[發(fā)明專(zhuān)利]線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010616216.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111737824B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王淵生;王超;孫元驁;包文卓;張驍峰;史文華;蔡易軻;王寶成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 海豐通航科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/15
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/15;G06F17/16
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發(fā)明提供了一種線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，包括：確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣；利用所述誤差矩陣確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；利用所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。本發(fā)明線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法自適應(yīng)性強(qiáng)，精準(zhǔn)度高，實(shí)用性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣在涉及控制理論和工程的相關(guān)領(lǐng)域起著核心作用，在對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究過(guò)程中全部要圍繞系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣展開(kāi)，航空、航天、航海、機(jī)器人等行業(yè)涉及到控制理論和控制工程的相關(guān)技術(shù)，無(wú)一例外都需要基于精準(zhǔn)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。

然而，在真正的實(shí)際工作中，由于測(cè)量誤差，舍入誤差，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)偏差等因素，或因研究對(duì)象的體積過(guò)于龐大(如計(jì)算航母的艦體動(dòng)力學(xué)模型等)時(shí)，設(shè)計(jì)人員給出的動(dòng)力學(xué)模型往往和真實(shí)的模型間有較大偏差。此外，在設(shè)計(jì)人員計(jì)算研究對(duì)象的動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，涉及到的物理量極其龐大，計(jì)算過(guò)程極其繁瑣，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算動(dòng)力學(xué)模型的成本激增。

針對(duì)以上問(wèn)題，現(xiàn)有的線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)普遍采用系統(tǒng)辨識(shí)的方法通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出逆向推導(dǎo)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，從而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)，但系統(tǒng)辨識(shí)的方法要求對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，結(jié)構(gòu)辨識(shí)需要對(duì)系統(tǒng)有較深入的認(rèn)識(shí)理解和先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)時(shí)要求有完整的系統(tǒng)狀態(tài)量和輸入量的測(cè)量信息。在某些實(shí)際場(chǎng)景下，系統(tǒng)的輸入量屬于隨機(jī)不可測(cè)的輸入量，此時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)辨識(shí)的方法則較為困難。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，以期至少部分地解決上述提及的技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)預(yù)測(cè)方法，包括：

確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣；

利用所述誤差矩陣確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

利用所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

進(jìn)一步的，利用最小二乘法確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣。

進(jìn)一步的，所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)為離散系統(tǒng)，確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣，包括：

確定k時(shí)刻的狀態(tài)量x_k和k+1時(shí)刻的狀態(tài)量x_k+1；

利用k時(shí)刻的狀態(tài)量x_k和k+1時(shí)刻的狀態(tài)量x_k+1確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣ΔA_k+1。

進(jìn)一步的，利用k時(shí)刻的狀態(tài)量x_k和k+1時(shí)刻的狀態(tài)量x_k+1確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣ΔA_k+1，包括：

利用k+1時(shí)刻的狀態(tài)量x_k+1和k+1時(shí)刻的估計(jì)狀態(tài)量確定狀態(tài)估計(jì)誤差Δx_k+1；

利用k時(shí)刻的狀態(tài)量x_k和狀態(tài)估計(jì)誤差Δx_k+1確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣ΔA_k+1。

進(jìn)一步的，所述狀態(tài)估計(jì)誤差為所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣為所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為

進(jìn)一步的，所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)為連續(xù)系統(tǒng)，確定所述線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的誤差矩陣，包括：

確定k時(shí)刻的狀態(tài)量x_k和狀態(tài)轉(zhuǎn)移估計(jì)矩陣