臨近空間飛艇是大慣性系統(tǒng),大慣性系統(tǒng)要實現(xiàn)精確控制是個難題,這也是飛艇控制區(qū)別于其他飛行器的顯著特點。相對凸顯困難程度,主要又是因為兩個根本點,一是外界環(huán)境擾動太強;另外就是載荷對控制的要求很高該特點和難點必將增加系統(tǒng)動力學建模、分析與控制各方面的研究難度,給動力學與控制學科帶來一系列需要解決的科學問題。本文針對隨機風場、大氣湍流等外界環(huán)境的低頻干擾,依據(jù)大氣模型及觀測數(shù)據(jù),結(jié)合飛艇的動力學方程,研究艇身受干擾作用下的姿態(tài)及位置變化規(guī)律,對擾動的統(tǒng)計特性、頻譜特性進行分析。艇身擾動頻帶寬,可采用被動隔離方法實現(xiàn)中高頻振動隔離,同時采用主動補償方法實現(xiàn)低頻運動補償。論文的主要研究內(nèi)容如下:針對風速序列的在線預(yù)測,風速序列隨時間、空間呈現(xiàn)非線性、非平穩(wěn)性變化的特征,提出一種基于優(yōu)化極限學習機的自適應(yīng)模型的風速預(yù)測方法。首先利用對訓練樣本的相空間重構(gòu)確定增量型極限學習機的輸入維數(shù)。其次,通過增量型極限學習機的方法來確定神經(jīng)元個數(shù),優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù),獲得良好的泛化性能。最后根據(jù)優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)和增量型極限學習機對樣本參數(shù)進行訓練得出風速預(yù)測的模型,通過不斷的樣本更新完成長期滾動的預(yù)測。實驗結(jié)果表明,... 

【文章來源】：廈門大學福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀
        1.3.1 風速預(yù)測研究的現(xiàn)狀
        1.3.2 艇身擾動特性研究現(xiàn)狀
        1.3.3 高性能載荷擾動隔離研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 基于機器學習算法的在線風速滾動預(yù)測研究
    2.1 概論
    2.2 相空間重構(gòu)理論
        2.2.1 相空間重構(gòu)的理論
        2.2.2 相空間重構(gòu)參數(shù)選擇
        2.2.3 數(shù)據(jù)重構(gòu)分析
    2.3 ELM算法的基本原理
    2.4 I-ELM算法的基本原理
    2.5 風速在線滾動預(yù)測模型
    2.6 仿真分析
        2.6.1 樣本數(shù)據(jù)
        2.6.2 評判指標
        2.6.3 仿真預(yù)測結(jié)果
        2.6.4 結(jié)果分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 強干擾下高空飛艇的擾動特性分析
    3.1 概論
    3.2 飛艇艇身低頻擾動
        3.2.1 大氣紊流分析
        3.2.2 風場干擾飛艇數(shù)學模型
    3.3 飛艇艇身中高頻擾動
        3.3.1 高精度載荷平臺位移的產(chǎn)生
        3.3.2 飛艇振動產(chǎn)生的位移模型
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 高性能載荷平臺擾動隔離控制研究
    4.1 概論
    4.2 隔振技術(shù)
        4.2.1 被動減振原理
        4.2.2 主動減振原理
    4.3 有效載荷平臺控制系統(tǒng)設(shè)計
        4.3.1 有效載荷平臺控制系統(tǒng)
        4.3.2 控制系統(tǒng)主要元件數(shù)學模型
        4.3.3 未校正的有效載荷平臺控制系統(tǒng)
        4.3.4 有效載荷平臺的系統(tǒng)校正
    4.4 基于模糊自適應(yīng)PID主動補償控制設(shè)計
        4.4.1 經(jīng)典PID控制器原理
        4.4.2 模糊控制原理
        4.4.3 模糊PID控制器設(shè)計
    4.5 仿真分析
        4.5.1 被動減振仿真分析
        4.5.2 校正前有效載荷平臺控制系統(tǒng)仿真分析
        4.5.3 校正后有效載荷平臺控制系統(tǒng)仿真分析
        4.5.4 模糊PID控制器仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]大氣紊流下飛艇動力學建模與姿態(tài)控制[J]. 王鶴,李智斌.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2017(02)
[2]基于HP-EMD和ARMA的短期風速預(yù)測[J]. 喻敏,常毓嬋,袁浩,趙穎,周文夢.  中國科技論文. 2016(05)
[3]短期風速時間序列混沌特性分析及預(yù)測[J]. 田中大,李樹江,王艷紅,高憲文.  物理學報. 2015(03)
[4]飛船振動引起的空間相機像移模型分析[J]. 劉海秋,閆得杰,王棟,徐抒巖.  光學學報. 2014(06)
[5]基于相空間重構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)短期風速預(yù)測[J]. 廖志強,李太福,余德均,程楊,姚立忠.  江南大學學報(自然科學版). 2012(01)
[6]飛艇擾動特性的分析方法研究[J]. 喬振宇,楊天祥.  測控技術(shù). 2011(11)
[7]平流層飛艇預(yù)警探測技術(shù)進展及應(yīng)用展望[J]. 胡文琳,叢力田.  現(xiàn)代雷達. 2011(01)
[8]平流層飛艇技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用前景展望[J]. 王彥廣,姚偉,李勇.  衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò). 2010(04)
[9]風電場輸出功率年度預(yù)測中有效風速預(yù)測研究[J]. 王曉蘭,李輝.  中國電機工程學報. 2010(08)
[10]平流層飛艇定點駐留控制分析與仿真[J]. 劉剛,張玉軍.  兵工自動化. 2008(12)

博士論文
[1]平流層自治飛艇：模型、動力學和控制[D]. 劉嶼.華南理工大學 2009
[2]機載光電平臺的穩(wěn)定與跟蹤伺服控制技術(shù)研究[D]. 王連明.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2002

碩士論文
[1]艦載穩(wěn)定平臺伺服系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 任天輝.廈門大學 2014
[2]艦載穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D]. 張洪亮.南京航空航天大學 2010
[3]基于模糊PID控制的船載穩(wěn)定平臺[D]. 劉加富.大連海事大學 2009
[4]陀螺穩(wěn)定跟蹤平臺研究[D]. 葛敬嘉.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[5]車載三軸穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)的研制[D]. 吳樹平.南京理工大學 2007
[6]三軸仿真轉(zhuǎn)臺設(shè)計及動力學研究[D]. 李強.哈爾濱工程大學 2007



本文編號：3037474