科教融合背景下新任导师培养研究生的策略——以非线性控制系统课程为载体

非线性控制系统课程是一门理论与实践相结合的课程,是控制科学与工程专业新工科人才培养的基础。在科教融合背景下,新任导师针对课程教学中存在的问题,结合三维共建的科研能力指导体系和课程教学大纲,设计并举办研讨论坛,要求学生通过演讲汇报等形式进行模拟汇报。教学实践表明,学生的课程成绩显著提高,科研创新等综合能力得到充分锻炼与培养,新工科人才培养质量稳步提升。

科教融合视域下研究生的数字化培养路径探索——以“非线性控制系统”课程为例

当代信息技术的高速发展极大拓宽了学习路径和教学方式,数字化课程建设已经成为教育领域重要的发展趋势。为探索科教融合视域下研究生的数字化培养路径,以适应新时代需求,文章梳理了“非线性控制系统”课程的开设现状,明确了数字化时代课程培养目标的新需求,同时以课程教学过程为载体,探索了一种全过程数字化教学路径。整合数字资源开展课前教学,利用仿真软件融入课中案例,分解科研项目纳为课后实践,并结合教学平台建立多元教学评价体系。教学实践表明,学生在整体成绩提升的同时,数字素养得到全面培养。

输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用

深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论,并以发电机励磁控制系统为例,给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数,所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能,不仅提高了发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf 控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生静态偏移。

非线性控制系统的近似化方法

介绍了目前几种较常用的非线性控制系统近似化方法包括伪线性化方法、扩展线性化方法、近似输入 输出线性化、近似反馈线性化、中心流形及平均法等 。

非线性控制系统的层次化与机械化─—关于新方向的探索

本文首先对非线性系统的几何理论作一回顾，指出它的进展与目前的瓶颈所在，然后提出一个大胆的设想：通过对非线性控制系统的层次化结构分解与机械化的计算机实现，发展现有的非线性系统的几何理论，使非线性控制系统的模型有穷参数化，从而为控制设计及工程应用提供一个便于用计算机实现的基本框架，为实现理论上的突破，本文提出三个新的理论工具：微分动力学，微分拓朴学与代数拓扑，代数几何，然后，对每种工具在新模型框架下所起的作用及所要解决的问题进行粗线条的勾画，并详细说明目前的进展与下一步的期望。

遗传-灾变算法及其在非线性控制系统中的应用

本文提出了遣传一灾变算法。在遗传算法的基础上，提出进一步模拟自然界中的灾变现象，以提高遗传算法的性能，尤其是解决重要的不成熟收敛问题。文中介绍了它的基本原理并将其应用于非线性控制系统的优化设计中。

一类二阶迟滞非线性控制系统简谐激励响应的IHB分析方法

针对一类迟滞特性和线性特性可分离的二阶迟滞非线性控制系统,用Backlash神经网络模型逼近系统迟滞非线性部分,建立动力学模型,采用增量谐波平衡法(IHB法)求解该类含比例控制器的迟滞非线性闭环控制系统在简谐激励下的稳态周期解,并引入Floquet理论分析系统周期解的稳定性。通过Runge-Kutta数值积分法对近似迭代法的精确性进行了验证,最后分析了控制器参数对系统性能的影响。

非线性控制系统的支持向量机辨识建模研究

针对非线性控制系统辨识建模难的问题,系统研究了基于支持向量机的非线性控制系统的辨识建模理论和方法,然后利用回归型支持向量机(Support Vector Regression,SVR)设计了一个非线性控制系统的辨识建模系统。仿真试验结果表明,SVR具有很高的建模精度和较强的泛化能力,从而验证了该辨识方法的有效性和先进性。

具有约束的Hammerstein非线性控制系统的设计与分析

为得到快速有效的算法 ,提出一种具有输入约束的新的两步法控制器。加入模型中间变量的约束来代替输入约束 ,并给出中间变量约束的在线确定方法。引入中间变量约束可使非线性方程总有实解 ,有利于闭环系统的稳定和提高系统的最优性能。仿真结果验证了理论分析的正确性。

远程飞航导弹的非线性控制系统设计

本文首先根据两个原则，把远程飞航导弹非线性运动模型处理成一种块对角结构，并由此定义了块对角非线性系统和它的逆解。然后提出了一种由逆解所组成的块对角控制器的设计方法。接着，本文对远程飞航导弹进行了块对角控制器设计，取得了成功。通过仿真表明，该方法设计的系统具有良好的性能。

非线性控制系统的输入-状态稳定性及有关问题

输入-状态稳定性是 80年代末对非线性控制系统提出的一个有用的概念 ,由于其具有广泛的应用背景 ,而得到普遍的重视 .本文介绍进入 90年代以来对这种稳定性以及由此派生出来的其他稳定性研究的主要成果 ,讨论了相关的镇定问题 。

一般非线性控制系统的局部反馈渐近镇定

运用微分几何方法讨论了存在相对阶的一般非线性控制系统的局部反馈渐近镇定问题。在给出这类系统基于相对阶的标准形之后，如果其零动态渐近稳定，则可找到控制律局部镇定该系统。所得结果适用于一般非线性控制系统局部反馈渐近镇定的临界问题。

含PID控制器的迟滞非线性控制系统的主共振及奇异性

针对含PID控制器的迟滞非线性闭环控制系统,用Backlash神经网络模型逼近系统迟滞非线性部分,建立动力学模型。研究了系统在简谐激励下的主共振,利用平均法得到了系统的分岔方程,并用奇异性理论进行了分析,得到了转迁集和分岔图。另外还研究了系统参数对开折参数和分岔参数的影响,从而为系统参数的选择提供理论指导。

关于一类非线性控制系统的频域稳定性判据

基于广义频率响应函数（ＧＦＲＦ），讨论了多项式类非线性控制系统的参数稳定域，提出了频域稳定性判据的改进形式，并利用仿真例子对所得的结果进行了验证．

非线性控制系统的频谱理论及应用

总结了非线性控制系统的研究方法，阐述了时域法在工业应用中的某些局限，介绍了非线性控制系统频谱理论的基本内容及发展概况，同时就非线性控制系统的频谱理论发展方向进行了探讨。

等式约束非线性控制系统的时程精细计算

针对等式约束非线性最优控制问题 ,通过一阶Taylor级数展开 ,得到线性化的动力学方程 ,进而在方程原变量的基础上 ,引入对偶向量 (Lagrange乘子向量 ) ,将动力学方程从Lagrange体系引入到了Hamilton体系 ,在全状态下 ,从一个新的角度对等式约束非线性控制问题进行了描述 ,进一步基于时程精细积分理论 ,对其方程进行了有效的精细求解 。

非线性控制系统的全局输出调节

讨论了非线性控制系统的全局输出调节．首先推广精确线性化方法，通过状态反馈和微分同胚将非线性系统的全局输出调节问题，转化为线性系统对非线性系统的跟踪问题．通过提出可解性的概念，得到线性系统对非线性系统全局跟踪的条件，该结果是线性系统结果的推广．在反馈同胚变换全局成立条件下，得到非线性控制系统全局输出调节问题的充分条件，该条件对外部系统只做较弱的可解性假设，在反馈同胚变换局部成立的条件下，可得局部结果．

非线性控制系统无反馈转换为一类p-范式

针对单输入解析仿射非线性系统通过状态变换等价局部转换为一类p 范式的问题,给出了充分必要条件.系统定义的向量场经过反复作李括号得到一组新的向量场,该组向量场构成了上述充要条件.在对充要条件的证明中,使用了将具有相同主要部分的拟线性偏微分方程组等价地转换为齐次线性偏微分方程组的方法,利用Frobenius定理得出最终结果.并通过一个实例,解释了如何应用这一充要条件实现从非线性系统到上述p 范式的转换.

非线性控制系统可逆性改善问题研究

基于多轨线思想 ,提出了系统可逆性改善问题 ,给出了系统可逆性可改善的充要条件 .

基于非线性控制系统优化的遗传算法研究

针对非线性控制系统参数优化问题，结合非线性控制系统理论、最优化理论及遗传算法，提出了一种新的仿真优化方法，该方法利用遗传算法来求解非线性控制系统参数优化问题。