在風(fēng)洞實驗中保持實驗段馬赫數(shù)的穩(wěn)定對實驗的成功具有重要意義。傳統(tǒng)的PID控制算法具有一定時滯性,不能滿足連續(xù)變迎角實驗?zāi)Ｊ较埋R赫數(shù)的控制精度要求。針對這一缺陷,提出了一種基于高斯過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)進行清洗并且對清洗后的數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化;其次,選取迎角、實時馬赫數(shù)、實驗段截面積作為高斯過程回歸模型的輸入,壓縮機轉(zhuǎn)速作為輸出,采用隨機劃分?jǐn)?shù)據(jù)集與分組劃分?jǐn)?shù)據(jù)集兩種策略進行建模,并將高斯過程回歸與常用回歸模型的預(yù)測精度進行了比較;最后,給出了利用高斯過程回歸預(yù)測結(jié)果及預(yù)測置信度進行PID反饋控制的方法。實驗結(jié)果表明高斯過程回歸對風(fēng)洞實驗數(shù)據(jù)具有很好的建模能力,基于高斯過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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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）就可以得到測試樣本ｘ＊最終的預(yù)測值ｆ－＊和方差ｃｏｖ（ｆ＊）。２實驗設(shè)計２．１數(shù)據(jù)預(yù)處理使用Ｊ７標(biāo)模在連續(xù)變迎角實驗?zāi)Ｊ较碌玫降臄?shù)據(jù)進行建模，其中迎角變化范圍為－５°～１１°。在實際實驗過程中，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....

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

速度為０．１°／ｓ的數(shù)據(jù)進行建模。在進行實際風(fēng)洞實驗時，不同范圍的馬赫數(shù)條件下，實驗段截面積也可能會做相應(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輸入向量散點圖Ｆｉｇ．４Ｓｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆｉｎｐｕｔｖｅｃｔｏｒ

質(zhì)，所以本文將其作為迎角、實時馬赫數(shù)、實驗段截面積三個輸入維度的基本協(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Ｄ＝３）作為ＧＰＲ最終的協(xié)方差函數(shù)對實驗數(shù)據(jù)進行建模。３實驗結(jié)果及分析經(jīng)過數(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實際馬赫數(shù)散點圖Ｆｉｇ．５ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆａｃｔｕａｌＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｓ

圖４中的每組數(shù)據(jù)的實際馬赫數(shù)都在相應(yīng)的馬赫數(shù)條件附近波動。以馬赫數(shù)０．７５條件下的數(shù)據(jù)為例，實際馬赫數(shù)的波動情況如圖５所示。圖５實際馬赫數(shù)散點圖Ｆｉｇ．５ＳｃａｔｔｅｒｐｌｏｔｏｆａｃｔｕａｌＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｓ實驗將從兩個角度說明Ａｄｄ－ＧＰＲ對風(fēng)洞實驗數(shù)據(jù)進行建模的有效性，....

本文編號：4015128