2004年 第30卷 第2期
2004, 30(2): 161-168.
摘要:
基于向量图分析,对迭代学习控制方法的几何框架进行探索.首先通过对通常算法所构 成的向量图进行几何分析,导出了新的迭代学习控制算法的结构,然后从理论上对所导出的新算 法进行了完整的收敛性分析.所得算法结构的形式与已有算法完全不同,但其收敛速度和精度有 明显提高,仿真结果表明了新算法的有效性与优越性.
基于向量图分析,对迭代学习控制方法的几何框架进行探索.首先通过对通常算法所构 成的向量图进行几何分析,导出了新的迭代学习控制算法的结构,然后从理论上对所导出的新算 法进行了完整的收敛性分析.所得算法结构的形式与已有算法完全不同,但其收敛速度和精度有 明显提高,仿真结果表明了新算法的有效性与优越性.
2004, 30(2): 169-175.
摘要:
为了统一地补偿电话语音受加性噪声和卷积通道响应的影响,本文提出了矢量分段多 项式近似(VPP)算法.并把此算法成功地应用到稳态噪声和非稳态噪声环境.对于稳态噪声环 境,在log谱域采用Batch EM(B EM)方法;对于非稳态噪声环境,在倒谱域采用递归EM(R EM)方法.这两种方法都是基于最小均方误差估计(MMSE)准则的特征补偿.实验结果表明,受 背景噪声和电话通道(包括固定电话和GSM)影响的大词汇量连续语音识别应用此算法误识率 可以降低约18%.
为了统一地补偿电话语音受加性噪声和卷积通道响应的影响,本文提出了矢量分段多 项式近似(VPP)算法.并把此算法成功地应用到稳态噪声和非稳态噪声环境.对于稳态噪声环 境,在log谱域采用Batch EM(B EM)方法;对于非稳态噪声环境,在倒谱域采用递归EM(R EM)方法.这两种方法都是基于最小均方误差估计(MMSE)准则的特征补偿.实验结果表明,受 背景噪声和电话通道(包括固定电话和GSM)影响的大词汇量连续语音识别应用此算法误识率 可以降低约18%.
2004, 30(2): 176-182.
摘要:
研究一类带不确定输入动态非线性系统的H∞控制问题.在输入动态存在的条件下, 利用反传设计方法构造了鲁棒状态反馈控制器,使得闭环系统在零初始状态下从干扰到输出的 L2增益任意小,同时在干扰输入恒为零时闭环系统是全局渐近稳定的.
研究一类带不确定输入动态非线性系统的H∞控制问题.在输入动态存在的条件下, 利用反传设计方法构造了鲁棒状态反馈控制器,使得闭环系统在零初始状态下从干扰到输出的 L2增益任意小,同时在干扰输入恒为零时闭环系统是全局渐近稳定的.
2004, 30(2): 183-190.
摘要:
当马尔可夫系统规模较大时,需要采用蒙特卡罗方法计算其瞬态不可用度,如果系统的 不可用度很小,则需要采用高效率的蒙特卡罗方法.本文在马尔可夫系统寿命过程的积分方程的 基础上,给出了系统瞬态不可用度计算的蒙特卡罗方法的统一描述,由此设计了马尔可夫系统瞬 态不可用度计算的直接统计估计方法和加权统计估计方法.用直接仿真方法、拟仿真方法、基于 直接仿真的统计估计方法、基于拟方仿真的统计估计方法和加权统计估计方法计算了-可修 Con/3/30:F系统的瞬态不可用度.结果表明,由于同时采用了偏倚的抽样空间和逐次事件估计 量,加权统计估计方法的方差最小,当系统不可用度很小时,该方法效率最高.
当马尔可夫系统规模较大时,需要采用蒙特卡罗方法计算其瞬态不可用度,如果系统的 不可用度很小,则需要采用高效率的蒙特卡罗方法.本文在马尔可夫系统寿命过程的积分方程的 基础上,给出了系统瞬态不可用度计算的蒙特卡罗方法的统一描述,由此设计了马尔可夫系统瞬 态不可用度计算的直接统计估计方法和加权统计估计方法.用直接仿真方法、拟仿真方法、基于 直接仿真的统计估计方法、基于拟方仿真的统计估计方法和加权统计估计方法计算了-可修 Con/3/30:F系统的瞬态不可用度.结果表明,由于同时采用了偏倚的抽样空间和逐次事件估计 量,加权统计估计方法的方差最小,当系统不可用度很小时,该方法效率最高.
2004, 30(2): 191-198.
摘要:
提出采用决策树的数据驱动方法,结合专家知识.从大规模语料中统计学习出连续语 音中声调模式的分布.在建立决策树的过程中,除了相邻音节的声调外.还考虑了多种可能影响 声调模式的因素,如音节声韵母发音特点的分类、音节在词中的位置等.决策树建立后,共得到 28种声调模式.通过对结果的分析发现,除了上下文的声调外,其它因素对连续语音中声调模 式的变化也有一定的影响.声调识别实验的结果证明了该方法的有效性.
提出采用决策树的数据驱动方法,结合专家知识.从大规模语料中统计学习出连续语 音中声调模式的分布.在建立决策树的过程中,除了相邻音节的声调外.还考虑了多种可能影响 声调模式的因素,如音节声韵母发音特点的分类、音节在词中的位置等.决策树建立后,共得到 28种声调模式.通过对结果的分析发现,除了上下文的声调外,其它因素对连续语音中声调模 式的变化也有一定的影响.声调识别实验的结果证明了该方法的有效性.
2004, 30(2): 199-206.
摘要:
软阈值消噪是信号消噪中的标准算法.理论上,软阈值方法在最小最大误差方面是近 似最优的.研究表明,通过结合系数消噪和软阈值方法,可以达到更低的误差下界.由于离散小 波是非平移不变的,因而重构过程中会出现人工噪声.为了避免这个问题,采用了具有平移不变 性的二进小波变换.实验结果表明,文中所提算法的消噪结果具有更高的信噪比和更光滑的外观.
软阈值消噪是信号消噪中的标准算法.理论上,软阈值方法在最小最大误差方面是近 似最优的.研究表明,通过结合系数消噪和软阈值方法,可以达到更低的误差下界.由于离散小 波是非平移不变的,因而重构过程中会出现人工噪声.为了避免这个问题,采用了具有平移不变 性的二进小波变换.实验结果表明,文中所提算法的消噪结果具有更高的信噪比和更光滑的外观.
2004, 30(2): 207-213.
摘要:
结合模糊规划与非线性规划的收敛性分析方法,给出了基于模糊模型的关联平衡法的 收敛性分析.首先证明了经去模糊处理后形成的约束集合与子过程原有的约束集合必有交集. 并且此交集是凸集.在此基础上,分析和证明了基于模糊模型的关联平衡法可用于求解基于模 糊模型的稳态大工业过程递阶优化问题.继而通过定义迭代序列的A-内积,证明了基于模糊模 型的关联平衡法是收敛的.同时给出了保证迭代收敛的迭代系数取值范围.
结合模糊规划与非线性规划的收敛性分析方法,给出了基于模糊模型的关联平衡法的 收敛性分析.首先证明了经去模糊处理后形成的约束集合与子过程原有的约束集合必有交集. 并且此交集是凸集.在此基础上,分析和证明了基于模糊模型的关联平衡法可用于求解基于模 糊模型的稳态大工业过程递阶优化问题.继而通过定义迭代序列的A-内积,证明了基于模糊模 型的关联平衡法是收敛的.同时给出了保证迭代收敛的迭代系数取值范围.
2004, 30(2): 214-223.
摘要:
遥操作机器人系统的应用和研究是目前机器人学一个重要的研究领域.尤其是网络遥 操作系统的产生,更进一步扩大了应用领域,并对控制系统的设计带来了新的挑战.该文主要从 控制的角度,面向各种性质的时延(如确定的或未知的,时变的或固定的等)对遥操作系统所带 来的稳定性和透明度等问题,针对近年来为解决这些问题所提出的新的控制方法和理论进行系 统的综述和分析,指出现有各种方法的优缺点,并提出了今后控制方法的研究方向和应具有的 特点.
遥操作机器人系统的应用和研究是目前机器人学一个重要的研究领域.尤其是网络遥 操作系统的产生,更进一步扩大了应用领域,并对控制系统的设计带来了新的挑战.该文主要从 控制的角度,面向各种性质的时延(如确定的或未知的,时变的或固定的等)对遥操作系统所带 来的稳定性和透明度等问题,针对近年来为解决这些问题所提出的新的控制方法和理论进行系 统的综述和分析,指出现有各种方法的优缺点,并提出了今后控制方法的研究方向和应具有的 特点.
2004, 30(2): 224-228.
摘要:
对带相关噪声的线性离散随机控制系统,应用Kalman滤波方法,基于CARMA新息模 型导出了统一的最优固定区间白噪声递推Wiener平滑器,它带有系数阵指数衰减到零的高阶多 项式矩阵.进一步用截断方法提出了相应的快速次优固定区间自噪声Wiener平滑算法,它显著 地减小了计算负担.给出了平滑误差公式和选择截断指数的公式.一个Bernoulli-Gaussian白噪声 的仿真例子说明了所提出的结果的有效性.
对带相关噪声的线性离散随机控制系统,应用Kalman滤波方法,基于CARMA新息模 型导出了统一的最优固定区间白噪声递推Wiener平滑器,它带有系数阵指数衰减到零的高阶多 项式矩阵.进一步用截断方法提出了相应的快速次优固定区间自噪声Wiener平滑算法,它显著 地减小了计算负担.给出了平滑误差公式和选择截断指数的公式.一个Bernoulli-Gaussian白噪声 的仿真例子说明了所提出的结果的有效性.
2004, 30(2): 229-234.
摘要:
基于Markov性能势理论和神经元动态规划(NDP)方法,研究一类连续时间Markov决 策过程(MDP)在随机平稳策略下的仿真优化问题,给出的算法是把一个连续时间过程转换成其 一致化Markov链,然后通过其单个样本轨道来估计平均代价性能指标关于策略参数的梯度,以 寻找次优策略,该方法适合于解决大状态空间系统的性能优化问题.并给出了一个受控Markov 过程的数值实例.
基于Markov性能势理论和神经元动态规划(NDP)方法,研究一类连续时间Markov决 策过程(MDP)在随机平稳策略下的仿真优化问题,给出的算法是把一个连续时间过程转换成其 一致化Markov链,然后通过其单个样本轨道来估计平均代价性能指标关于策略参数的梯度,以 寻找次优策略,该方法适合于解决大状态空间系统的性能优化问题.并给出了一个受控Markov 过程的数值实例.
2004, 30(2): 235-238.
摘要:
研究了一类参数不确定的具有多个时滞的Lur'e型控制系统与时滞相关绝对稳定性问 题.通过将原系统变换为等价的奇异系统,利用Moon不等式放大向量积,构造出一个新的 Lyapunov-Krasovskii泛函.并由此基于线性矩阵不等式,得到了系统与时滞相关绝对稳定的充分条 件.这些充分条件无须预调任何参数矩阵,可以直接运用Matlab软件中LMI工具箱求解.数值例 子表明,与现有结果相比,本文结果较大地改进了保证不确定时滞Lur'e型控制系统绝对稳定的 时滞界.
研究了一类参数不确定的具有多个时滞的Lur'e型控制系统与时滞相关绝对稳定性问 题.通过将原系统变换为等价的奇异系统,利用Moon不等式放大向量积,构造出一个新的 Lyapunov-Krasovskii泛函.并由此基于线性矩阵不等式,得到了系统与时滞相关绝对稳定的充分条 件.这些充分条件无须预调任何参数矩阵,可以直接运用Matlab软件中LMI工具箱求解.数值例 子表明,与现有结果相比,本文结果较大地改进了保证不确定时滞Lur'e型控制系统绝对稳定的 时滞界.
2004, 30(2): 239-243.
摘要:
基于稳态Kalman滤波器和白噪声估值器,根据控制理论中的极点配置原理,提出了极 点配置固定区间稳态Kalman平滑器和Wiener平滑器.它们避免了计算最优平滑初值,且通过配 置平滑器的极点,可快速消除初始平滑估值的影响,因而它们具有在有限固定区间上的实用稳定 性,仿真例子说明了它们的有效性.
基于稳态Kalman滤波器和白噪声估值器,根据控制理论中的极点配置原理,提出了极 点配置固定区间稳态Kalman平滑器和Wiener平滑器.它们避免了计算最优平滑初值,且通过配 置平滑器的极点,可快速消除初始平滑估值的影响,因而它们具有在有限固定区间上的实用稳定 性,仿真例子说明了它们的有效性.
2004, 30(2): 244-250.
摘要:
研究基于强跟踪滤波和反馈综合相结合的多传感器分布式航迹融合算法.首先,以反馈 前后形成的跟踪门的交集构造有效跟踪门.然后,将强跟踪卡尔曼滤波和概率数据关联算法相结 合.利用构造的有效跟踪门,提出了一种新的多传感器分布式航迹融合算法.最后,对原有算法和 所提算法进行了仿真研究.
研究基于强跟踪滤波和反馈综合相结合的多传感器分布式航迹融合算法.首先,以反馈 前后形成的跟踪门的交集构造有效跟踪门.然后,将强跟踪卡尔曼滤波和概率数据关联算法相结 合.利用构造的有效跟踪门,提出了一种新的多传感器分布式航迹融合算法.最后,对原有算法和 所提算法进行了仿真研究.
2004, 30(2): 251-254.
摘要:
研究一类一阶非线性对象的自抗扰控制器的设计与参数整定规则.首先简化跟踪微分 器和非线性组合的设计,然后根据二阶扩张状态观测器的观测误差分析,通过理论推导和仿真实 验得出控制器的参数整定规则,并以一个具有可调零点的多变量对象为仿真实例,证实了整定规 则的有效性.
研究一类一阶非线性对象的自抗扰控制器的设计与参数整定规则.首先简化跟踪微分 器和非线性组合的设计,然后根据二阶扩张状态观测器的观测误差分析,通过理论推导和仿真实 验得出控制器的参数整定规则,并以一个具有可调零点的多变量对象为仿真实例,证实了整定规 则的有效性.
2004, 30(2): 255-260.
摘要:
研究离散T-S模糊控制系统基于模糊Lyapunov函数的稳定性分析及控制器设计问 题.首先,构造出离散型模糊Lyapunov函数,模糊Lyapunov函数是系数与T-S模糊系统的模糊 规则权重相对应的复合型Lyapunov函数.然后,得到了开环系统新的稳定性充分条件,与公共 Lyapunov方法的结果相比,这一条件更为宽松.进而,基于一系列线性矩阵不等式设计出模糊 控制器.最后,仿真实例说明了该方法的算法和本文条件的优越性.
研究离散T-S模糊控制系统基于模糊Lyapunov函数的稳定性分析及控制器设计问 题.首先,构造出离散型模糊Lyapunov函数,模糊Lyapunov函数是系数与T-S模糊系统的模糊 规则权重相对应的复合型Lyapunov函数.然后,得到了开环系统新的稳定性充分条件,与公共 Lyapunov方法的结果相比,这一条件更为宽松.进而,基于一系列线性矩阵不等式设计出模糊 控制器.最后,仿真实例说明了该方法的算法和本文条件的优越性.
2004, 30(2): 261-264.
摘要:
研究了具有时滞的中立型一般Lurie系统的绝对稳定性问题.利用Lyapunov方法给 出了系统在无限扇形角内绝对稳定的时滞相关准则,所给的判定条件是线性矩阵不等式(LMI) 形式的,可以很方便地运用Matlab工具箱求解.一个应用的例子表明与现有的一些准则相比, 本文所给的条件具有较小的保守性.
研究了具有时滞的中立型一般Lurie系统的绝对稳定性问题.利用Lyapunov方法给 出了系统在无限扇形角内绝对稳定的时滞相关准则,所给的判定条件是线性矩阵不等式(LMI) 形式的,可以很方便地运用Matlab工具箱求解.一个应用的例子表明与现有的一些准则相比, 本文所给的条件具有较小的保守性.
2004, 30(2): 265-269.
摘要:
研究具有动态输出反馈的连续广义系统的H2次优控制问题.在H2范数的时域计算 方法的基础上,关于连续广义系统进行了H2次优性能分析,得到了满足H2次优性能的线性矩 阵不等式组的充要条件.其次,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了H2次优动态输出反馈 控制器.最后,通过数值例子进一步说明了该文的设计方法.
研究具有动态输出反馈的连续广义系统的H2次优控制问题.在H2范数的时域计算 方法的基础上,关于连续广义系统进行了H2次优性能分析,得到了满足H2次优性能的线性矩 阵不等式组的充要条件.其次,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了H2次优动态输出反馈 控制器.最后,通过数值例子进一步说明了该文的设计方法.
2004, 30(2): 270-276.
摘要:
针对存在扰动的未知非线性系统,利用小波逼近将系统参数化,结合变结构控制技术, 提出了一种鲁棒迭代学习控制算法.该算法采用迭代学习的方式修正小波逼近的系数,利用具 有死区的滑模变结构技术保证算法的鲁棒收敛性.收敛性分析表明,每次迭代学习都将减小所 得到的逼近系数与最佳系数的差异.因此,期望轨迹变化后,该算法针对以前轨迹的学习结果仍 然可以起作用,部分克服了传统迭代学习控制的学习结果仅对某一特定轨迹有效的缺点.
针对存在扰动的未知非线性系统,利用小波逼近将系统参数化,结合变结构控制技术, 提出了一种鲁棒迭代学习控制算法.该算法采用迭代学习的方式修正小波逼近的系数,利用具 有死区的滑模变结构技术保证算法的鲁棒收敛性.收敛性分析表明,每次迭代学习都将减小所 得到的逼近系数与最佳系数的差异.因此,期望轨迹变化后,该算法针对以前轨迹的学习结果仍 然可以起作用,部分克服了传统迭代学习控制的学习结果仅对某一特定轨迹有效的缺点.
2004, 30(2): 277-282.
摘要:
研究了基于MT-滤波器的连续自适应反推控制的数字实现问题.首先用δ-算子将连 续系统离散化.利用MT-滤波器和反推设计方法给出了自适应反推控制器的设计,然后分别 分析了离散和混杂自适应控制系统的稳定性和跟踪性能.同已有文献相比,本文的主要工作在 于:1)基于MT-滤波器的离散自适应反推控制器的设计;2)误差系统状态向量的构造.由于 MT-滤波器的阶次比K-滤波器的阶次低,因此,误差系统的构造更加复杂,这也使得适应系统 的稳定性分析更加困难.
研究了基于MT-滤波器的连续自适应反推控制的数字实现问题.首先用δ-算子将连 续系统离散化.利用MT-滤波器和反推设计方法给出了自适应反推控制器的设计,然后分别 分析了离散和混杂自适应控制系统的稳定性和跟踪性能.同已有文献相比,本文的主要工作在 于:1)基于MT-滤波器的离散自适应反推控制器的设计;2)误差系统状态向量的构造.由于 MT-滤波器的阶次比K-滤波器的阶次低,因此,误差系统的构造更加复杂,这也使得适应系统 的稳定性分析更加困难.
2004, 30(2): 283-287.
摘要:
为避免反传学习(BP)算法易于落入局部极小点,该文提出一种基于新填充函数的小 波神经网络全局优化学习算法,用来解决连铸连轧过程的产品质量建模问题.该过程很复杂,影 响其产品性能的因素很多,物理模型难以建立.该文以小波神经网络为模型,建立连铸连轧产品 质量与其化学成分和轧制参数之间的复杂非线性模型.该模型用来对板材产品的断裂延伸率、 屈服强度等质量性能指标进行预测.数值实验表明:所建立的模型拟合与校验命中率较高,能够 较好地预测产品的物理性能.
为避免反传学习(BP)算法易于落入局部极小点,该文提出一种基于新填充函数的小 波神经网络全局优化学习算法,用来解决连铸连轧过程的产品质量建模问题.该过程很复杂,影 响其产品性能的因素很多,物理模型难以建立.该文以小波神经网络为模型,建立连铸连轧产品 质量与其化学成分和轧制参数之间的复杂非线性模型.该模型用来对板材产品的断裂延伸率、 屈服强度等质量性能指标进行预测.数值实验表明:所建立的模型拟合与校验命中率较高,能够 较好地预测产品的物理性能.
2004, 30(2): 288-293.
摘要:
在圆轨倒立摆摆起过程开环控制律优化算法的基础上,应用高精度多层人工神经网络 插值原理,研究了摆起过程的闭环控制方法.以每个时间段上的状态变量和相应的控制变量为 输入输出学习样本,建立前馈人工神经网络,构成摆起过程的反馈控制系统.通过仿真与实际控 制,表明所研究方法是可行和有效的,并为复杂非线性系统的闭环控制提供了新的思路.
在圆轨倒立摆摆起过程开环控制律优化算法的基础上,应用高精度多层人工神经网络 插值原理,研究了摆起过程的闭环控制方法.以每个时间段上的状态变量和相应的控制变量为 输入输出学习样本,建立前馈人工神经网络,构成摆起过程的反馈控制系统.通过仿真与实际控 制,表明所研究方法是可行和有效的,并为复杂非线性系统的闭环控制提供了新的思路.
2004, 30(2): 294-299.
摘要:
研究线性不确定系统的反馈控制器与鲁棒故障检测滤波器集成设计问题.基于新提出 的性能指标函数,将鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为最优化问题,通过求解Riccati方程可 得到鲁棒故障检测滤波器设计问题的最优解.在共用同一状态观测器的情况下,将反馈控制器 和鲁棒故障检测滤波器的集成设计问题归结为两目标优化问题,解决了同时满足闭环控制系统 设计要求和故障诊断系统鲁棒性能的最优集成设计问题.简例验证了提出算法的有效性.
研究线性不确定系统的反馈控制器与鲁棒故障检测滤波器集成设计问题.基于新提出 的性能指标函数,将鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为最优化问题,通过求解Riccati方程可 得到鲁棒故障检测滤波器设计问题的最优解.在共用同一状态观测器的情况下,将反馈控制器 和鲁棒故障检测滤波器的集成设计问题归结为两目标优化问题,解决了同时满足闭环控制系统 设计要求和故障诊断系统鲁棒性能的最优集成设计问题.简例验证了提出算法的有效性.
2004, 30(2): 300-305.
摘要:
由于采用大规模集成电路方法实现细胞神经网络(cellular neural networks,CNN),其 电路所产生的噪声不可避免,实际的网络都是在噪声环境中进行工作的,弄清楚这些随机干扰 是如何影响网络的稳定性,在网络设计时非常关键.利用鞅收敛定理、李雅普诺夫直接法和矩阵 分析的方法,研究了白噪声干扰下时延区间细胞神经网络承受扰动的能力,得到了仅依赖系统 参数的充分性代数判据.所得结果在系统设计时检验较为方便.
由于采用大规模集成电路方法实现细胞神经网络(cellular neural networks,CNN),其 电路所产生的噪声不可避免,实际的网络都是在噪声环境中进行工作的,弄清楚这些随机干扰 是如何影响网络的稳定性,在网络设计时非常关键.利用鞅收敛定理、李雅普诺夫直接法和矩阵 分析的方法,研究了白噪声干扰下时延区间细胞神经网络承受扰动的能力,得到了仅依赖系统 参数的充分性代数判据.所得结果在系统设计时检验较为方便.
2004, 30(2): 306-315.
摘要:
提出一种图像隐藏算法,它将重要图像隐藏在另一宿主图像的LSBs(least significant bits)中.为了增加图像的隐藏量,改善低位替换后宿主图像的质量,该文以评价图像质量的峰值 信噪比(PSNR)为准则函数,采用Tabu搜索来求解最优的低位替换.实验结果表明,和简单的 低位替换方法相比,该文算法即使用较多的低位进行替换也不会产生引人注意的宿主图像质量 的变化,在图像的隐藏量和图像质量上都有很大的改进.
提出一种图像隐藏算法,它将重要图像隐藏在另一宿主图像的LSBs(least significant bits)中.为了增加图像的隐藏量,改善低位替换后宿主图像的质量,该文以评价图像质量的峰值 信噪比(PSNR)为准则函数,采用Tabu搜索来求解最优的低位替换.实验结果表明,和简单的 低位替换方法相比,该文算法即使用较多的低位进行替换也不会产生引人注意的宿主图像质量 的变化,在图像的隐藏量和图像质量上都有很大的改进.
2004, 30(2): 316-320.
摘要:
研究了一类连续模糊动态系统的稳定性,证明了该类系统稳定的充分条件.并以倒立 摆的稳定性分析验证了定理的有效性.
研究了一类连续模糊动态系统的稳定性,证明了该类系统稳定的充分条件.并以倒立 摆的稳定性分析验证了定理的有效性.
