[發明專利]一種基于混合性能函數的在線尋峰數據處理方法

有效

• 申請號: 202110146679.5
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112949216B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 田嘉懿;吳以婷;陶洋;熊能;王元靖;林俊;高川;張林;李聰健;鄧吉龍;郭旦平;杜鈺鋒
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G01M9/06;G06F119/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種基于混合性能函數的在線尋峰數據處理方法。該數據處理方法首先設計近似函數近似擬合相關參數函數和目標性能函數，并對各相關參數函數進行加權組合構建混合性能函數以近似擬合目標性能函數；而后采用時變卡爾曼濾波器對各近似函數估計其梯度矢量和海塞矩陣，并采用最小二乘法確定構建混合性能函數的最優加權權重；最后根據估計得到的各近似函數梯度矢量和海塞矩陣以及最優加權權重，快速近似求解目標性能函數的峰值坐標。該數據處理方法能夠實現實時魯棒的在線過程優化，確定目標性能函數峰值位置，可以廣泛應用于包括但不限于航空航天、汽車工業、加工制造等工業領域。

技術領域

本發明屬于在線求解目標性能函數極值研究領域，具體涉及一種基于混合性能函數的在線尋峰數據處理方法。

背景技術

在工程實際中，由于受到不可避免的測量噪聲影響，如何在時變的環境條件下測量多個參數并在線快速確定未知函數形式的目標性能函數峰值位置一直是工程實際中迫切尋求解決的難題之一。為解決這一難題，研究者和工程師提出了許多解決方法，但現有方法均存在其固有的局限性。

經典梯度方法所采用的調制-解調方案依賴于可能嚴重偏離期望值的系統預測滯后，且不適宜用于多輸入多輸出的系統模型。而改進的參數化方法多采用分頻持續激勵法，而如何選擇兼容頻率又是一難題。

當前，亟需發展一種基于混合性能函數的在線尋峰數據處理方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于混合性能函數的在線尋峰數據處理方法。

本發明的基于混合性能函數的在線尋峰數據處理方法包括以下步驟：

步驟S100：定義測量過程中獲得的獨立變量x∈R，由n個x構成的離散集為由離散集X至目標性能函數D的映射X→D(X)∈R，以及由離散集X至相關參數函數P_i的映射X→P_i(X)∈R，其中i為從1至m的整數，m是相關參數函數P_i的個數；

假設目標性能函數D和各相關參數函數P_i由如下近似函數近似：

其中A_D、b_D和A_i、b_i為未知的近似函數參數；

定義由m個相關參數函數P_i加權組合構建的混合性能函數B具有如下形式

B＝ωP???(2)

其中，ω∈R^m表示各相關參數函數P_i加權權重，P＝[P₁(X),P₂(X),...,P_m(X)]^T表示由m個相關參數函數P_i構成的離散集；

步驟S200：不斷進行測量，更新獲得目標性能函數D和各相關參數函數P_i的函數值；

步驟S300：公式(1)的近似函數記為統一形式f(X)，并將f(X)關于X_k泰勒展開為：

其中，下標k表示第k步迭代更新，ΔX_k＝X_k-1-X_k、Δf_k＝f(X_k-1)-f(X_k)表示第k步獨立變量和相應函數值的增量，b^k、A^k為函數f(X)的梯度矢量和海塞矩陣；由公式(3)和公式(1)對比可知，b^k、A^k為對近似函數參數b_(·)、A_(·)在第k步的估計；