兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1991-2002.doi: 10.12382/bgxb.2023.0379
赵伟1, 侯保林1,2,*(), 闫少军3, 鲍丹1, 林瑜斌1
收稿日期:
2023-04-28
上线日期:
2023-07-06
通讯作者:
基金资助:
ZHAO Wei1, HOU Baolin1,2,*(), YAN Shaojun3, BAO Dan1, LIN Yubin1
Received:
2023-04-28
Online:
2023-07-06
摘要:
针对具有区间不确定性参数的辨识问题,提出一种基于区间可能度转换模型的区间不确定性参数的双层嵌套辨识(Double-layer Nested Identification,DNI)方法。通过将待辨识参数分为两类,利用DNI方法辨识出第1类确定性参数,再通过基于DNI思想的区间优化方法优化第2类区间不确定性参数的区间范围;面向嵌套策略类型方法计算量庞大且效率低的问题,选用贝叶斯优化-粒子群优化(Bayesian Optimization-Particle Swarm Optimization,BO-PSO)方法作为内层算法以提高求解效率。DNI方法的内层利用BO-PSO方法计算区间上下界,外层利用改进型布谷鸟搜索(Improved Cuckoo Search,ICS)方法辨识特定参数。为进一步缩短求解时间,提出一种ICS多核极限学习机(ICS-Multiple Kernel-Extreme Learning Machine,ICS-MK-ELM)代理模型,ICS-MK-ELM代理模型克服了人工调节每个核函数超参数的困难,并且模型预测精度明显高于核ELM(Kernel ELM,KELM)和MK-ELM;将DNI方法应用于链式回转弹仓的参数辨识,解决了链式弹仓具有区间不确定性参数的辨识困难的问题,参数辨识结果表明所提DNI方法以及基于DNI思想的区间优化方法具有更高的精度和稳定性。
中图分类号:
赵伟, 侯保林, 闫少军, 鲍丹, 林瑜斌. 链式回转弹仓区间不确定性动力学模型[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 1991-2002.
ZHAO Wei, HOU Baolin, YAN Shaojun, BAO Dan, LIN Yubin. A Dynamic Model of Interval Uncertainty of Rotational Chain Shell Magazine[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(6): 1991-2002.
方法 | Mfc/(N·m) | Mfs/(N·m) | ωs/(rad·s-1) | As | Be/(N·m·s·rad-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
区间 | [0,10] | [0,10] | [0.1,3] | [0,100] | [0.1,10] | ||||
DNI | 0.0457 | 7.7283 | 1.7906 | 88.14504 | 7.962252 | 0 | 0 | 0 | [0.0354,0.1398] |
文献[14] | 2.1565 | 8.5718 | 1.6062 | 56.8612 | 7.2311 | 0.0152 | 0.0792 | 0.0285 | [0.0353,0.1750] |
文献[15] | 0.0190 | 7.9256 | 2.6388 | 19.5739 | 8.0893 | 0.0161 | 0.0025 | 0.0756 | [0.0354,0.1475] |
表1 第1类参数的辨识结果(空载)
Table 1 Identifiied results of the first type of parameters (no load)
方法 | Mfc/(N·m) | Mfs/(N·m) | ωs/(rad·s-1) | As | Be/(N·m·s·rad-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
区间 | [0,10] | [0,10] | [0.1,3] | [0,100] | [0.1,10] | ||||
DNI | 0.0457 | 7.7283 | 1.7906 | 88.14504 | 7.962252 | 0 | 0 | 0 | [0.0354,0.1398] |
文献[14] | 2.1565 | 8.5718 | 1.6062 | 56.8612 | 7.2311 | 0.0152 | 0.0792 | 0.0285 | [0.0353,0.1750] |
文献[15] | 0.0190 | 7.9256 | 2.6388 | 19.5739 | 8.0893 | 0.0161 | 0.0025 | 0.0756 | [0.0354,0.1475] |
方法 | Mfc/(N·m) | Mfs/(N·m) | ωs/(rad·s-1) | As | Be/(N·m·s·rad-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
区间 | [0,20] | [0,20] | [0.1,3] | [0,100] | [0.1,10] | ||||
DNI | 5.8666 | 12.6646 | 0.5839 | 0.0009 | 8.6948 | 0 | 0 | 0 | [0.0241,0.1264] |
文献[14] | 3.7937 | 15.0262 | 1.4869 | 53.77662 | 8.3186 | 0.1468 | 0.3602 | 0.1590 | [0.0231,0.3121] |
文献[15] | 3.0889 | 13.2096 | 1.1470 | 0.0228 | 9.5951 | 0.0178 | 0.0515 | 0.0876 | [0.0216,0.1733] |
表2 第1类参数的辨识结果(半载)
Table 2 Identified results of the first type of parameters (half load)
方法 | Mfc/(N·m) | Mfs/(N·m) | ωs/(rad·s-1) | As | Be/(N·m·s·rad-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
区间 | [0,20] | [0,20] | [0.1,3] | [0,100] | [0.1,10] | ||||
DNI | 5.8666 | 12.6646 | 0.5839 | 0.0009 | 8.6948 | 0 | 0 | 0 | [0.0241,0.1264] |
文献[14] | 3.7937 | 15.0262 | 1.4869 | 53.77662 | 8.3186 | 0.1468 | 0.3602 | 0.1590 | [0.0231,0.3121] |
文献[15] | 3.0889 | 13.2096 | 1.1470 | 0.0228 | 9.5951 | 0.0178 | 0.0515 | 0.0876 | [0.0216,0.1733] |
方法 | ε | Je/(kg·m2) | /(kg·m2·s-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0.15 | [2.0140,2.9750] | [-2.9764,1.4157] | 0.0011 | 0.0020 | 0.0056 | [0.0358,0.1368] | |
DNI | 0.1 | [2.4942,2.8982] | [-2.4516,0.8382] | 0.0012 | 0.0022 | 0.0081 | [0.0366,0.0998] |
0.05 | [2.6867,2.9641] | [-1.6102, -0.5150] | 0.0007 | 0.0014 | 0.0083 | [0.0359,0.0486] | |
0.15 | [2.0146,2.9847] | [-2.9798,1.4808] | 0.0260 | 0.0907 | 0.0005 | [0.0355,0.1465] | |
文献[15] | 0.1 | [2.4384,2.9884] | [-2.7622,0.5517] | 0.0345 | 0.1439 | 0.0108 | [0.0354,0.1018] |
0.05 | [2.6380,2.9943] | [-1.9418,-0.7364] | 0.0109 | 0.1001 | 0.0071 | [0.0354,0.0508] |
表3 第2类参数辨识结果(空载)
Table 3 Identified results of the second type of parameters (no load)
方法 | ε | Je/(kg·m2) | /(kg·m2·s-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0.15 | [2.0140,2.9750] | [-2.9764,1.4157] | 0.0011 | 0.0020 | 0.0056 | [0.0358,0.1368] | |
DNI | 0.1 | [2.4942,2.8982] | [-2.4516,0.8382] | 0.0012 | 0.0022 | 0.0081 | [0.0366,0.0998] |
0.05 | [2.6867,2.9641] | [-1.6102, -0.5150] | 0.0007 | 0.0014 | 0.0083 | [0.0359,0.0486] | |
0.15 | [2.0146,2.9847] | [-2.9798,1.4808] | 0.0260 | 0.0907 | 0.0005 | [0.0355,0.1465] | |
文献[15] | 0.1 | [2.4384,2.9884] | [-2.7622,0.5517] | 0.0345 | 0.1439 | 0.0108 | [0.0354,0.1018] |
0.05 | [2.6380,2.9943] | [-1.9418,-0.7364] | 0.0109 | 0.1001 | 0.0071 | [0.0354,0.0508] |
方法 | ε | Je/(kg·m2) | /(kg·m2·s-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0.15 | [4.0301,4.9414] | [-5.9923,2.9921] | 0.0027 | 0.0014 | 0.0008 | [0.0246,0.1258] | |
DNI | 0.1 | [4.0025,4.9070] | [-0.3079,2.9863] | 0.0019 | 0.0002 | 0.0009 | [0.0241,0.0981] |
0.05 | [4.0689,4.2069] | [0.8067,2.9926] | 0.0033 | 0.0015 | 0.0013 | [0.0252,0.0488] | |
0.15 | [4.0210,4.9750] | [-5.9676,2.9744] | 0.0251 | 0.0661 | 0.0025 | [0.0217,0.143] | |
文献[15] | 0.1 | [4.0204,4.9040] | [-0.4373,2.9504] | 0.0526 | 0.1423 | 0.0123 | [0.0244,0.1017] |
0.05 | [4.0686,4.2515] | [0.8364,2.9583] | 0.0805 | 0.2448 | 0.0341 | [0.0253,0.0495] |
表4 第2类参数辨识结果(半载)
Table 4 Identified results of the second type of parameters (half load)
方法 | ε | Je/(kg·m2) | /(kg·m2·s-1) | 标准差 | 极差 | 离散系数 | 相似度区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0.15 | [4.0301,4.9414] | [-5.9923,2.9921] | 0.0027 | 0.0014 | 0.0008 | [0.0246,0.1258] | |
DNI | 0.1 | [4.0025,4.9070] | [-0.3079,2.9863] | 0.0019 | 0.0002 | 0.0009 | [0.0241,0.0981] |
0.05 | [4.0689,4.2069] | [0.8067,2.9926] | 0.0033 | 0.0015 | 0.0013 | [0.0252,0.0488] | |
0.15 | [4.0210,4.9750] | [-5.9676,2.9744] | 0.0251 | 0.0661 | 0.0025 | [0.0217,0.143] | |
文献[15] | 0.1 | [4.0204,4.9040] | [-0.4373,2.9504] | 0.0526 | 0.1423 | 0.0123 | [0.0244,0.1017] |
0.05 | [4.0686,4.2515] | [0.8364,2.9583] | 0.0805 | 0.2448 | 0.0341 | [0.0253,0.0495] |
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