数据驱动控制算法及其仿真平台开发

北京交通大学硕士学位论文数据驱动控制算法及其仿真平台开发姓名：卢頔申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：侯忠生20090601数据驱动控制算法及其仿真平台开发作者：卢頔学位授予单位：北京交通大学相似文献(10条)1.期刊论文梁丽娟.董春.LIANGLi-juan.DONGChun基于数据驱动算法的移动机器人跟踪控制-机械与电子2010(7)以非完整移动机器人为研究对象,围绕着移动机器人的轨迹跟踪控制问题进行了理论研究,对移动机器人的轨迹跟踪控制提出了一种新的控制方法--数据驱动控制算法.以非伪控制理论(unfalsifiedcontroltheory)为基础,把数据驱动控制算法运用于Kanayama提出的移动机器人轨迹跟踪控制的经典控制律,寻找其控制器参数的最优组合,并用Matlab进行了仿真,仿真结果证明了数据驱动控制算法的有效性.2.学位论文赵彦钧数据驱动的可变精度粗糙集噪音阈值自主式获取方法2008粗糙集理论是一种有效的处理不精确、不一致、不完备等不确定信息的数学理论。用确定的方法处理不确定知识，不需要先验知识，可完全从数据或经验中获取知识，在机器学习、数据挖掘、智能数据分析、控制算法获取等领域取得了很大的成功。然而数据集特别是海量数据集中经常含有噪声，从而导致经典粗糙集分类效果不佳，甚至失败。为了解决这一问题，加拿大Ziarko.W教授于1993年提出了可变精度粗糙集理论。该理论通过引入噪音阈值β，增强了对噪音的适应性，在处理不确定信息上取得了成功。可变精度粗糙集与经典粗糙集的区别在于噪音阈值β的引入。噪音阈值β的变化直接导致了可变精度粗糙集β正域，β边界域，和β负域的变化。显然，噪音阈值β直接影响到了可变精度粗糙集理论获取知识的性能。然而，以往对噪音阈值β的设定，均依赖于先验知识，在先验知识缺乏的情况下应用受到限制。本文针对这个问题提出一种数据驱动的可变精度粗糙集噪音阈值的自主式获取方法。仿真实验结果表明，按照本文方法获取的噪音阈值β能够提高可变精度粗糙集理论获取知识的性能。另外，由于噪音阈值β的引入，可变精度粗糙集理论中决策表的约简要比经典粗糙集中情况复杂，会产生约简异常。约简的实质是粒子的合并。本文从粒子合并的角度，研究了可变精度粗糙集理论中决策表约简异常产生的原因和具体情况，并且进一步提出了一种数据驱动的可变精度粗糙集约简算法。3.学位论文薛振框基于局部模型网络的多模型建模与控制2005随着社会经济的飞速发展，人们面临的生产系统工况日益复杂，要求日益提高，控制系统往往具有多变量、非线性、强耦合、工况范围广、控制性能综合要求高等特点，对复杂动态系统的建模与控制提出了更高的要求。在这种情况下，采用基于分解-合成原则的多模型策略以简化原有的复杂系统建模与控制是一种有效的尝试。本文面向复杂非线性系统，对基于局部模型网络的多模型建模与控制问题作了研究和探索。本论文的主要内容包括：●针对局部模型网络(LMN)的建模问题，对满意聚类算法加以改进，将其引入到LMN调度函数参数的辨识中来；已有的局部模型参数的多模型辨识算法主要基于两种性能指标之上进行设计，分别为全局性能指标与局部性能指标，本文充分考虑这两种性能指标在实际应用中的优缺点，提出基于加权性能指标的多模型辨识算法来辨识局部模型参数。●由于多模型系统是基于数据驱动(datadrive)的，而在实际过程中离线搜集覆盖全部工况的数据要花费大量的时间或根本不可能做到，因此本文提出一种多模型在线建模方法。首先对减法聚类的在线算法进行改进，用以递推辨识调度函数参数；将局部模型参数的多模型离线辨识算法推广到在线形式，在每一时刻根据新的数据样本更新局部模型参数，以期得到的多模型系统能以更高的精度逼近实际对象；认识到调度函数参数发生改变时，将会引起多模型建模效果的不确定变化，本文对局部模型参数进行同步调整，提出了局部模型参数的初调算法。●考虑到以多模型描述作为预测模型设计预测控制器时，在预测时域内模型将根据当前工况不断变化，因此本章提出了基于模型切换的多模型预测控制器。首先对LMN多模型的调度函数选择进行分析，指出模型切换系统是LMN多模型的一个特例，然后采用逻辑变量将模型切换系统描述为混合逻辑动态系统，并将其作为预测控制中的预测模型，同时考虑各局部模型只在各自的局部有效域内有效，因此将局部有效域描述为局部模型的局部约束组合到预测控制的优化问题中，提出基于模型切换且带有局部约束的多模型预测控制算法，文中给出该控制算法的标称稳定性证明的同时，并以pH中和过程的控制问题为例验证了所提出的控制算法的有效性。●提出了两种加权型多模型预测控制系统的设计，包括基于控制器加权与基于模型加权的两种形式。在基于控制器加权的多模型预测控制算法中，首先对各局部模型设计局部预测控制器，全局控制量为局部控制量的加权和。由于局部模型只在局部区域内有效，局部约束也是必需的，本文还对这种控制算法作了性能分析，得到了一些定性的分析结果。在基于模型加权的多模型预测控制算法中，将全局多模型作为预测模型，由于全局多模型系统本质上是一种非线性模型，因此形成的优化问题为带有非线性等式约束的非凸优化问题，需要采用SQP方法对相应的优化问题进行求解。借鉴传统的预测控制稳定性分析方法，控制系统稳定性结果也能同时得到。●对多模型系统中的切换/加权策略进行了分析。以不同的切换/加权向量为分类，对文献中出现的几种典型的切换/加权策略进行分析，考虑其优缺点及适用情况。当实际对象存在外界干扰时，对多模型系统中的切换/加权策略作进一步的讨论，为避免干扰引起的不良影响，提出一种以频域信息为切换向量的切换策略。4.期刊论文贾立.施继平.邱铭森.JIALi.SHIJiping.CHIUMinsen一类间歇生产过程的迭代学习控制算法及其收敛性分析-化工学报2010,61(1)针对基于迭代学习控制的间歇过程产品质量优化控制算法难以进行收敛性分析的难题,并且考虑到实际生产中存在外部干扰和不确定因素的影响,本文对间歇过程模型参数动态更新问题进行了分析,建立了间歇生产过程产品质量的神经模糊(NF)预测模型,提出了一种新颖的批次轴参数自适应调节算法.在此基础上,构造了一种基于数据驱动的间歇生产过程产品质量迭代学习控制算法,并对优化问题的收敛性给出了严格的数学证明.最后,将本文提出的算法用于一类典型的间歇过程终点质量控制研究,仿真结果验证了本文算法的有效性和实用价值,为间歇过程的优化控制提供了一条新途径.5.学位论文翟津基于支持向量机的内模控制算法研究及应用2007支持向量机是以统计学习理论为基础的一种新型数据驱动的学习机，内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的控制策略。本论文研究了一种新型控制算法——基于支持向量机的内模控制算法，并且引入了模糊控制强度概念来抑制超调量。本文在分析了协调控制对象动态特性的基础上对协调控制系统进行了解耦设计。由于炉侧的大迟延大惯性，采用支持向量机的内模控制对解耦后的炉侧进行控制；由于机侧的快速性，对解耦后的机侧采用常规的PID进行控制。仿真试验表明：该方法具有良好的控制品质，是一种可行的控制方案，并具有较强的抗干扰能力和鲁棒性。6.期刊论文李炜.王凤达.乔平原.LIWei.WANGFeng-da.QIAOPing-yuan动态数据驱动的LS-SVM多模型预测主动容错控制-甘肃科学学报2009,21(3)针对非线性系统提出了一种基于动态数据驱动的LS-SVM多模型预测主动容错控制方法,使系统对已知故障容错的同时,利用动态数据驱动对模型的补充,实现了对未知故障的主动容错.该方法首先基于LS-SVM建立系统正常或已知故障模式的动态模型库,实际运行时依据系统对性能容忍度指标和模型失配度指标的实时计算分析,判断系统所处的运行模式,当系统发生已知故障时,直接调用动态模型库中已有的模型,并采用经局部线性化近似预测控制算法计算控制律;当系统发生未知故障时,则选用模型库中最接近当前运行模式的模型进行故障过程的过渡容错控制,并以动态数据5步补充循环算法,快速建立该未知故障的LS-SVM模型,进而利用新模型实现系统对未知故障的主动容错.并以一非线性系统仿真实例验证了所述方法的可行性和有效性.7.期刊论文贾立.施继平.邱铭森.俞金寿.JIALi.SHIJiping.CHIUMin-Sen.YUJinshou基于无约束迭代学习的间歇生产过程优化控制-化工学报2010,61(8)针对基于迭代学习控制的间歇过程优化控制算法难以进行收敛性分析的难题,本文基于数据驱动的神经模糊模型提出一种新颖的间歇过程无约束迭代学习控制方法,通过调节因子的变化去除了约束条件,使控制轨迹在批次轴上收敛,并创新性地对优化问题的收敛性给出了严格的数学证明.在理论研究的基础上,将本文提出的算法用于间歇连续反应釜的终点质量控制研究,仿真结果验证了本文算法的有效性和实用价值,为间歇过程的优化控制提供了一条新途径.8.期刊论文贾立.施继平.邱铭森.JIALi.SHIJiping.CHIUMinsen一种间歇过程产品质量迭代学习控制策略-化工学报2009,60(8)针对基于迭代学习控制的间歇过程产品质量优化控制算法难以进行收敛性分析的难题,以数据驱动的神经模糊模型为基础,提出一种新颖间歇过程的产品质量迭代学习控制方法.通过在优化算法中加入了新的约束条件,改变了最优解的搜索空间范围,从而使产品质量在批次轴上收敛,并创新性地对优化问题的收敛性给出了严格的数学证明.在理论研究的基础上,将提出的算法用于间歇连续反应釜的终点质量控制研究,仿真结果验证了本文算法的有效性和实用价值,为间歇过程的优化控制提供了一条新途径.9.学位论文林宗艺基于控制回路的故障诊断研究2006对于复杂的工业控制过程，可以根据生产流程划分出三个结构层次的诊断框架：设备部件层，控制回路层和系统层。本文针对回路层，利用控制系统中各变量之间的相互关系，对控制回路振荡这一严重的故障进行了研究。另外，为了便于进行控制算法以及故障诊断的研究，自行设计搭建了一水箱实验装置，包括硬件，电气接线以及软件实现。控制回路振荡的一个主要原因是执行机构中存在的静态阻力，对此，文中用基于数据驱动的方法建立了其数学模型。最后，分别介绍了基于控制器输出与回路输出之间的互相关函数以及利用振荡波峰前后区域的面积比值两种方法对执行机构是否存在静态阻力进行了检测；仿真实验结果证明了方法的有效性。10.学位论文单丽娜基于VxWorks的卫星半物理仿真系统研究2005仿真技术综合了当代科学技术中多种现代化尖端手段,在科学技术领域起到及其重要的作用.半物理仿真作为仿真技术的一个分支,涉及的领域极广,包括机电技术、液压技术、控制技术、接口技术等.从某种角度上讲,一个国家的半物理仿真技术的发展水平也代表其整体的科技实力.航天器地面仿真的必要性和重要性是不言而喻的,因此在地面试验阶段就要通过各种类型的仿真试验.半物理仿真试验能比较真实的模拟空间飞行状态,验证控制系统方案设计与技术设计的正确性和合理性,检验控制系统性能.结合国家863计划小型智能飞行机器人系统研究项目,本文研究了了一种半物理实时仿真方法.主要包括以下内容:首先,讨论了VxWorks和MATLAB实肘工作间(Real-TimeWorkshop)的实现机制,并进行了详细分析.分别对VxWorks和MATLAB进行了相关配置,建立了联合实时仿真环境.其次,以卫星对地定向姿态轨道控制系统为目标,在上述仿真环境的支持下,开发了无转台的半物理仿真试验系统.验证了控制算法的正确性,并为今后整个控制系统的半物理仿真奠定了基础.最后,研究了如何通过网络编程实现实时仿真数据的传送.通过该实时仿真数据驱动SatelliteToolKit动画演示,直观显示卫星当前情况下的运行状态.本文链接：授权使用：东华大学图书馆(dhdxtsg)，授权号：85751c05-19b7-4785-abf5-9e8f00e48a0