非线性模型

摘要： 考虑航天器交会模型不确定性的问题,提出基于一般非线性相对运动方程的自适应控制策略.针对复杂非线性系统中由外部扰动及目标星轨道参数引起的线性与非线性不确定性问题,通过自适应神经网络对模型结构进行参数化近似.结合自适应反推技术和李雅普诺夫稳定方法进行自适应控制器设计,能够实现控制目标,保证所得闭环系统的渐近稳定性.为了探究同时存在模型不确定性和输入约束的情况下航天器相对运动的自适应控制设计,提出辅助控制系统来分析和解决输入约束的影响.针对相对运动提出的自适应控制策略保证了闭环系统的稳定性,使得模型未知参数的自适应估计满足最终一致有界性.对不同案例分析比较的数值仿真结果验证了提出控制方法的有效性.

摘要： 针对测绘领域中函数模型为非线性函数的线性组合的特殊结构,本文提出了基于Moore-Penrose广义逆和立体矩阵的可分离非线性最小二乘解算方法。该方法首先利用变量投影算法消除可分离非线性模型中的线性参数,将包含两类参数的原非线性优化问题转化为仅含有非线性参数的最小二乘问题。然后,基于Moore-Penrose广义逆矩阵的微分和立体矩阵理论计算最小二乘目标函数的一阶导数,进而采用非线性优化的LM方法求解非线性参数的最优估值。最后,根据最小二乘方法求解线性参数的最优估值。通过指数函数模型拟合和机载LiDAR全波形参数求解试验与传统参数不分离优化方法进行对比,结果表明,基于Moore-Penrose广义逆和立体矩阵的可分离非线性最小二乘解算方法对待求参数初值依赖性低,同时避免了迭代过程中线性参数导致的病态问题,算法稳定性好,为测绘领域中可分离非线性最小二乘问题的解算提供了一种思路,也拓展了可分离非线性最小二乘方法的应用。

摘要： 针对水轮机调速系统具有结构复杂、非线性、参数时变等特点,通过力矩流量综合特性建立水轮机神经网络模型,并采用带限幅非线性的电液随动系统模型、简化压力引水系统模型和简化发电机与负载模型,构建水轮机调速系统非线性模型。在此基础上,引用一种无超参数的全局优化算法,即LIPO算法,以综合时间乘以误差绝对值积分(ITAE)指标为目标函数,对调速系统比例—积分—微分(PID)参数进行优化。通过仿真实验对比调速系统在粒子群优化(PSO)算法、遗传算法(GA)和LIPO算法优化参数后的控制性能,结果表明LIPO算法能有效应用于水轮机调速系统PID参数优化,并获得较佳的优化效果。

摘要： 锁相环为并网逆变器的跟网控制提供了与电网同步的参考信息,但在弱电网下,具有非线性特性的锁相环对系统稳定性会产生一定的影响。由于舍入误差的存在,现有基于线性化锁相环模型而设计的并网逆变器存在稳定性设计不足的风险。为保证模型的准确性以及稳定性分析的可靠性,提出了一种基于非线性状态空间模型的稳定性分析方法。首先,建立了采用二阶广义积分器锁相环的LCL型并网逆变器系统的非线性状态空间模型,确立了锁相环中非线性环节的有界性条件。基于Lyapunov稳定性判据,进一步获得满足全局渐进稳定的矩阵不等式条件。通过逐点分析,明确了锁相环参数以及电网阻抗对系统稳定域的影响。实验结果表明,相比于传统的小信号模型,所提出的非线性分析方法在预测跟网型逆变器系统的稳定性上更加准确和可靠。

摘要： 【目的】研究基于遥感因子与地形因子构建香格里拉市高山松地上生物量非线性混合效应估测模型,提高高山松地上生物量估测精度。【方法】以2015年和2018年Landsat 8 OLI与对应年份样地实测数据为基础,通过二元生物量模型计算出高山松地上生物量。提取植被指数、纹理等遥感因子。将地形因子按照一定等级进行划分后作为模型因变量,基于8种非线性模型,考虑地形特征,构建非线性混合效应模型估测高山松地上生物量并进行模型检验,然后与多元线性回归、线性混合效应模型两种参数模型,以及随机森林(Random Forest,RF)、梯度提升回归树(Gradient Boosted Regression Trees,GBRT)、K-近邻(K Nearest Neighbors,KNN)3种非参数模型的预估精度进行对比。【结果】1)8种非线性基础模型中增长模型的拟合效果最优;2)共输出12个具体增长模型,其中以样地号(Number)、海拔等级(Elevation Class)为固定效应,坡向等级(Aspect Class)为随机效应时,模型Log Likelihood值最大,为-56.53,AIC、BIC的值最小,分别为133.06、155.55;3)经检验非线性混合效应模型的RMSE为13.94 t/hm^(2),AMRE为15.64%,预估精度P为84.34%。【结论】采用Landsat影像和地形因子构建的非线性混合效应模型的拟合优度和预估精度较多元线性回归、线性混合效应模型均有明显提高,并且预估精度高于非参数模型。加入地形因子作为混合效应因子构建的非线性混合效应模型可以提高高山松地上乔木层生物量的估测精度。

摘要： 该文提出了一种双死区设计,运用滑模控制理论,对空气悬架的高度进行精确控制。创新点包括:区别于传统的气体多方变化假设模型,提出了基于热力学分析,利用温度-压强双控制方程建立的高精度非线性空气弹簧气室模型;提出空气悬架高度控制的双死区设置方法,通过大、小2个死区套合以提升控制精度,减少了单死区设置容易出现的振荡现象;运用滑模变结构控制理论,提出一种结合系统动力学特性、形式较简且受路面扰动和系统动力学参数变化影响较小的控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真验证了高精度空气弹簧动力学模型和双死区设置的滑模控制策略的有效性。

摘要： 为研究高填方黄土的结构性在无侧限压缩状态下对其强度与变形特性的影响,以延安新区某高填方场地黄土为研究对象,开展不同试验条件下原状黄土与重塑黄土无侧限抗压强度试验,研究含水率与压实度对黄土结构性的变化规律及其力学特性的影响,并构建原状黄土和重塑黄土的初始结构参数与抗压强度关系的数学模型。结果表明:随着土样含水率的增大或压实度的减小,土体的应力-应变关系曲线由“陡峭”向“平缓”特征过渡,应力峰值减小且后移,结构性参数-应变关系曲线的峰值减小且前移;塑性指标可以作为影响初始结构性参数变化的临界值指标,含水率小于塑限值时,小应变会导致黄土结构性增强,反之则减弱;随着含水率的增大,初始结构性参数呈非线性减小,抗压强度呈线性减小;原状黄土结构性参数-应变关系曲线比相应的重塑黄土曲线分布“陡峭”,含水率增大对原状黄土初始结构性的削弱程度明显大于重塑黄土;初始结构性参数与抗压强度具有非线性关系,可较为精确地表征出原状黄土和重塑黄土基于抗压强度、饱和黄土抗压强度及初始结构性参数的双曲线函数模型。

摘要： 研究表明,雌激素受体α亚型(Estrogen receptors alpha, ERα)在乳腺发育过程中至关重要,ERα被认为是治疗乳腺癌的重要靶标。本文基于1974个与ERα的生物活性有关的化合物,采用机器学习,构建化合物生物活性的定量预测模型和ADMET性质的分类预测模型。随后选用基于样本相关系数的检验对729个分子描述符对生物活性影响的重要性进行排序,最终得到了前20个最具影响的分子描述符。采用具有非线性映射能力的BP神经网络来建立生物活性预测模型。同时从线性模型与非线性模型两个角度出发来构建模型,计算得出两种模型寻找的20个主要分子描述符及获得的生物活性和ADMET性质。

摘要： 提出了一种基于非线性自抗扰控制(ADRC)技术的加速度驱动次临界系统控制(ADS)堆芯功率控制方法。首先,采用带外源的中子动力学方程和能量守恒方程搭建ADS堆芯系统非线性模型,利用微小摄动理论对模型进行线性化处理,得到双输入双输出传递函数模型;其次,基于该模型设计堆芯功率自抗扰控制系统,利用“分离性原理”对控制参数进行整定;最后,利用Matlab平台搭建ADS堆芯系统非线性模型和ADRC控制器模型,对ADRC控制与PID控制进行对比分析。结果表明:所设计的控制系统具有更好的控制性能,证明了将ADRC技术应用在ADS堆芯系统控制方面是可行的。

摘要： 为进一步提高农产品供需过程模拟与估算精度,本研究以自1980年以来国家级和省级的大量农业数据作为样本,充分考虑农产品品种、时间、收入、经济发展等因素影响,构建基于深度学习长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory Neural Network,LSTM)的多种农产品供需预测模型。模型在充分考虑机理性约束条件的前提下,利用深度学习算法在非线性模型分析预测中的优势,对稻谷、小麦、玉米、大豆、猪肉、禽肉、牛肉、羊肉、水产品等9种主要农产品供需进行分析预测。将基于本模型的2019—2021年产量预测结果与国家统计局公布数据进行对比验证,三年平均预测准确率96.98%,表明本研究构建的预测模型能够高效地反映隐性指标变化对预测结果的影响。该模型可以通过及时地监测农业运行数据,为多区域、跨期的农业展望工作提供智能化技术支持。

摘要： 随着海洋工程建设的快速发展,海洋环境中的地基稳定性逐渐成为学者和工程师关注的热点问题,建立一个简化的饱和黏土循环加载模型对于长期循环荷载下海上构筑物的设计具有重要意义.针对饱和黏土的循环弱化特性,在Hardin-Drnevich等效非线性模型的基础上,建立了考虑循环弱化的饱和黏土简化非线性模型来描述循环加载下饱和黏土的应力应变关系,模型中引入了由循环加载期间产生的累积塑性变形控制的强度和模量衰减比公式.通过参数分析,说明了形状参数ζ与n以及残余衰减比与衰减系数等参数的意义和作用.通过对文献中单向循环试验和双向循环试验结果的模拟,验证了该简化模型可以较好地描述循环加载时饱和黏土应力应变滞回圈的演变规律以及循环加载后饱和黏土的强度和刚度弱化现象.简化模型大大提高了计算效率,与传统的土体弹塑性模型相比更加便于工程应用.

摘要： 基于变压器铁芯拓扑结构建立了电路方程和磁路方程并进行了深入分析,然后将电路方程和磁路方程结合起来,利用Jiles-Atherton铁磁磁滞原理模拟变压器铁芯磁滞特性曲线,建立了计及剩磁的变压器非线性模型.基于所建立的变压器模型研究了在不同剩磁不同合闸角情况下变压器空载合闸的励磁涌流,结果显示了的剩磁和合闸角对磁滞曲线和励磁涌流都有很大的影响,磁滞曲线的畸变程度则决定了励磁涌流的大小.

摘要： 舰载无人机横侧向控制一直是着舰控制律设计的难点.为了解决着舰横侧向控制的难题,针对舰载无人机的非线性模型采用了反演控制器设计方法,为解决传统反演的计算膨胀问题,引入了指令滤波方法,同时只设计了一个Lyapunov函数证明了稳定性;由于舰载机动力学模型不能精确获得,采用了自适应方法对其进行估计.设计的横侧向着舰控制器,能较好地解决横侧向控制器设计过程中的耦合问题,并且和传统PID进行了仿真对比,证明了所设计的控制律满足了对参考信号跟踪的性能要求.

摘要： 弹塑性动力时程分析法可有效地揭示消能减振结构的工作机理和抗震性能,论文在分析NosaCAD和PERFORM-3D结构分析软件的消能减振计算模型特点的基础上,开发了NosaCAD和PERFORM-3D的消能减震结构模型转换模块,实现PERFORM-3D与NosaCAD消能减震结构非线性模型参数的共享,充分利用NosaCAD已有的与常用结构分析软件的转换接口,以及AutoCAD环境下消能减震结构建模的高效便捷,从而大大提高消能减震结构弹塑性动力分析的效率.最后给出的工程分析实例,验证了模型转换模块的有效性和可应用性.

摘要： 超声波电机(Ultrasonic Motor,USM)具有明显的非线性和时变特性.线性模型难于准确表达超声波电机的非线性特性,通常需要采取变参数的模型形式,导致模型复杂化.直接采用适当的非线性模型形式来建立超声波电机的模型,可以得到更为简单、有效的电机模型.针对超声波电机位置控制需要,采用菌群觅食优化算法进行模型参数和阶次辨识,建立了以频率为输入、电机转轴位置为输出的超声波电机非线性Hamnerstein模型.模型计算数据与实测数据的比较,表明了所建模型的有效性.

摘要： 针对弹性水击就水轮机调节系统非线性模型的动力学特征分析及系统中存在的混沌态控制等问题在过去研究中的不足,首先从Lyapunov指数、系统初值敏感性、混沌吸引子和Poincare映射的角度分析了系统的非线性特征,并证实了水轮机调节系统中存在的混沌现象;随后在选取的比例积分滑模变结构控制方法的基础上经数学分析和论证,推导出相应的控制策略;经仿真验证,受控后的模型不仅能有效地消除系统存在的混沌态,还能控制系统严格地跟踪参考轨道到任意固定点或任意周期轨道,且过渡时间短、调节过程平稳;仿真结果表明了该方法的可行性,也为此类问题的研究提供了借鉴。

摘要： 提出一种综合考虑变压器非线性影响的解析法计算直流偏磁条件下变压器励磁电流及铁心损耗的方法.给出了变压器非线性模型的具体建模过程及不同直流偏磁条件下的变压器励磁电流及铁心损耗分布曲线.有限元及实验结果验证了仿真的正确性.为不同电路-磁路结构电力变压器的建模及快速计算大型电力变压器的直流偏磁问题奠定了基础.

摘要： SketchUp的三维建模功能具有快速、三维化、即时渲染和场所感强等优势,因此被广大建筑师普遍利用于建筑设计方案阶段,是一种高效的、将建筑数字技术与建筑美学合理整合的模型制作软件.但因其自身的建模流程和手段的局限性,SketchUp的优势往往集中于相对规则的建筑形体,而在非线性空间的方案设计中存在明显劣势.然而,设计过程中多种软件的配合使用往往存在模型信息不兼容、工作效率降低、设计思路混淆等问题,尤其影响到一些非线性建筑形体快速、准确的设计与研究.论文的研究基于长期的SketchUp软件及SketchUp插件包的协同研究和工程实践,借助网络流传较大的SketchUpapp插件包及Fredo系列插件包等形成的插件工作流,利用三维曲线生成目标曲面,然后提取骨线或控制点群作为结构调节基础,并整合成可编辑的三维曲线,最终生成可供方案讨论的非线性空间.该手段操作简单,可以在一个软件语言环境下快速实现非线性三维模型的快速设计,弥补了软件自身的缺失和不足,能够有效的提高设计效率,实现建筑数字技术与建筑美学的有机结合.

摘要： SketchUp的三维建模功能具有快速、三维化、即时渲染和场所感强等优势,因此被广大建筑师普遍利用于建筑设计方案阶段,是一种高效的、将建筑数字技术与建筑美学合理整合的模型制作软件.但因其自身的建模流程和手段的局限性,SketchUp的优势往往集中于相对规则的建筑形体,而在非线性空间的方案设计中存在明显劣势.然而,设计过程中多种软件的配合使用往往存在模型信息不兼容、工作效率降低、设计思路混淆等问题,尤其影响到一些非线性建筑形体快速、准确的设计与研究.论文的研究基于长期的SketchUp软件及SketchUp插件包的协同研究和工程实践,借助网络流传较大的SketchUpapp插件包及Fredo系列插件包等形成的插件工作流,利用三维曲线生成目标曲面,然后提取骨线或控制点群作为结构调节基础,并整合成可编辑的三维曲线,最终生成可供方案讨论的非线性空间.该手段操作简单,可以在一个软件语言环境下快速实现非线性三维模型的快速设计,弥补了软件自身的缺失和不足,能够有效的提高设计效率,实现建筑数字技术与建筑美学的有机结合.

摘要： SketchUp的三维建模功能具有快速、三维化、即时渲染和场所感强等优势,因此被广大建筑师普遍利用于建筑设计方案阶段,是一种高效的、将建筑数字技术与建筑美学合理整合的模型制作软件.但因其自身的建模流程和手段的局限性,SketchUp的优势往往集中于相对规则的建筑形体,而在非线性空间的方案设计中存在明显劣势.然而,设计过程中多种软件的配合使用往往存在模型信息不兼容、工作效率降低、设计思路混淆等问题,尤其影响到一些非线性建筑形体快速、准确的设计与研究.论文的研究基于长期的SketchUp软件及SketchUp插件包的协同研究和工程实践,借助网络流传较大的SketchUpapp插件包及Fredo系列插件包等形成的插件工作流,利用三维曲线生成目标曲面,然后提取骨线或控制点群作为结构调节基础,并整合成可编辑的三维曲线,最终生成可供方案讨论的非线性空间.该手段操作简单,可以在一个软件语言环境下快速实现非线性三维模型的快速设计,弥补了软件自身的缺失和不足,能够有效的提高设计效率,实现建筑数字技术与建筑美学的有机结合.

摘要： 一种基于CFB非线性模型的分散非线性控制方法和系统，获取预先建立的循环流化床机组非线性模型的非线性映射关系的参数，对控制参数进行求逆处理，将所述循环流化床机组非线性模型变换成循环流化床机组线性模型；通过控制燃料总量控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的主蒸汽压力，通过控制阀门开度控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的发电机输出功率。通过对控制参数给予求逆，以达到线性化的效果，使得控制更为简单，控制性能更好，采用燃料总量控制主蒸汽压力和阀门开度控制发电机输出功率的控制方式，能够对待控制分别进行控制，使得控制效果更加好。

摘要： 一种非线性模型线性化力修正迭代混合试验方法，尤其涉及一种应用与试验加载部分具有可重复性的迭代混合试验方法，属于结构混合试验技术应用领域。目的是解决同时传统时程级迭代混合试验方法由于运动方程求解时试件反力与所求方程存在轮次差，导致迭代收敛速度慢的问题。本发明对整体结构划分试验子结构和数值子结构，同时根据先验知识，建立试验子结构线性数值模型。通过对整体结构进行数值计算得到试验子结构全时程响应，通过对试验子结构全时程伺服加载得到全时程反力，利用相邻两迭代轮次的试验子结构位移、速度响应带入假定线性化模型对反力进行力修正，并将修正力带入运动方程参与数值计算，提高运动方程求解精度，从而提高迭代收敛速度。

摘要： 公开了用于使用预失真补偿非线性子系统的非线性的系统和方法。在一个实施例中，系统包含非线性子系统和预失真器，该预失真器配置成实现非线性子系统的输入信号的预失真，使得预失真补偿非线性子系统的非线性特性。系统还包含适配器，该适配器基于表示非线性子系统的输出信号的反馈信号和表示非线性子系统的输入信号的输入信号自适应地配置预失真器。适配器一般将非线性子系统模型化为对应于非线性子系统的非线性特性的非线性模型和对应于非线性子系统的已知线性特性的线性模型的级联。

摘要： 本发明涉及一种基于自适应阶数调节非线性模型的温湿度非线性补偿方法，包括步骤：1)在固定阶数的非线性补偿模型基础上增加自适应阶数调整和反馈模块；2)对自适应阶数调节非线性模型进行建模与系数估计；3)对增加的自适应阶数调整和反馈模块进行测量后，计算并比较各阶数非线性补偿模型的误差，选择测量误差最小的非线性方程进行修正，获得最优校正非线性阶数。本发明的有益效果是：实验结果表明，本文提出的一种自适应阶数的非线性补偿算法，其自适应阶数非线性补偿水分传感器的测量精度得到了显著提高。这种自适应非线性阶数非线性补偿技术，将其与温湿度集成传感器相结合，大大提高了传感器测量湿度的精度。

摘要： 本发明公开了一种针对四旋翼无人机非线性模型的基于反步和滑模控制技术的非线性鲁棒控制器的设计方法。首先，针对四旋翼无人机的姿态角系统设计常速趋近律的滑模控制器，确保姿态角的快速跟踪性能。然后，为实现四旋翼无人机空间位置的轨迹跟踪能力，依照反步控制思想逐步构造滑模面和虚拟控制量来实现系统内核到外层的非线性控制律设计和系统稳定设计。在得到相关的虚拟控制量方程之后，通过算术逆运算求解方程来获取姿态角的期望轨迹值，然后利用常速滑模趋近律的设计方法来确定四旋翼无人机系统的最终输入控制律。本发明的方法利用了滑模控制对模型不确定性和外界干扰的不敏感性特点，可以实现干扰下的非线性四旋翼无人机的鲁棒轨迹跟踪控制。

摘要： 一种基于CFB非线性模型的分散非线性控制方法和系统，获取预先建立的循环流化床机组非线性模型的非线性映射关系的参数，对控制参数进行求逆处理，将所述循环流化床机组非线性模型变换成循环流化床机组线性模型；通过控制燃料总量控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的主蒸汽压力，通过控制阀门开度控制所述循环流化床机组线性模型输出待控制设备的发电机输出功率。通过对控制参数给予求逆，以达到线性化的效果，使得控制更为简单，控制性能更好，采用燃料总量控制主蒸汽压力和阀门开度控制发电机输出功率的控制方式，能够对待控制分别进行控制，使得控制效果更加好。

摘要： 一种非线性模型的线性化处理方法、装置及存储介质。其中，方法包括：针对每个设备的非线性模型，确定所述模型各个输入参数的取值范围(101)；将每个输入参数的取值范围基于复数个插值点划分为复数个子区间(102)；在每个子区间内均衡确定复数个输入样本值(103)；遍历所述模型各个输入参数的输入样本值组合，利用所述非线性模型得到每个输入样本值组合对应的输出样本值组合(104)；利用所有输入样本值组合与其所对应的输出样本值组合生成一个张量表(105)。上述方法能够针对一些包括非线性物理过程的模型实现非线性模型的线性化处理。

摘要： 一种非线性模型线性化力修正迭代混合试验方法，尤其涉及一种应用与试验加载部分具有可重复性的迭代混合试验方法，属于结构混合试验技术应用领域。目的是解决同时传统时程级迭代混合试验方法由于运动方程求解时试件反力与所求方程存在轮次差，导致迭代收敛速度慢的问题。本发明对整体结构划分试验子结构和数值子结构，同时根据先验知识，建立试验子结构线性数值模型。通过对整体结构进行数值计算得到试验子结构全时程响应，通过对试验子结构全时程伺服加载得到全时程反力，利用相邻两迭代轮次的试验子结构位移、速度响应带入假定线性化模型对反力进行力修正，并将修正力带入运动方程参与数值计算，提高运动方程求解精度，从而提高迭代收敛速度。

摘要： 本发明公开了一种涡扇航空发动机非线性模型分步线性化方法，用于涡扇航空发动机控制分析技术领域。该方法针对涡扇航空发动机作简化假设，基于其部件特性与气动热力过程，建立涡扇发动机的部件描述方程并转化成可解析线性化的代数表达式。在部件工作点的线性化有效区域内分别泰勒展开获得发动机部件的线性模型。根据涡轮风扇发动机的结构，按照发动机实际结构将部件线性系数矩阵串联起来，得到涡轮风扇发动机的整体线性模型。利用该方法建立发动机线性化模型更加灵活方便，该线性化模型更能凸显发动机内部机理，线性化精度更高，并且可弥补线性模型不能准确描述发动机过渡态过程中的参数变化的不足。

摘要： 本公开提供了一种基于神经网络非线性模型的发动机线性化建模方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质，其发动机线性化建模方法包括：采集发动机数据集；利用网络架构搜索方法，得到对应于发动机数据集的神经网络架构及超参数，并进行神经网络模型训练，得到发动机非线性神经网络模型；采用数值扰动方法，对发动机非线性神经网络模型进行线性化处理，建立发动机稳态点邻域内的线性状态空间模型；根据调度参数将发动机的运行过程分为N段，对每一段运行过程分别进行线性化处理，得到N个子线性状态空间模型；基于调度参数和N个子线性状态空间模型，构造线性变参数模型的系数矩阵，得到发动机的全运行过程对应的线性状态空间模型。