6篇关于非线性的计算机毕业论文

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基于高阶微分观测器的控制器研究与应用

这是一篇关于非线性,高阶微分观测器,滑模控制,自动电压调节系统,四旋翼飞行器,RBF神经网络的论文, 主要内容为在工业过程控制、机械臂控制、无人机控制等实际的系统中,大部分被控对象都是非线性的,它们一般具有高阶、耦合性强以及易受外界扰动影响的特点,同时难以针对它们建立准确的数学模型,如何对这类非线性系统进行控制一直是控制领域的一个难点问题。而目前实际的控制系统仍普遍采用PID控制器对系统进行控制以达到期望的状态。但是随着工业化复杂程度的提高,PID控制器已无法满足系统较高控制精度和控制效率的要求。同时,现代控制理论发展迅猛,涌现了一系列值得借鉴的非线性控制器的设计框架,随着控制理论逐步与人工智能等技术相结合,为现代控制理论替代传统PID控制提供了重要的思路。针对复杂非线性系统的控制,本文利用高阶微分观测器(HOD)估计精度高、调节参数少等特点,实现对被控对象各阶状态变量的估计。同时考虑到滑模控制计算量小、鲁棒性强的优点,通过将HOD和滑模控制相结合的形式,有效处理被控对象中参数的不确定性以及外界扰动所带来的不利因素。在此基础上引入滤波器、径向基神经网络等方式实现对系统的未知模型、外界扰动的估计,使得控制器在设计的过程中无需利用被控对象的具体模型参数。论文的主要研究内容包括:(1)对高阶微分观测器展开研究。详细介绍了HOD的设计过程,通过根轨迹法分析了HOD的稳定性并简化了相应的参数,基于BODE图说明了HOD的低通滤波特性,并通过仿真对比实验进一步验证了HOD较强的滤波特性以及高精度的估计效果。(2)针对单输入单输出的高阶非线性系统,在HOD的基础上设计了无模型滑模控制器,通过引入一种新型的单幂次趋近律,抑制了滑模控制所带来的抖振现象,同时设计了低通滤波器对系统的未知项和外界扰动进行补偿。在所设计的无模型滑模控制器对二阶的Duffing系统取得不错的控制效果后,进一步将其应用到四阶的自动电压调节(AVR)系统中,仿真结果表明所设计的控制器能够使AVR系统的电压稳定输出,且受干扰噪声的影响较小。(3)针对多输入多输出的欠驱动系统——四旋翼飞行器,提出了基于HOD的无模型四旋翼RBF滑模控制器。通过设计两个虚拟控制量的方式,将四旋翼系统解耦为六输入六输出的全驱动系统,并将位置通道、高度通道以及偏航角通道的未知项统一归为总扰动,利用RBF神经网络对各个通道的总扰动进行估计,并基于李雅普诺夫定理证明了控制器在一定参数范围内稳定。通过静态、动态轨迹跟踪实验说明了所设计的控制器跟踪能力强,对外界干扰有明显的抑制作用。

焦炉压力智能控制系统的设计与实现

这是一篇关于计算机控制,智能控制,焦化炉,非线性,PID,PI,专家PI控制器,混合控制的论文, 主要内容为现代生产过程通常具有多变量、时变、非线性、环境复杂等许多特点，传统意义上的自动控制技术已经不能充分满足现代生产的需要。随着计算机控制技术、软件工程理论、现场总线智能仪表和网络技术的发展，计算机已经具有更高速的运算能力、更高的存储能力、更高效的处理能力。计算机的这些优势与现代控制理论、现代软件理论结合开发出的控制系统能充分满足各种复杂的控制环境和要求。因此，大量的工业生产过程控制与实时控制都已经采用计算机系统来实现。计算机控制系统的控制水平也已经大大提高。本文比较详细的介绍了一种直接数字控制系统的计算机控制方案，并应用此控制方案设计并实现了东郊煤气厂的焦化炉压力控制系统。同时，还简要介绍了计算机控制系统的几种类型及其发展。随着社会的进步和生产技术的发展，被控对象也越来越复杂并存在许多不确定性，因此采用一般的计算机控制技术与传统的控制理论很难满足此类复杂系统的控制要求。而采用智能控制的方法并结合计算机的高处理能力、高存储能力就能有效的解决复杂系统的控制问题。文中简要介绍了智能控制并运用了智能控制的原理设计实现了一种数字控制器。文章共分为六个主要章节，这个六个章节围绕着焦化炉压力控制问题及焦化炉压力控制系统的设计与研发对计算机控制技术、智能控制理论和技术、软件开发、智能数字控制器等技术进行了研究。第一章是全文的绪论，主要介绍两大部分的内容。首先介绍了研发本项目的意义和目的，并对项目提出要求，介绍了项目实际中的运行的控制现场环境。接着，在绪论中又介绍了计算机控制技术的相关理论和知识，这里着重介绍了本项目所采用的控制方案，暨直接数字控制（DDC）。第二章是焦炉压力控制系统的总体分析与设计。此部分就是一般系统开发中的需求分析与总体设计阶段。在这里，首先对焦炉压力问题进行了描述和简要分析。然后针对压力控制进行系统的需求分析。最后根据需求分析对整个控制系统进行总体设计，包括软件和硬件两部分的设计工作。软件部分，暨控制软件的设计是本文的研究重点，因此它包括软件开发、控制算法研究等许多至关重要的工作。第三章就是控制软件的设计与开发。此章节介绍了控制软件的分析到设计到一些具体的详细实现。第四章介绍了数字控制器的理论基础与设计实现。数字控制器是控制软件的重要部分，也是本文的重要理论部分。本章中介绍了传统的控制算法PID、PI等，同时结合智能控制理论设计实现了专家PI控制器。这里还对智能控制理论进行了介绍和论述。第五章为系统的运行与调试情况的研究与介绍。介绍了控制软件在现场实际运行的情况。最后一章为结论部分。总结了计算机控制技术、智能控制理论的类型与未来发展趋势。最后又对整个控制软件的情况和项目完成的情况进行了总结。

基于仿真的雷达系统非线性分析

这是一篇关于雷达性能,直接数字频率合成,非线性,信号处理的论文, 主要内容为现代雷达在军事设备,民事领域以及科研项目中应用越来越广泛,因而受到世界各国的重视。信号是雷达系统的中心,由于实现的灵活性,输出频率的准确度高等优,直接数字波形合成技术目前已经被广泛应用于实际雷达工程中。随着数字技术的发展,数字中频技术也被引入雷达发射和接收系统中,进一步提高了雷达系统的性能。为了提高雷达的检测能力,信号处理一般先采取匹配接收,使得输出信噪比达到最大。同时,信号产生方式的固有局限性以及发射接收(T/R)的模拟器件限制等非线性因素,会给雷达接收信号引入复杂的杂散以及干扰,对雷达性能产生影响。本文主要对雷达系统的信号源以及发射接收通道中可能出现的非线性进行详细的分析。首先介绍直接数字波形合成技术的基本原理,对DDS非线性导致的输出信号中不同杂散成分进行详细分析,包括相位截断,幅度量化,DAC非线性。之后分析雷达发射接收链路中由模拟器件非线性导致的交调特性,并推导了系统各非线性指标间定量关系。仿真主要基于systemvue对雷达系统进行建模实现。本文重点仿真DDS及发射接收系统的非线性对于雷达探测性能的影响。通过DDS生成线性调频信号(LFM),根据数字处理非线性导致的单频信号杂散对LFM信号的杂散进行定性的分析,仿真分析其对雷达探测的影响;得出由DDS非线性产生的线性调频信号中杂散噪声对于匹配接收的影响主要是降低输出信噪比,影响雷达探测目标的灵敏度。对于系统非线性主要分析不同目标环境下,由非线性引起的交调干扰对雷达探测的影响。仿真表明,无论单目标还是多目标环境,发射机非线性对雷达探测都不会产生影响;而接收机的非线性在多目标环境下产生的交调干扰会产生假目标,对雷达探测产生干扰。

一维变分反演技术在云水污染卫星微波观测资料同化中的应用研究

这是一篇关于云水污染,一维变分,非线性,过饱和,微波,资料同化的论文, 主要内容为卫星遥感观测是资料同化的主要数据来源,可以弥补常规观测资料在海洋、高原等区域的空白,而带有云水信息的卫星观测更是其中的重点。但是由于在变分系统中还不能足够准确地表示湿物理参数化过程和多元粒子散射过程,往往在质量控制环节就将带云水信息的数据删掉。目前主流的变分同化系统,如集合同化和四维变分同化,也主要针对晴空观测。对于微波云水污染卫星观测资料同化还处于起步阶段。1D+4D-Var同化系统和全天候同化系统是针对云水污染卫星观测资料近几年提出的同化系统,前者首先采用一维变分反演出云水区的总柱水汽量,再将其作为伪观测数据用于四维变分系统中进行同化。但是晴空与云水污染条件下的卫星微波资料处理手段不够统一,所采用的观测算子也不相同。全天候数据同化系统针对其不足进行了改进,可以通过四维变分系统直接同化晴空与云水污染的卫星微波成像仪亮温观测资料,改善了湿度与云水的反演,提高了云水区域的数值预报准确性。本文主要针对1D+4D-Var同化系统中1D-Var反演部分开展研究,通过在一维变分目标函数中添加过饱和弱约束惩罚项,并在水汽背景场生成过程中加入过饱和检测机制,建立一维变分反演系统。针对SSM/I微波卫星图像仪进行辐射传输系统文件及相关参数配置,并在背景场生成过程中加入非线性约束因子。通过对比实验证明,非线性约束因子能够有效地削弱目标函数观测项带来的非线性影响,添加过饱和约束过程能够使反演比湿廓线更接近真实廓线。在云水污染条件下的反演实验中,利用云强制约束过程,使得一维变分反演液态水路径能够一直保持大于零。对比晴空条件下一维变分反演实验,云强制约束下液态水路径的反演系统偏差可以近似忽略,并且在云水污染条件下的反演效果更明显。同时利用真实液态水路径与反演液态水路径计算得到的反演偏差分布图,验证了液态水路径与模拟亮温的敏感性关系。