在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中保持實(shí)驗(yàn)段馬赫數(shù)的穩(wěn)定對(duì)實(shí)驗(yàn)的成功具有重要意義。傳統(tǒng)的PID控制算法具有一定時(shí)滯性,不能滿足連續(xù)變迎角實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较埋R赫數(shù)的控制精度要求。針對(duì)這一缺陷,提出了一種基于高斯過(guò)程回歸的前饋控制策略,結(jié)合PID控制器共同完成馬赫數(shù)控制任務(wù)。首先,對(duì)原始數(shù)據(jù)執(zhí)行了預(yù)處理操作,將數(shù)據(jù)集中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗并且對(duì)清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化;其次,選取迎角、實(shí)時(shí)馬赫數(shù)、實(shí)驗(yàn)段截面積作為高斯過(guò)程回歸模型的輸入,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速作為輸出,采用隨機(jī)劃分?jǐn)?shù)據(jù)集與分組劃分?jǐn)?shù)據(jù)集兩種策略進(jìn)行建模,并將高斯過(guò)程回歸與常用回歸模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行了比較;最后,給出了利用高斯過(guò)程回歸預(yù)測(cè)結(jié)果及預(yù)測(cè)置信度進(jìn)行PID反饋控制的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高斯過(guò)程回歸對(duì)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很好的建模能力,基于高斯過(guò)程回歸的前饋控制與PID結(jié)合的控制策略能夠提高連續(xù)變迎角模式下的馬赫數(shù)控制精度。

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【部分圖文】：

圖２清洗后的數(shù)據(jù)Ｆｉｇ．２Ｃｌｅａｎｅｄｄａｔａ

化后的超參數(shù)θ＊代入式（８）和式（９）就可以得到測(cè)試樣本ｘ＊最終的預(yù)測(cè)值ｆ－＊和方差ｃｏｖ（ｆ＊）。２實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)２．１數(shù)據(jù)預(yù)處理使用Ｊ７標(biāo)模在連續(xù)變迎角實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较碌玫降臄?shù)據(jù)進(jìn)行建模，其中迎角變化范圍為－５°～１１°。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于迎角回零操作或者其他一些復(fù)雜因素的影響可能會(huì)....

圖３特征分布直方圖Ｆｉｇ．３Ｆｅａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｈｉｓｔｏｇｒａｍ

速度為０．１°／ｓ的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。在進(jìn)行實(shí)際風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)時(shí)，不同范圍的馬赫數(shù)條件下，實(shí)驗(yàn)段截面積也可能會(huì)做相應(yīng)的調(diào)整。本文使用的數(shù)據(jù)中，馬赫數(shù)０．８５以上（包括馬赫數(shù)０．８５）條件下的截面積是馬赫數(shù)０．８５以下的７／６倍，所以我們以馬赫數(shù)０．８５為界，其以下的截面積設(shè)為１ｍ２，以上的....

圖４輸入向量散點(diǎn)圖Ｆｉｇ．４Ｓｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆｉｎｐｕｔｖｅｃｔｏｒ

質(zhì)，所以本文將其作為迎角、實(shí)時(shí)馬赫數(shù)、實(shí)驗(yàn)段截面積三個(gè)輸入維度的基本協(xié)方差函數(shù)，并且使用式（１９）所示的完整加性協(xié)方差函數(shù)（此時(shí)Ｄ＝３）作為ＧＰＲ最終的協(xié)方差函數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。３實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗后，得到在馬赫數(shù)０．６、０．７、０．７５、０．８、０．８５、０．９、０....

圖５實(shí)際馬赫數(shù)散點(diǎn)圖Ｆｉｇ．５ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆａｃｔｕａｌＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｓ

圖４中的每組數(shù)據(jù)的實(shí)際馬赫數(shù)都在相應(yīng)的馬赫數(shù)條件附近波動(dòng)。以馬赫數(shù)０．７５條件下的數(shù)據(jù)為例，實(shí)際馬赫數(shù)的波動(dòng)情況如圖５所示。圖５實(shí)際馬赫數(shù)散點(diǎn)圖Ｆｉｇ．５ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆａｃｔｕａｌＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｓ實(shí)驗(yàn)將從兩個(gè)角度說(shuō)明Ａｄｄ－ＧＰＲ對(duì)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的有效性，....

本文編號(hào)：4015128