改进的粒子群算法在偏微分方程中的仿真应用

工程领域中的许多问题都可以转化为微分方程的求解问题.由于存在多个附加条件,求解偏微分方程数值解比较困难.为解决上述问题,根据传统的有限差分法求解过程,提出了粒子群智能优化算法解决问题的求解步骤和具体策略.利用有限差分法将偏微分方程转化为较简单的线性方程组,指出新的适合具体方程组的适应值函数后,用改进的基于变尺度的粒子群优化算法将其转变为变分优化问题进而来求解线性方程组.通过仿真比较,改进的算法求解过程简单,控制参数少,数值实验表明算法有较好的效果和适用性.     

基于NS-2的网络控制系统仿真研究及实现

基于网络仿真软件NS-2的编程通用性强和功能可扩展的特点，该文探讨了在信息调度下利用NS软件进行网络控制系统仿真的方法和设计实现过程。在此问题中，充分利用了NS-2仿真中的离散事件驱动方式，实现了网络控制系统的变速率采样模式。利用NS-2中类C＋＋的语言环境实现了变速率采样模式下控制系统微分方程的实时求解，并结合在网络信道容量有限而对控制系统信息进行调度的假设下，进一步仿真验证了保持控制系统稳定和进行变速率采样的控制算法。最后展示了仿真研究的结果。     

变桨距风电机组仿真模型与控制

针对变桨距风力发电机组,建立了包含风、空气动力、发电机、偏航系统以及桨距系统的模型,并对变桨距风力发电机组模型设计了控制逻辑和控制回路.偏航和变桨是影响发电机组功率的主要因素,在偏航模型和控制系统中充分考虑了偏航角的解缆问题以及风向突变时风机偏转方向的算法设计;在变桨模型和控制系统中,根据叶片的气动特性,进行了仿真.控制结果表明,设计的仿真模型和控制方案能够合理地展现变桨距风电机组的动态变化过程.     

变阶分数阶微分方程的数值解法综述

近年来,分数阶微积分作为一种工具已经被广泛应用于工程中的各个领域.较常阶分数阶微积分算子而言,变阶分数阶微积分算子能够更加准确地描述复杂系统的物理特性,变阶分数阶微积分建模作为一个强大的数学工具,为工程建模提供了便利.在前人优秀研究成果的基础上,结合近几年的国内外相关学者的研究成果对变分数阶微积分方程的研究作全面的综述.以变阶分数阶微分方程、变阶时间分数阶对流-扩散方程、变阶分数阶反应-扩散方程、变阶分数阶积分-微分方程和时滞变阶分数阶微分方程为主要研究对象,从变分数阶微积分算子的相关定义、模型、数值解及在工程中的相关应用等几个方面进行介绍.研究发现,近年来的算法多集中在多项式算法的基础上,通过构建不同的运算矩阵来实现变阶微分方程到代数方程组的转换.该综述可为相关领域的研究学者提供参考.     

面向对象设计在捷联惯导算法仿真中的应用

针对捷联惯导系统（SINS）的算法设计，介绍了SINS的姿态、速度和位置基本微分方程组；以解捷联惯导一阶微分方程组的算法仿真为例，提出了基于面向对象程序设计中类的概念和运算符重载的功能，设计了捷联惯导算法的四阶龙格-库塔数值解法；该设计为工程实现中直接求解含标量、向量和矩阵等混合形式的一阶微分方程组的数值解提供了一定的参考价值；仿真结果表明：即使对恶劣的纯锥运动，该算法精度也很高。     

基于变步长LMS 算法的自适应逆控制系统

针对各种变步长自适应滤波算法,提出了两种收敛速度快、鲁棒性能好的基于变步长X- 滤波、e - 滤波LMS 算法和带反馈补偿的自适应逆控制系统．变步长自适应滤波算法可以使系统获得更快的收敛速度 和较小的稳态误差,提高了控制精度;反馈补偿可以克服系统的零漂移．仿真结果表明,经过改进的基于变 步长X- 滤波、e - 滤波LMS 算法的自适应逆控制系统收敛速度快、稳态误差小、抗噪声扰动能力强．     

解一般或刚性常微分方程初值问题的Gear方法

引 言 本文叙述了实现Gear方法的一个程序.该程序用于解一般或刚性常微分方程组初值问题 y’=f(t,y),y(t_o)=y_o,其中y和f是N维向量.它尤适用于解大型方程组,它可以自动起步,自动选择步长和相应地变阶.因预报公式的矩阵是特殊的Pascal三角阵,用加法运算就能实现矩阵和向量的乘法运算,故能节省存贮和减少计算量.从始点积分到终点,它所需的计算f的次数比其它大多数变步长方法要少.这里介绍的程序比其它实现Gear方法的程序好.它改正了[3]中公式系数的错误,并用一维数组存放,存贮少程序短.它的方法阶数高,对一般方程,它是12阶的,比[1]的高一倍,比[5,6,12]的高将近一倍.算例表明它调用f的次数较少.它既适用于由用户直接求又能由程序自动求方程右端函数的雅可比矩阵.     

一种火电机组变负荷仿真研究方法

对火电机组协调控制研究现状进行分析,指出了目前火电机组协调控制研究方法的优缺点,提出了基于"算法+模型"的火电机组动态过程仿真研究方法。该方法主要通过Simulink平台中的算法和机组的传递函数模型,构建与分散控制系统中的协调控制逻辑相一致的控制方式。通过在Simulink平台中动态仿真的方式,研究火电机组的动态过程变化特性。特别是通过对变负荷过程中机组主蒸汽压力和实发功率的精度和变化趋势进行仿真,研究了机组协调控制系统的调节性能。通过比较机组主蒸汽压力和实发功率表明,该方法可以仿真机组的变负荷过程的动态响应特性。"算法+模型"的研究方法提供了如何提高机组控制精度和负荷响应速率的研究思路。该方法既避免了在真实运行过程中火电机组由于变负荷试验带来机组运行安全的风险,又可以进一步研究火电机组协调控制系统的控制逻辑和控制系统参数的优化问题。     

基于改进的模拟退火算法及其在火炮控制系统中的应用

针对现有火炮控制系统与模拟退火算法优化存在的问题,提出了一种改进的模拟退火算法用于火炮控制系统PID参数寻优的方案,即基于变尺度法的模拟退火算法。该算法采用了全局优化和局部优化相结合的思想,能显著提高算法的执行效率,收敛性较好,而且不易陷入局部最优解。给出了具体实现过程和优化实例,并将该算法应用到火炮控制系统中,仿真实验表明,该算法是一种有效的全局优化算法。     

基于ANFIS的火电单元机组协调控制设计方法

基于自适应网络模糊推理系统,将模糊推理、变结构控制和神经网络结合起来,提出了一种针对某火电厂300 MW单元机组协调控制的方法.给出了控制系统的传递函数模型、结构图和自适应训练方法.仿真结果表明,该算法鲁棒性好,抗干扰能力强,自适应控制效果良好.     

基于微分平坦与MPC的智能车换道控制算法

为了提高智能车换道的安全性,提出了一种基于微分平坦理论与模型预测控制(MPC)算法相结合的智能车换道轨迹规划与跟踪算法。该算法利用约束求解得到基于sigmoid函数的优化路径;将其与多项式参数化时间函数作为平坦输出,利用微分平坦理论构造一个非线性性能指标函数并对其进行优化求解完成车速规划;从而实现对智能车辆路径-速度分解式的轨迹规划。利用动力学模型预测控制算法线上控制的优点,对智能车的车轮转向进行实时控制,使得车辆按照规划好的轨迹行驶完成换道。通过CarSim与MATLAB/Simulink的联合仿真,将提出的轨迹规划算法应用于车辆系统仿真软件中进行验证,结果表明该算法能够实现对智能车进行轨迹规划和跟踪控制,使其安全高效地换至目标车道。     

工业及通讯领域微分方程组在线求解器的设计

针对工业现场控制以及仿真研究中普遍存在的微分方程组在线求解这一难题,从微分方程的反函数出发,结合工控软件运行特点,设计出有效的求解模型。在组态软件PineCAD上实现模型的搭建,实验证明可靠性与准确性。该求解器适用于对实时性要求较高的各类环境,具有简便高效的特点。     

智能网联汽车变车距队列控制与仿真

智能网联汽车的发展是将来智能交通系统中的一个重要方向,受基础设施条件以及试验成本的限制,目前的测试验证仍以计算机仿真为主。针对现有仿真软件难以满足智能网联汽车测试需求的问题,以开源软件PLEXE为基础,通过对其道路交通模拟器中的车辆动力学模型、通信拓扑结构以及车辆队列控制器等关键模块进行二次开发,设计了面向智能网联汽车队列控制研究的可视化仿真平台,对变车距队列控制算法进行仿真验证。仿真结果表明:上述平台可完成队列控制的可视化仿真,相比其它软件更加直观形象。     

改进变步长算法在实时飞行仿真中的应用

飞行模拟机是民航训练飞行员的重要装备,飞行仿真系统是飞行模拟机的重要系统之一.飞行仿真要建立飞机的全量运动方程,利用数值算法解算运动方程达到仿真飞机飞行状况的目的.采用四元数法表示的飞机欧拉方程能够克服普通欧拉方程奇异性,但用定步长方法解算会产生较大累积误差,所以必须采用变步长方法.实时飞行仿真要求较高的实时性与逼真度,通过仿真试验分析,确定了采用一种改进变步长2阶Runge-Kutta法,该方法具有迭代次数少,解算精度高,实时性强的优点.利用该改进变步长算法,编写了实时飞行系统仿真软件,软件中使用相应算法解决了变步长算法选择步长与系统迭代定时时间不匹配的矛盾,实现了精确的实时仿真.     

基于改进差分算法的变桨ADRC参数优化

自抗扰控制器是一类不依赖被控对象数学模型且具有较强鲁棒性及抗干扰能力的非线性控制器,已成功应用于风力发电机变桨距控制这一多变量、强耦合的非线性系统中,但自抗扰控制器也存在参数众多整定难度大这一明显缺点。现提出了通过智能算法来实现参数的自动整定。分析了改进差分进化算法的原理及步骤,并将改进差分进化算法应用到ADRC的整定过程中,实现参数的自动整定。仿真结果验证了通过改进差分进化算法自动整定ADRC参数的可行性,与传统PID控制器相比,改进差分进化算法整定后的ADRC能较好的满足风力发电机变桨控制要求,有效维持了风力发电机组输出功率的稳定性。     

An algorithm for the computer simulation of very large dynamic systems

An algorithm for integrating high dimensional stiff nonlinear differential equations of the type , x(t₀)=x₀, where u(t) is a specified time function, f(x, t) is a nonlinear function with a small Lipschitz constant and A is a matrix whose eigenvalues are widely distributed is given. The proposed algorithm has a truncation error of 0(h₅) where h is the step-size, is numerically stable for any h provided the original system is stable and the Lipschitz constant is small enough, will give exact steady-state solutions for constant input systems for any h, and is especially suited to those systems in which the order n of the system is large, for example, n 10. Some numerical examples varying from 10th to 80th order are included and a comparison of the computation time required by the proposed method is made with other algorithms—the Runge-Kutta method, and Gear's method. It is found that the proposed algorithm is approximately 10 times faster than Gear's method for the 80th order example.     

The Riccati equation with variable coefficients expansion algorithm to find more exact solutions of nonlinear differential equations

In this paper based on a system of Riccati equations with variable coefficients, we present a new Riccati equation with variable coefficients expansion method and its algorithm, which are direct and more powerful than the tanh-function method, sine-cosine method, the generalized hyperbolic-function method and the generalized Riccati equation with constant coefficient expansion method to construct more new exact solutions of nonlinear differential equations in mathematical physics. A pair of generalized Hamiltonian equations is chosen to illustrate our algorithm such that more families of new exact solutions are obtained which contain soliton-like solution and periodic solutions. This algorithm can also be applied to other nonlinear differential equations.     

Mathematical models for the control of a pest population by infected pest

In this paper, we propose two mathematical models concerning continuous and impulsive pest control strategies, respectively. Therefore, our models are the ordinary differential equations and the impulsive differential equations. As a result, the global asymptotic stability of the equilibria of the ordinary differential equations is studied. In the case when an impulsive control is used, it is observed that there exists a globally asymptotically stable susceptible pest-eradication periodic solution when the amount of infective pests released periodically is larger than some critical value. When the amount of infective pests released is less than this critical value, the system is shown to be permanent, which implies that the trivial susceptible pest-eradication solution loses its stability. Finally, by means of numerical simulation, we obtain the critical values of the control variable under different methods of release of infected pests.     

基于人脸识别的智能闸机系统设计

针对传统刷卡、指纹等验证技术的缺陷,阐述了人脸识别体验舒适度好、安全性高等优势,研究了人脸识别系统和系统的硬软件实现方式,实现了人脸识别系统和闸机系统的融合与集成,详细论述了智能闸机系统的解决方案。利用永磁同步电机磁场定向控制(FOC)算法策略,引入模糊PI控制算法,经仿真和实验证明了此控制算法的合理性及控制算法的可行性,解决了传统PI算法在电机控制领域中的不足,实现了闸机系统运行的平稳性和使用的智能化。