区域和参数化可靠性灵敏度指标及其解法

针对基于方差的全局可靠性灵敏度指标,分别提出基于方差的区域和参数化可靠性灵敏度指标,以衡量输入变量的取值区域发生变化时或输入变量的方差减小时整个输入变量系统对失效概率不确定性贡献的变化情况。然后从Pearson相关系数的视角分别将所提指标表述成无条件失效域指示函数与固定某一随机输入时的条件失效域指示函数之间的相关系数。在此转换的基础上,提出基于Pearson相关系数的两种求解方法,一种采用蒙特卡洛方法重复抽样进行循环计算,另一种借鉴重要抽样的思想。功能函数的计算样本可重复使用而不增加任何额外的计算代价,故后者大大提高了求解所提区域和参数化灵敏度指标的计算效率。算例结果验证了所提指标的合理性,同时也证明了所提方法的准确性与高效性。     

基于随机森林的重要性测度指标体系

重要性测度分析可以找出重要特征变量,从而降低输入空间的维数,节约运算成本。基于随机森林重要性测度的分析原理,探寻随机森林的重要性测度指标与基于方差的全局灵敏度指标之间的联系,得到求解方差灵敏度主指标S_i及其总指标S_i~T的新途径。建立基于随机森林的单变量、组变量重要性测度指标,并明确具体的求解过程,完善基于随机森林的重要性测度指标体系。通过算例验证了所提基于随机森林的重要性测度指标体系的有效性及其与方差灵敏度指标之间关系的正确性。     

一类非线性系统的自适应模糊反推近似滑模控制

针对一类含有未知非线性函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应模糊反推近似滑模变结构控制方法。采用中值定理和隐函数定理使未知非仿射输入函数拥有显式的控制输入,利用模糊系统逼近未知非线性函数,动态面控制技术解决了反推设计中出现的"微分爆炸"问题。所提出的自适应近似滑模控制方案削弱了传统滑模控制中的抖振现象。从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号半全局一致终结有界。仿真算例验证了算法的有效性。     

基于UPF的WNN学习算法及其应用

为改善小波网络(WNN)的非线性建模能力,提出一种基于改进无迹粒子滤波(UPF)的WNN学习算法。算法先引入最小偏度策略减少无迹变换(UT)的Sigma采样个数,改进无迹Kalman滤波(UKF);再用改进UKF算法选取粒子滤波的重要性密度函数,构成新型UPF;最后,将SUPF作为WNN的学习算法进行训练和测试。实验表明,基于新采样策略UPF与基本UPF的WNN模型精度总体接近,但速度更快,效率更高,某型军用飞机气动力建模也验证了算法的有效性与可行性。     

基于UKF的机动目标跟踪算法

基于EKF在处理非线性问题时采用系统预测状态的局部线性化方法来近似系统状态演化方程所产生的不良影响,提出了一种用UKF方法解决机动目标方位和速度的跟踪及估计问题的算法.按实际的非线性模型演化时,该算法能够很好地对非线性函数的后验均值与方差进行拟合,并充分利用了传感器每次量测带来的信息并进一步优化了测量方差.仿真试验表明,该算法能很好地对机动目标的速度和航迹进行估计和跟踪.     

一类模糊多目标双矩阵对策的粒子群优化算法

针对一类具有模糊目标的多目标双矩阵对策给出了基于粒子群优化的求解算法.讨论了当模糊目标的隶属函数是线性函数时纳什均衡解的判定定理;构造的粒子群优化算法,通过随机初始点以及迭代粒子的归一化,保证粒子群始终保持在时策的可行策略空间内,避免了在随机搜索中产生无效的粒子,提高了用粒子群优化算法求解纳什均衡解的计算性能.给出的一个数值算例验证了该算法的有效性.     

平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航的空间交会闭环协方差分析方法

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。算例验证结果表明:提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好地吻合;该方法适用于采用传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存在一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型的计算速度要比基于EKF的协方差分析模型的大10%。     

导航卫星广播星历参数拟合算法研究

基于GPS广播星历参数,研究了导航卫星广播星历参数的非线性最小二乘拟合算法,并推导了相应的计算公式.针对静止轨道卫星轨道倾角近似为0,致使卫星轨道的升交点定义模糊,在数据拟合过程中会导致法矩阵(HTH)奇异的问题,提出对卫星轨道进行轨道倾角变换拟合广播星历参数的方法,并获得较高的拟合精度.最后利用实际算例验证了所推公式和算法的合理性.     

基于模态应变能曲率差的结构损伤识别方法

针对大型结构局部损伤识别指标灵敏度不高的问题,提出了基于模态应变能曲率差的结构损伤识别方法。利用局部结构的振型和质量矩阵以及固有频率,求出单元模态应变能曲率差,并将该指标应用于损伤识别中。数值算例表明:该指标可以有效地定位损伤,并能定性描述损伤程度,且具有一定的抗噪性能。最后,将该方法应用于某发射台模型损伤识别的试验研究中,实测数据分析验证了该方法的有效性。     

一种新的航天器相对导航视觉方法

研究了基于单目视觉的航天器相对导航方法,基于线性投影原理,建立包含图像特征与导航信息之间关系的非线性方程组。将非线性问题转化为最优化问题处理,针对该问题构建了目标函数,采用拟Newton方法解算该优化问题。进行了数值仿真,验证了该相对导航算法的有效性。     

不完全量测下基于面目标的火控系统性能分析

针对实际工程中出现的不完全量测下火控系统性能的理论研究,将水面舰船建模为椭圆形面目标,建立了不完全量测下基于面目标测量的数学模型,给出了火控跟踪系统统计意义下的估计误差Cramer-Rao下界(CRLB);根据目标状态与射击诸元间的非线性误差传递关系,基于UT变换得到不完全量测下基于面目标的火控系统射击诸元误差方差下界。以某型舰载火控系统为例,仿真结果表明,在不完全量测下,与传统的质点目标火控系统相比,基于面目标测量的火控系统在估计性能上提高36%,火控性能提高34%。     

无源北斗组合导航算法对载体机动的适应性

研究了自适应滤波定位算法,以便减小大机动时组合导航系统的定位误差。首先,在仿真分析组合导航算法的基础上,提出了模糊逻辑自适应滤波方案。然后,通过仿真获取系统知识,建立模糊逻辑算法调整滤波器驱动噪声方差,实现滤波定位模型对用户机动的适应性。最后,通过仿真验证,模糊逻辑自适应滤波算法能够根据用户机动情况实时调整卡尔曼滤波器的驱动噪声方差参数,并能有效提高组合导航系统机动时的定位精度。     

初始误差和制导工具误差估计的非线性方法

准确估计初始误差和制导工具误差是机动发射飞行器精度鉴定必须解决的重要问题之一,提出了一种基于非线性模型的误差估计新方法。给出了平台初始失准角向定向误差的转换方法,采用不动点迭代法实现真实视加速度的精确计算,将真实发射系的轨道参数表示为初始误差和工具误差的非线性函数,结合外测数据建立了同时估计初始误差、工具误差、外测系统误差、遥外测时间零点偏差的非线性模型,避免了初始误差的线性化近似。给出了Bayes极大后验估计方法,利用非线性模型和先验信息获得误差的最优估计,证明了估计方法的收敛性。仿真结果表明,所提方法提高了初始误差和工具误差的估计精度,并实现了测量数据的自校准。     

基于正交最小二乘估计的非线性时间序列的预测

在对非线性时间序列的短期预测中经常采用局部线性化的预测算法 ,原有的算法使用普通最小二乘法 (LS)估计近似线性模型的参数。对于存在噪声的数据 ,该算法的数值稳定性较差。本文在对非线性空间进行局部线性化的基础上 ,采用正交最小二乘方法 (OLS)对线性模型同时进行结构选择与参数辨识 ,改善了数值的病态特性 ,增强了算法的稳定性     

随机系统扇形极点和方差约束状态反馈控制

区域极点和稳态方差是表征控制系统性能的两个重要指标,通过把扇形区域极点指标和稳态方差指标融入到一个修正的Lyapunov方程,研究了扇形区域极点和稳态方差上界约束下的状态反馈控制问题.利用矩阵广义逆和矩阵分解的方法得到了扇形区域极点和稳态方差可配置条件以及控制器的求取方法,所得控制器表达式中含有自由参数,便于控制器的工程实现,也为选取控制器的自由参数来使控制系统满足更多的性能指标留下了余地.     

基于小波神经网络的蒸汽发生器水位辨识与控制仿真

提出一种基于小波神经网络的控制方法,对蒸汽发生器水位进行控制仿真.该方法利用小波神经网络作为控制系统的辨识器和控制器来构成控制系统.小波神经网络辨识器能更准确逼近非线性对象,小波神经网络控制器能自适应产生最佳的控制规律.仿真结果表明,该方案具有响应快、超调量小、较强抑制干扰能力等良好性能.     

一种基于KNN-SVR的基因表达缺失值的估计方法

为了消除不相似基因对基因表达谱中缺失值估计的影响,提出了一种基于KNN SVR的缺失值估计方法.该方法先通过最近邻法选出与目标基因表达最相似的一组完全基因,再用这些基因通过支持向量回归对缺失值进行估计.还提出了用标准化偏差的方差来度量算法的稳定性和估计值的可信度.该方法通过对基因的过滤提高了缺失值估计的有效性.实验结果表明,KNN SVR法具有较高的估计精度和稳定性.     

利用星角距不变性标定星敏感器内部参数

提出了一种恒星角距不变的星敏感器内部参数的地面标定方法。较常见的星角距的标定方法不同的是,该方法利用对在0°附近的角度变化较敏感的恒星角距的正弦值建立观测方程;采用两步法分别估计焦距、主点和高阶畸变系数,并采用迭代优化的方法,获得最优估计值。为了确保标定精度,对观测时刻的导航星进行了视位置的修正。实验结果表明,采用星角距的正弦值建立观测方程,估计精度较高,采用考虑高阶畸变的改进正弦法标定后的星角距误差的均方根值为2.2×10-5rad。     

一种基于离散混沌系统的S-Box候选算法设计

S-Box是现行分组密码中唯一的非线性部件,主要提供了分组密码算法中必需的混淆作用,其密码强度决定了整个分组密码的安全强度。为进一步提高S-Box的强度,结合离散混沌系统的内在随机性、有界性、非周期性及对初始条件和参数极度敏感等特点,提出一种采用多混沌映射和交叉映射生成S-Box的生成算法。实验分析表明,该算法生成的样本密钥敏感性强,随机性好,既能较好地满足S-Box设计所要求的各项准则和特性,安全性高,同时又能降低计算复杂度,提高计算速度,且易于生成和扩展,因而是一种性能良好的S-Box候选算法。