本文把多变量控制系统常出现的故障分为两类:1)第 i 个回路中传感器失效;2)第 j 个回路中执行机构失效。以线性时不变系统为研究对象,本文建立了故障系统的数学模型,提出了仍能保证系统稳定的控制器必须满足的准则,从而为设计具有容错...本文把多变量控制系统常出现的故障分为两类:1)第 i 个回路中传感器失效;2)第 j 个回路中执行机构失效。以线性时不变系统为研究对象,本文建立了故障系统的数学模型,提出了仍能保证系统稳定的控制器必须满足的准则,从而为设计具有容错能力的控制系统提供了理论依据。展开更多
对中国临夏台2013年至2014年两年的井水位和四分量钻孔应变资料进行了预处理以消除趋势与突跳.根据文献(Means,1982;Young and Budynas,2005),相互正交的两条测线的应变观测值之和等于面应变.文献(刘序俨等,1988)证明近地表的面应变的2/...对中国临夏台2013年至2014年两年的井水位和四分量钻孔应变资料进行了预处理以消除趋势与突跳.根据文献(Means,1982;Young and Budynas,2005),相互正交的两条测线的应变观测值之和等于面应变.文献(刘序俨等,1988)证明近地表的面应变的2/3等于体应变,因此,可由4分量钻孔应变观测值得到钻孔体应变,然后根据体应变与井水位观测资料,从时域和频域对该钻孔系统的性质进行了论证.结果表明,在时域,体应变与井水位高度负相关.钻孔系统的灵敏度为—0.1620mm/10-9.把两年中的某两个月份的两者时间坐标轴和纵轴比例尺放大,发现井水位曲线的峰/谷与体应变观测曲线的谷/峰一一对应,两者的相位滞后非常小.在频域内,本文采用Venedikov调和分析方法分别取得了井水位与体应变9个月的半日波与全日波数个波群的逐月潮汐因子与相位滞后,然后作简单计算,得到了钻孔系统对上述波群的灵敏度与相位滞后.结果表明9个月中大多数波群的灵敏度不但十分相近,且非常接近由时域得到的周年频率分量的灵敏度,但相位滞后误差较大,本文对此进行了分析,认为由反正切得到的相位滞后受计算误差影响较大,应以时域经审视所得的相位滞后接近于零为准.通过时域与频域的分析,表明井水位对体应变的响应基本是线性时不变的,论证了临夏台钻孔系统基本上满足了叠加性、齐次性与时不变性,基本上为一线性时不变系统.展开更多
线性定常电路通常由一系列刚性很强的微分方程组描述,此类微分方程的求解一直是传统基于时间离散的积分方法所面临的难题。基于状态变量离散思想的量化状态系统(Quantized State Systems,QSS)算法能有效解决这一类微分方程。现有的QSS...线性定常电路通常由一系列刚性很强的微分方程组描述,此类微分方程的求解一直是传统基于时间离散的积分方法所面临的难题。基于状态变量离散思想的量化状态系统(Quantized State Systems,QSS)算法能有效解决这一类微分方程。现有的QSS算法只能通过设置量子大小来求解,而大多数仿真应用场景是需要事先设置算法的误差,这说明得到量子与误差之间的量化关系显得尤为重要。为此,通过分析线性定常电路状态方程的统一形式,提出一种面向线性定常电路的QSS误差计算方法。将其用Modelica模型表示,并将模型应用于2个典型线性定常电路系统进行仿真求解。通过对比QSS算法解与解析解证明了上述方法的准确性、简便性。展开更多
This paper attempts to set a unified scene for various linear time-invariant (LTI) control system design schemes, by transforming the existing concept of “computer-aided control system design” (CACSD) to novel “com...This paper attempts to set a unified scene for various linear time-invariant (LTI) control system design schemes, by transforming the existing concept of “computer-aided control system design” (CACSD) to novel “computer-automated control system design” (CAutoCSD). The first step towards this goal is to accommodate, under practical constraints, various design objectives that are desirable in both time and frequency domains. Such performance-prioritised unification is aimed at relieving practising engineers from having to select a particular control scheme and from sacrificing certain performance goals resulting from pre-commitment to such schemes. With recent progress in evolutionary computing based extra-numeric, multi-criterion search and optimisation techniques, such unification of LTI control schemes becomes feasible, analytical and practical, and the resultant designs can be creative. The techniques developed are applied to, and illustrated by, three design problems. The unified approach automatically provides an integrator for zero-steady state error in velocity control of a DC motor, and meets multiple objectives in the design of an LTI controller for a non-minimum phase plant and offers a high-performance LTI controller network for a non-linear chemical process.展开更多
针对线性时不变高阶MIMO系统模型难以直接进行计算分析的问题,对高阶模型进行模型降阶。依据模型降阶理论,对线性时不变系统进行Lyapunov方程求解,得到线性系统的完全可控Gramians矩阵和完全可观Gramians矩阵,对Gramians矩阵进行Cholesk...针对线性时不变高阶MIMO系统模型难以直接进行计算分析的问题,对高阶模型进行模型降阶。依据模型降阶理论,对线性时不变系统进行Lyapunov方程求解,得到线性系统的完全可控Gramians矩阵和完全可观Gramians矩阵,对Gramians矩阵进行Cholesky分解,得到Cholesky分解因子,分解因子通过SVD(singular value decomposition)法求得Hankel奇异值,从而确定系统的平衡变换阵。计算可控可观Gramians矩阵的左右特征空间基底矩阵,利用左右特征空间的基底矩阵求得原系统降阶的系统,通过Hankel SVD方法确定降阶之后的误差范围。利用Matlab对SLICOT测试库中的便携式CDPlayer 120阶的高阶模型进行降阶,获取到50、30、20阶的降阶模型,对研究算法进行验证,结果表明,降阶效果理想。展开更多
文摘对中国临夏台2013年至2014年两年的井水位和四分量钻孔应变资料进行了预处理以消除趋势与突跳.根据文献(Means,1982;Young and Budynas,2005),相互正交的两条测线的应变观测值之和等于面应变.文献(刘序俨等,1988)证明近地表的面应变的2/3等于体应变,因此,可由4分量钻孔应变观测值得到钻孔体应变,然后根据体应变与井水位观测资料,从时域和频域对该钻孔系统的性质进行了论证.结果表明,在时域,体应变与井水位高度负相关.钻孔系统的灵敏度为—0.1620mm/10-9.把两年中的某两个月份的两者时间坐标轴和纵轴比例尺放大,发现井水位曲线的峰/谷与体应变观测曲线的谷/峰一一对应,两者的相位滞后非常小.在频域内,本文采用Venedikov调和分析方法分别取得了井水位与体应变9个月的半日波与全日波数个波群的逐月潮汐因子与相位滞后,然后作简单计算,得到了钻孔系统对上述波群的灵敏度与相位滞后.结果表明9个月中大多数波群的灵敏度不但十分相近,且非常接近由时域得到的周年频率分量的灵敏度,但相位滞后误差较大,本文对此进行了分析,认为由反正切得到的相位滞后受计算误差影响较大,应以时域经审视所得的相位滞后接近于零为准.通过时域与频域的分析,表明井水位对体应变的响应基本是线性时不变的,论证了临夏台钻孔系统基本上满足了叠加性、齐次性与时不变性,基本上为一线性时不变系统.
文摘线性定常电路通常由一系列刚性很强的微分方程组描述,此类微分方程的求解一直是传统基于时间离散的积分方法所面临的难题。基于状态变量离散思想的量化状态系统(Quantized State Systems,QSS)算法能有效解决这一类微分方程。现有的QSS算法只能通过设置量子大小来求解,而大多数仿真应用场景是需要事先设置算法的误差,这说明得到量子与误差之间的量化关系显得尤为重要。为此,通过分析线性定常电路状态方程的统一形式,提出一种面向线性定常电路的QSS误差计算方法。将其用Modelica模型表示,并将模型应用于2个典型线性定常电路系统进行仿真求解。通过对比QSS算法解与解析解证明了上述方法的准确性、简便性。
文摘This paper attempts to set a unified scene for various linear time-invariant (LTI) control system design schemes, by transforming the existing concept of “computer-aided control system design” (CACSD) to novel “computer-automated control system design” (CAutoCSD). The first step towards this goal is to accommodate, under practical constraints, various design objectives that are desirable in both time and frequency domains. Such performance-prioritised unification is aimed at relieving practising engineers from having to select a particular control scheme and from sacrificing certain performance goals resulting from pre-commitment to such schemes. With recent progress in evolutionary computing based extra-numeric, multi-criterion search and optimisation techniques, such unification of LTI control schemes becomes feasible, analytical and practical, and the resultant designs can be creative. The techniques developed are applied to, and illustrated by, three design problems. The unified approach automatically provides an integrator for zero-steady state error in velocity control of a DC motor, and meets multiple objectives in the design of an LTI controller for a non-minimum phase plant and offers a high-performance LTI controller network for a non-linear chemical process.
文摘针对线性时不变高阶MIMO系统模型难以直接进行计算分析的问题,对高阶模型进行模型降阶。依据模型降阶理论,对线性时不变系统进行Lyapunov方程求解,得到线性系统的完全可控Gramians矩阵和完全可观Gramians矩阵,对Gramians矩阵进行Cholesky分解,得到Cholesky分解因子,分解因子通过SVD(singular value decomposition)法求得Hankel奇异值,从而确定系统的平衡变换阵。计算可控可观Gramians矩阵的左右特征空间基底矩阵,利用左右特征空间的基底矩阵求得原系统降阶的系统,通过Hankel SVD方法确定降阶之后的误差范围。利用Matlab对SLICOT测试库中的便携式CDPlayer 120阶的高阶模型进行降阶,获取到50、30、20阶的降阶模型,对研究算法进行验证,结果表明,降阶效果理想。
