2002年 第28卷 第6期
2002, 28(6): 865-872.
摘要:
在模型参考自适应方法的框架上,研究了挠性空间结构的输出反馈鲁棒自适应控制方 法,对其稳定性与动态性能进行了理论分析,该方法通过在标准控制律中增加控制补偿项,利用 挠性结构的特点,将所能容许的乘性模型不确定性的H∞范数提高到接近1的程度,控制系统 的动态性能可由控制器的设计参数调节.对该方法进行了数值实验验证.
在模型参考自适应方法的框架上,研究了挠性空间结构的输出反馈鲁棒自适应控制方 法,对其稳定性与动态性能进行了理论分析,该方法通过在标准控制律中增加控制补偿项,利用 挠性结构的特点,将所能容许的乘性模型不确定性的H∞范数提高到接近1的程度,控制系统 的动态性能可由控制器的设计参数调节.对该方法进行了数值实验验证.
2002, 28(6): 873-880.
摘要:
针对连续空间的复杂学习任务,提出了一种竞争式Takagi-Sugeno模糊再励学习网络 (CTSFRLN),该网络结构集成了Takagi-Sugeno模糊推理系统和基于动作的评价值函数的再 励学习方法.文中相应提出了两种学习算法,即竞争式Takagi-Sugeno模糊Q-学习算法和竞争 式Takagi-Sugeno模糊优胜学习算法,其把CTSFRLN训练成为一种所谓的Takagi-Sugeno模 糊变结构控制器.以二级倒立摆控制系统为例,仿真研究表明所提出的学习算法在性能上优于 其它的再励学习算法.
针对连续空间的复杂学习任务,提出了一种竞争式Takagi-Sugeno模糊再励学习网络 (CTSFRLN),该网络结构集成了Takagi-Sugeno模糊推理系统和基于动作的评价值函数的再 励学习方法.文中相应提出了两种学习算法,即竞争式Takagi-Sugeno模糊Q-学习算法和竞争 式Takagi-Sugeno模糊优胜学习算法,其把CTSFRLN训练成为一种所谓的Takagi-Sugeno模 糊变结构控制器.以二级倒立摆控制系统为例,仿真研究表明所提出的学习算法在性能上优于 其它的再励学习算法.
2002, 28(6): 881-887.
摘要:
在分析输入环节脉冲型故障和阶跃型故障对动态系统的状态变化和测量系统输出信 息的影响的基础上,本文采用正向容错M-型滤波与反向WLS估计结合的方法,建立了输入环 节脉冲型故障的检测与故障幅度辨识算法;对于输入环节的阶跃型故障,文中建立了分别适用 于定常系统和时变系统的差分变换法与扩展状态空间方法.
在分析输入环节脉冲型故障和阶跃型故障对动态系统的状态变化和测量系统输出信 息的影响的基础上,本文采用正向容错M-型滤波与反向WLS估计结合的方法,建立了输入环 节脉冲型故障的检测与故障幅度辨识算法;对于输入环节的阶跃型故障,文中建立了分别适用 于定常系统和时变系统的差分变换法与扩展状态空间方法.
2002, 28(6): 888-896.
摘要:
针对相当广泛的一类非线性系统有限时间轨迹跟踪问题,提出了间接迭代学习方案. 采用最小二乘算法,根据重复跟踪历史辨识非线性系统的线性化模型.利用一个分段学习方案 可保证学习控制总在有效线性近似区域内进行.探讨了如何在学习过程中避免控制奇异问题, 提出了一种高效的参数修正方法,保证输入耦合矩阵的估计行列式不为零.本文将这一控制方 案应用于未知机器人及摄像机模型下的机器人运动模仿中,而不面临任何奇异问题.这是一个 采用摄像机替代传统程序编写的新的机器人编程方法.
针对相当广泛的一类非线性系统有限时间轨迹跟踪问题,提出了间接迭代学习方案. 采用最小二乘算法,根据重复跟踪历史辨识非线性系统的线性化模型.利用一个分段学习方案 可保证学习控制总在有效线性近似区域内进行.探讨了如何在学习过程中避免控制奇异问题, 提出了一种高效的参数修正方法,保证输入耦合矩阵的估计行列式不为零.本文将这一控制方 案应用于未知机器人及摄像机模型下的机器人运动模仿中,而不面临任何奇异问题.这是一个 采用摄像机替代传统程序编写的新的机器人编程方法.
2002, 28(6): 897-903.
摘要:
提出线性离散时滞系统的耗散控制问题,研究无记忆状态反馈控制律存在的条件及 相应的控制器设计方法,以使相应的闭环系统渐近稳定,同时具有严格(Q,S,R)-耗散性.进 一步考虑耗散的不确定性,研究不确定系统鲁棒严格耗散控制的分析与综合问题.结果表明, 鲁棒耗散控制器存在的条件和综合问题等价于线性矩阵不等式(LMI)的可解性问题.
提出线性离散时滞系统的耗散控制问题,研究无记忆状态反馈控制律存在的条件及 相应的控制器设计方法,以使相应的闭环系统渐近稳定,同时具有严格(Q,S,R)-耗散性.进 一步考虑耗散的不确定性,研究不确定系统鲁棒严格耗散控制的分析与综合问题.结果表明, 鲁棒耗散控制器存在的条件和综合问题等价于线性矩阵不等式(LMI)的可解性问题.
2002, 28(6): 904-910.
摘要:
研究了一类离散时间Markov控制过程平均代价性能最优控制决策问题.应用 Markov性能势的基本性质,在很一般性的假设条件下,直接导出了无限时间平均代价模型在紧 致行动集上的最优性方程及其解的存在性定理.提出了求解最优平稳控制策略的迭代算法,并 讨论了这种算法的收敛性问题.最后通过分析一个实例来说明这种算法的应用.
研究了一类离散时间Markov控制过程平均代价性能最优控制决策问题.应用 Markov性能势的基本性质,在很一般性的假设条件下,直接导出了无限时间平均代价模型在紧 致行动集上的最优性方程及其解的存在性定理.提出了求解最优平稳控制策略的迭代算法,并 讨论了这种算法的收敛性问题.最后通过分析一个实例来说明这种算法的应用.
2002, 28(6): 911-919.
摘要:
文中提出三种新方法来解决汽车装配车间生产计划与调度的同时优化问题.首先将汽 车装配线简化为一个Flow shop问题,并建立其混合整数规划模型,以求得使各装配工位的准 备成本和空闲时间尽可能少并尽可能满足产品需求的粗生产计划.然后在粗生产计划的基础上 考虑装配线的细节,用Tabu搜索法与快速调度仿真相结合的三种不同启发式算法使生产计划 与调度同时得到优化,并给出了三种算法的复杂性.大量算例的比较研究表明了这些算法的有 效性和适用性.
文中提出三种新方法来解决汽车装配车间生产计划与调度的同时优化问题.首先将汽 车装配线简化为一个Flow shop问题,并建立其混合整数规划模型,以求得使各装配工位的准 备成本和空闲时间尽可能少并尽可能满足产品需求的粗生产计划.然后在粗生产计划的基础上 考虑装配线的细节,用Tabu搜索法与快速调度仿真相结合的三种不同启发式算法使生产计划 与调度同时得到优化,并给出了三种算法的复杂性.大量算例的比较研究表明了这些算法的有 效性和适用性.
2002, 28(6): 920-926.
摘要:
研究连续广义系统的标准H2最优控制器的设计问题.利用线性分式变换方法给出该 系统的所有稳定化控制器的参数化形式,从而借助于两个广义H2代数Riccati方程和两个广义 Lyapunov方程,分别给出该系统的一个标准H2最优控制器的设计及最优H2范数的计算.最 后用一个算例进一步说明设计方法.
研究连续广义系统的标准H2最优控制器的设计问题.利用线性分式变换方法给出该 系统的所有稳定化控制器的参数化形式,从而借助于两个广义H2代数Riccati方程和两个广义 Lyapunov方程,分别给出该系统的一个标准H2最优控制器的设计及最优H2范数的计算.最 后用一个算例进一步说明设计方法.
2002, 28(6): 927-934.
摘要:
给出了一种新的基于小波多尺度分解的分层图像融合方法.其基本思想是先对源图像 进行小波多尺度分解;其次,按照融合规则,采用基于区域特性量测的选择及加权算子去构造融 合图像对应的小波系数;最后,通过逆小波变换重构融合图像.该方法被成功地用于图像的融合 处理.此外,利用熵、交叉熵、互信息、均方根误差、峰值信噪比等参量,对该融合方法的融合性能 进行了评价与分析.实验结果表明,该融合方法是十分有效的.
给出了一种新的基于小波多尺度分解的分层图像融合方法.其基本思想是先对源图像 进行小波多尺度分解;其次,按照融合规则,采用基于区域特性量测的选择及加权算子去构造融 合图像对应的小波系数;最后,通过逆小波变换重构融合图像.该方法被成功地用于图像的融合 处理.此外,利用熵、交叉熵、互信息、均方根误差、峰值信噪比等参量,对该融合方法的融合性能 进行了评价与分析.实验结果表明,该融合方法是十分有效的.
2002, 28(6): 935-942.
摘要:
利用混沌运动的遍历性,提出了一种求解优化问题的混沌遗传算法(CGA,Chaos Genetic A1gorithm). 该算法的基本思想是把混沌变量加载于遗传算法的变量群体中,利用混沌变 量对子代群体进行微小扰动并随着搜索过程的进行逐渐调整扰动幅度.研究结果表明,该方法 效果显著,明显提高了优化计算效率.本文将"平均截止代数"和"截止代数分布熵"作为评价指 标,对混沌遗传算法(CGA)的优化效率进行了研究,定量地评价了CGA的优化效率,通过与遗 传算法(GA)进行比较,进一步说明了CGA的优化效率高于GA.
利用混沌运动的遍历性,提出了一种求解优化问题的混沌遗传算法(CGA,Chaos Genetic A1gorithm). 该算法的基本思想是把混沌变量加载于遗传算法的变量群体中,利用混沌变 量对子代群体进行微小扰动并随着搜索过程的进行逐渐调整扰动幅度.研究结果表明,该方法 效果显著,明显提高了优化计算效率.本文将"平均截止代数"和"截止代数分布熵"作为评价指 标,对混沌遗传算法(CGA)的优化效率进行了研究,定量地评价了CGA的优化效率,通过与遗 传算法(GA)进行比较,进一步说明了CGA的优化效率高于GA.
2002, 28(6): 943-948.
摘要:
考虑由多服务器和任务队列网络组成的切换流网络,任务流从外部流入网络节点缓存 的速率是随机的,每个网络节点处任务流由指定的共享服务器按不同速率移向唯一的下游节点 缓存内.当随机任务到达流符合有界性或周期性统计规律时,本文给出了网络动态具有稳定的 规则行为的判别条件.
考虑由多服务器和任务队列网络组成的切换流网络,任务流从外部流入网络节点缓存 的速率是随机的,每个网络节点处任务流由指定的共享服务器按不同速率移向唯一的下游节点 缓存内.当随机任务到达流符合有界性或周期性统计规律时,本文给出了网络动态具有稳定的 规则行为的判别条件.
2002, 28(6): 949-954.
摘要:
分析了单饱和输入下控制系统的相空间分布规律并给出了具体的饱和输入下非线性 控制系统的空间结构.通过给出的空间结构与饱和输入下非线性控制系统的关系定义了不同于 一般意义下的非线性系统的平衡点,并且对新平衡点进行了分类.在此基础上,给出了二阶单饱 和输入下控制系统零解全局渐近稳定的充分条件,同时也给出了二阶单饱和输入下控制系统闭 合轨迹存在与否的判别条件.
分析了单饱和输入下控制系统的相空间分布规律并给出了具体的饱和输入下非线性 控制系统的空间结构.通过给出的空间结构与饱和输入下非线性控制系统的关系定义了不同于 一般意义下的非线性系统的平衡点,并且对新平衡点进行了分类.在此基础上,给出了二阶单饱 和输入下控制系统零解全局渐近稳定的充分条件,同时也给出了二阶单饱和输入下控制系统闭 合轨迹存在与否的判别条件.
2002, 28(6): 955-961.
摘要:
面对传统遗传算法在解决一些复杂问题时所存在的收敛慢或早熟等困难,基于仿人理 性决策原则,提出一种具有更丰富进化含义的进化算法--理性遗传算法.其通过遗传信息的 反馈或理性规则的建立来指导遗传操作的进行,从而将种群内部知识与经验的继承和学习更有 效地结合在遗传算法之中.相对于传统遗传算法,较好地解决了多机器人确知环境下协调运动 规划问题.理论分析和仿真实验结果都是令人鼓舞的.
面对传统遗传算法在解决一些复杂问题时所存在的收敛慢或早熟等困难,基于仿人理 性决策原则,提出一种具有更丰富进化含义的进化算法--理性遗传算法.其通过遗传信息的 反馈或理性规则的建立来指导遗传操作的进行,从而将种群内部知识与经验的继承和学习更有 效地结合在遗传算法之中.相对于传统遗传算法,较好地解决了多机器人确知环境下协调运动 规划问题.理论分析和仿真实验结果都是令人鼓舞的.
2002, 28(6): 962-968.
摘要:
提出了时变随机系统的遗忘梯度辨识算法,并运用随机过程理论研究了算法的收敛 性.分析表明,遗忘梯度算法的性能类似于遗忘因子最小二乘法,可以跟踪时变参数,但计算量 要小得多,且数据的平稳性可以减小参数估计误差上界和提高辨识精度.阐述了最佳遗忘因子 的选择方法,以获得最小参数估计上界.对于确定性时不变系统,遗忘梯度算法是指数速度收 敛的;对于时变或时不变随机系统,遗忘梯度算法的参数估计误差一致有上界.
提出了时变随机系统的遗忘梯度辨识算法,并运用随机过程理论研究了算法的收敛 性.分析表明,遗忘梯度算法的性能类似于遗忘因子最小二乘法,可以跟踪时变参数,但计算量 要小得多,且数据的平稳性可以减小参数估计误差上界和提高辨识精度.阐述了最佳遗忘因子 的选择方法,以获得最小参数估计上界.对于确定性时不变系统,遗忘梯度算法是指数速度收 敛的;对于时变或时不变随机系统,遗忘梯度算法的参数估计误差一致有上界.
2002, 28(6): 969-973.
摘要:
针对一类非线性系统提出一种利用观测器原理来求解干扰抑制项和控制器参数的新 型模糊自适应控制方法.通过寻求线性矩阵不等式(LMI)的可行解来得到具有H∞跟踪性能的 模糊自适应观测器.并证明了如果该观测器具有H∞跟踪性能,则由该观测器参数构成的控制 器,可以保证闭环系统稳定.
针对一类非线性系统提出一种利用观测器原理来求解干扰抑制项和控制器参数的新 型模糊自适应控制方法.通过寻求线性矩阵不等式(LMI)的可行解来得到具有H∞跟踪性能的 模糊自适应观测器.并证明了如果该观测器具有H∞跟踪性能,则由该观测器参数构成的控制 器,可以保证闭环系统稳定.
2002, 28(6): 974-976.
摘要:
考虑对象和控制器同时具有互质因子摄动时闭环系统的鲁棒稳定性问题,得到了闭环 系统鲁棒稳定的充要条件并给出了鲁棒控制器的优化设计方法.
考虑对象和控制器同时具有互质因子摄动时闭环系统的鲁棒稳定性问题,得到了闭环 系统鲁棒稳定的充要条件并给出了鲁棒控制器的优化设计方法.
2002, 28(6): 977-983.
摘要:
针对一类不确定非线性系统,基于王立新1994年提出的监督控制方案并利用Ⅱ型模 糊系统的逼近能力,提出了一种间接自适应模糊控制器设计的新方案.该方案通过引入最优逼 近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响,从而在稳定性分析中取消了要求逼近误差平 方可积或逼近误差上确界已知的条件.理论分析证明了闭环控制系统是全局稳定的,跟踪误差 收敛到零.仿真结果表明了该方法的有效性.
针对一类不确定非线性系统,基于王立新1994年提出的监督控制方案并利用Ⅱ型模 糊系统的逼近能力,提出了一种间接自适应模糊控制器设计的新方案.该方案通过引入最优逼 近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响,从而在稳定性分析中取消了要求逼近误差平 方可积或逼近误差上确界已知的条件.理论分析证明了闭环控制系统是全局稳定的,跟踪误差 收敛到零.仿真结果表明了该方法的有效性.
2002, 28(6): 984-989.
摘要:
基于自组织模糊CMAC(SOFCMAC)神经网络,提出了一种非线性模型参考神经网络 增广逆系统鲁棒自适应跟踪控制方法.该方法的特点是通过S0FCMAC神经网络在线修正由 于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,使得系统输出准确跟踪参考模型输出. SOFCMAC的权值调整规律由Lyapunov稳定性理论导出.文中证明了非线性闭环系统的稳定 性.仿真例子表明了本文方法的有效性.
基于自组织模糊CMAC(SOFCMAC)神经网络,提出了一种非线性模型参考神经网络 增广逆系统鲁棒自适应跟踪控制方法.该方法的特点是通过S0FCMAC神经网络在线修正由 于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,使得系统输出准确跟踪参考模型输出. SOFCMAC的权值调整规律由Lyapunov稳定性理论导出.文中证明了非线性闭环系统的稳定 性.仿真例子表明了本文方法的有效性.
2002, 28(6): 990-994.
摘要:
为解决复杂背景图像中低信噪比小目标和点目标检测问题,提出了基于顺序形态滤波 的目标检测方法,同时给出了具体算法.通过实验比较了这种方法与传统高通滤波检测方法在 抗噪声性能、背景抑制性能以及抑制虚警目标性能方面的差异.实验结果表明顺序形态滤波法 在这三个方面都优于高通滤波法,它能够快速可靠地测出低信噪比的运动小目标和点目标.
为解决复杂背景图像中低信噪比小目标和点目标检测问题,提出了基于顺序形态滤波 的目标检测方法,同时给出了具体算法.通过实验比较了这种方法与传统高通滤波检测方法在 抗噪声性能、背景抑制性能以及抑制虚警目标性能方面的差异.实验结果表明顺序形态滤波法 在这三个方面都优于高通滤波法,它能够快速可靠地测出低信噪比的运动小目标和点目标.
2002, 28(6): 995-1000.
摘要:
针对有约束多目标多自由度预测控制问题,应用目标规划方法,提出了一种既适合于 参数模型又适合于非参数模型的在线滚动优化策略,并且通过计算饥仿真研究,验证了该方法 的有效性.然后,对于参数模型预测控制问题,提出了一种抗扰动的最小绝对值辨识算法.由于 该辨识算法可用目标规划快速求解,因此可作为慢时变工业过程控制的在线辨识算法.
针对有约束多目标多自由度预测控制问题,应用目标规划方法,提出了一种既适合于 参数模型又适合于非参数模型的在线滚动优化策略,并且通过计算饥仿真研究,验证了该方法 的有效性.然后,对于参数模型预测控制问题,提出了一种抗扰动的最小绝对值辨识算法.由于 该辨识算法可用目标规划快速求解,因此可作为慢时变工业过程控制的在线辨识算法.
2002, 28(6): 1001-1005.
摘要:
研究受不确定性扰动影响情况下线性时不变连续时间系统的鲁棒故障诊断滤波器设 计问题.引入一种新的体现残差对于故障信号灵敏度和不确定性扰动鲁棒性的性能指标,从系 统的L2增益角度出发,将基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计问题形成为H∞优化问 题.然后应用线性矩阵不等式技术,给出并证明了该设计问题的解存在条件和求解方法.并通过 简例说明了算法的有效性.
研究受不确定性扰动影响情况下线性时不变连续时间系统的鲁棒故障诊断滤波器设 计问题.引入一种新的体现残差对于故障信号灵敏度和不确定性扰动鲁棒性的性能指标,从系 统的L2增益角度出发,将基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计问题形成为H∞优化问 题.然后应用线性矩阵不等式技术,给出并证明了该设计问题的解存在条件和求解方法.并通过 简例说明了算法的有效性.
2002, 28(6): 1006-1011.
摘要:
首先给出一种实时性好精度高的局部连续模糊算法,并与已有的方法相结合,构造了 一个时变修正因子的模糊控制器;其次给出了一种可快速精确逼近最优解的模拟退火算法,融 合这两种方法构成了自寻优模糊控制器.仿真结果表明这种自寻优控制器对大时滞对象,非线 性不稳定且模型未知对象都有良好的控制效果.该方法最大的优点是无需对象的数学模型和人 的经验,这为非线性模型不确定且不稳定对象的最优控制提供了一条途径.
首先给出一种实时性好精度高的局部连续模糊算法,并与已有的方法相结合,构造了 一个时变修正因子的模糊控制器;其次给出了一种可快速精确逼近最优解的模拟退火算法,融 合这两种方法构成了自寻优模糊控制器.仿真结果表明这种自寻优控制器对大时滞对象,非线 性不稳定且模型未知对象都有良好的控制效果.该方法最大的优点是无需对象的数学模型和人 的经验,这为非线性模型不确定且不稳定对象的最优控制提供了一条途径.
2002, 28(6): 1012-1014.
摘要:
一般的时间序列预测方法对非线性非平稳的信号不适用.本文提出了一种基于多分 辨小波分解与重构的预测方法.与一般方法相比,这种方法有效地提高了预测的准确度.
一般的时间序列预测方法对非线性非平稳的信号不适用.本文提出了一种基于多分 辨小波分解与重构的预测方法.与一般方法相比,这种方法有效地提高了预测的准确度.
