为随机噪声干扰输入为随机量测噪声。以 两噪声过程均平稳且互不相关。即有对一切 为常数矩阵亦称模子噪声的协方差矩阵 对一切式中风为常数矩阵 亦称量测噪声的协方差矩阵 河北理工火学硕士学位论文节制系统设想由于系统遭到干扰力的影响 形态变量的消息不克不及通过仪器间接丈量获得 需要设想形态观测器进行估量。对于带有系统噪声与量测噪声的现实系统 必需通过恰当的布局 抑止或滤掉噪声对系统地干扰及影响 对系统的形态做出充实切确的估量。在系统是可观的形态下 形态估量主 可通过 滤波获得。蚋 此中只为以下方程的解 按照分手定理随机最优节制律为“ 卜最优形态反馈矩阵。正定矩阵是下面 方程的稳态解 获得形态估量圣和最优节制反馈增益矩阵世后 就能够用滤波估量和最优节制的串联形式形成反馈回路进行节制 得出最优节制律。 东西箱里供给了 函数求解系统的 滤波器。函数的挪用格局为 输入参量为持续或离散系统带扰动的形态空间模子 幺为模子噪声的协方差矩阵为量测噪声的协方差矩阵 为可选项 它对应模子噪声与量测噪声的相关项。输出参量胁 滤波器的形态估量器。老版本的东西箱里还供给了 函数求解系统的 滤波器。函数的挪用格局为 自动节制系统的计较机仿真 此中输出参量工为 滤波器的增益矩阵 为对应的 方程的解 为估量器的闭环特征值。在 东西箱里 有出格供给的函数来求解持续系统线性二次型形态调理器问题。函数的挪用格局如下 此中输入参量 为系统的模子 彳为系统的形态矩阵 为系统的输入矩阵 为给定的半正定实对称矩阵 为给定的正定实对阵矩阵 代表更一般化机能目标中交叉乘积项的加权矩阵。输出参量 为最优反馈增益矩阵 为对应耻 方程的独一正定解 若矩阵 芷是不变的 则总有 的正定解具有 麟的特征值。通过试凑法拔取、月的分歧参数值 进行计较机仿真、阐发、比力‘删 直至隔振成果达到工程要求。颠末大量的隔振结果阐发 最初获得最优形态反馈增益矩阵 、估量器增益 隔振系统机能仿真用软件包对隔振系统进行建模、仿真和阐发 情况中对在随机干扰力感化下的隔振系统成立节制 仿真模子 如图 所示。在满足系统不变性和可实现性的前提下 改变评价函数中加权矩阵 直至达—河北理工火学硕士学位论文到系统的机能要求。通过大量的计较机仿真阐发、比力 最初获得几组比力好的位移仿真成果 如图

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