一类上三角随机非线性系统的状态反馈镇定

针对一类具有上三角结构的随机非线性系统,研究其状态反馈镇定问题.通过引入有效的坐标变换,将所要研究的系统转化为一个具有可调增益的等价系统;然后利用低增益齐次占优技术,通过巧妙地选取低增益参数,使得整个闭环系统达到依概率全局渐近稳定.主要贡献是,将低增益齐次占优技术推广到了随机系统,并解决了一类上三角随机系统的镇定问题.数值仿真验证了所提出控制方案的有效性.

一类上三角随机非线性系统的输出反馈控制

针对一类上三角随机非线性系统的输出反馈控制问题,首先利用反推技术,为其对应的标称系统设计稳定的输出反馈控制器;然后利用低增益齐次占优技术,为整个系统设计输出反馈控制器.所设计的控制器能保证闭环系统的平衡点为依概率全局渐近稳定的,并将低增益齐次占优技术推广到了随机系统,首次解决了一类上三角随机系统的镇定问题.最后通过数值仿真验证了所提出控制方案的有效性.

非平稳随机激励下高维非线性系统可靠度分析的概率密度全局演化方法

实际工程结构遭受的灾害性动力作用(如强风、地震等)往往具有显著的随机性和非平稳性。对复杂随机激励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析,对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义。基于一般连续随机过程的降维概率密度演化方程,给出了一类非平稳随机激励下的高维非线性系统动力可靠度分析方法。具体地,若仅针对系统某一感兴趣物理量在给定安全域下的首次超越问题,则可以构造该物理量在安全域内的吸收边界过程,并建立其瞬时概率密度函数满足的二维偏微分方程,即降维概率密度演化方程。方程中的本征漂移系数是驱动概率密度演化的全局性物理驱动力,可以通过对原系统有限次代表性确定性动力分析获取的数据进行数值构造。采用数值方法求解降维概率密度演化方程,即可获得系统的动力可靠度解答。文中通过两个算例验证了该方法的有效性,并讨论了需要进一步研究的问题。

基于紧支撑多变量多项式函数的非线性随机系统概率密度函数形状控制方法

针对非线性随机系统的概率密度函数(PDF)形状控制问题,文中以FokkerPlanck-Kolmogorov(FPK)方程为研究工具,提出了一种基于紧支撑多变量多项式(CSMP)函数的非线性随机系统PDF形状控制方法。当系统处于稳定状态时,系统的PDF被困在特定的紧凑子空间中,不需要对整个空间进行积分。而CSMP函数在一段连续的空间内非0,满足紧凑子空间的特征。因此,文中将CSMP的线性组合(CSMP-LC)作为FPK方程的稳态近似解逼近目标PDF。首先,采用飞蛾扑火优化(MFO)算法优化CSMP-LC函数的参数;然后,通过对多维稳态FPK方程的每一维状态变量进行积分,确保稳态FPK方程在整个空间中的积分为0;最后,求解出一维和二维非耦合的状态变量PDF形状控制器,并进行了仿真实验。结果表明,对于一维非线性随机系统,文中提出的方法能有效地实现对不同类型目标PDF形状(单峰形状、双峰形状、三峰形状)的控制,且在目标PDF形状为复杂的三峰时,文中方法的均值、方差、峰度和偏度误差均优于其他两种方法。文中方法扩展到二维状态变量非耦合的非线性随机系统时,也能较好地实现对PDF形状的控制,为多变量随机系统的PDF形状控制研究提供了新的思路。同时,CSMP函数可以减少积分计算的复杂性,降低了非线性随机系统的PDF形状控制器的求解难度。

随机非线性切换系统的周期事件驱动控制

针对随机非线性切换系统,为避免芝诺现象和减少通信资源的浪费,研究了基于采样数据的周期事件驱动控制问题。首先,利用融合切换信号技术,将闭环切换系统转换成具有状态延迟和融合切换信号的随机非线性切换系统;其次,在周期事件驱动方案下,通过构造合适的李雅普诺夫函数,在满足平均驻留时间的切换信号下,得到了闭环切换系统的均方指数稳定性的充分条件;再次,给出了状态反馈控制器和事件驱动参数的设计方法;最后,通过一个数值例子验证了所提出方法的有效性,该实验结果表明了在所设计的控制方法下,闭环切换系统的状态是均方指数稳定的,同时还能减少通信资源的消耗。

具有未知协方差噪声的随机非线性系统的固定时间控制

该文针对具有协方差噪声的随机非线性系统研究其固定时间控制问题,旨在使其更快地收敛至平衡状态。首先,该文给出了一个关于期望收敛时间上界估计的重要推论,该推论能够得到期望收敛时间的最小上界。然后,通过定义自适应参数补偿未知协方差噪声,将加幂积分技术、自适应控制和反步设计方法相结合,构造了一个状态反馈控制器。根据相关固定时间稳定性定理和推论,验证了所设计的控制器可以使闭环系统依概率固定时间稳定。最后,利用一个实际系统仿真来说明所设计控制策略的有效性。

一类上三角时变时滞随机非线性系统的输出反馈控制

利用随机系统的齐次占优技术和反推设计技术,研究了一类上三角随机时变时滞非线性系统的输出反馈镇定问题.通过选择恰当的Lyapunov函数和设计有效的观测器,并结合Lyapunov稳定性理论设计了输出反馈控制器,该控制器确保了整个系统的平衡点为依概率全局渐近稳定的.最后的仿真算例证明了所提输出反馈控制器方案的有效性和可行性.

具有未知增长率的一类上三角非线性多智能体系统的协同控制

基于有向领导者-追随者型的网络拓扑结构,研究了一类具有未知增长率的上三角非线性多智能体系统的协同控制问题。首先,通过引入坐标变换,将原系统转换为带有时间增益的等效系统;其次,针对标称系统进行控制器设计,获得原系统的分布式时变状态反馈控制器。所设计的控制器能够保证追随者与领导者的输出跟踪误差有界,且闭环系统所有信号有界。最后,利用仿真实例验证了控制方案的有效性。

带有时滞的非线性随机差分系统的均方指数稳定性

针对具有时变时滞的非线性随机差分系统,通过非负矩阵的比较原理和谱性质,提出了解的均方指数稳定性的判别准则和时滞无关的稳定性判据、时滞相关的稳定性判据,讨论并举例说明了理论结果的有效性。

非线性随机系统的独立失效模式可靠性灵敏度

较好地解决了具有独立失效模式的多自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析问题.应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式,从而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度,并放松了随机参数的分布概型和激励类型.

随机非线性时滞大系统的输出反馈分散镇定

针对具有严格反馈形式的随机非线性时滞大系统,设计了含有时滞项的随机控制Lyapunov函数,运用Backstepping技术,构造出一类输出反馈无记忆控制器.在此控制器作用下,所考虑的闭环系统实现概率意义上的时滞无关全局渐近稳定.并在无限时区优化指标函数的约束下,对控制器进行逆优再设计,以满足一定的性能要求.

单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析

较好地解决了单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度问题 .应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式 ,进而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度 ,并放松了随机参数的分布概型和激励类型 .

非线性随机动力系统的稳定性和分岔研究

在随机动力系统中的分岔──噪声导致的跃迁行为，是一种有别于确定性系统分岔与混沌的独特的非线性复杂现象．本文全面评述非线性随机系统的稳定性问题、离出问题、随机动力系统理论和随机分岔等各项研究的发展历史、基本的思想方法以及主要的研究成果．

列车-桥梁耦合系统非线性随机振动分析

在轨道不平顺激励下,列车过桥时发生车-桥耦合振动。由于轨道不平顺激励源是随机过程,而轮轨接触关系又是非线性的,因此,车-桥耦合振动属于非线性随机振动问题。用统计线性化方法分析车-桥非线性随机振动。轮轨接触几何关系用5个非线性函数描述,推导车-桥系统非线性振动方程。对车-桥非线性振动方程中的非线性函数进行统计线性化,得到时变的线性车-桥耦合振动方程。用虚拟激励法求解线性车-桥系统的随机响应,提出一种"显式"统计线性化方法,该法在每个时间步均无需作统计线性化迭代。最后,用Monte Carlo法验证了车-桥统计线性化随机振动分析方法具有较高的精度。算例表明,轮轨非线性接触对车辆和桥梁的随机响应影响很大,车-桥随机振动分析应合理考虑轮轨非线性接触。

非线性随机动力系统研究的若干进展

介绍了非线性随机动力学的响应、分岔、混沌以及混沌同步与控制的研究现状和发展趋势,探讨了随机复动力系统、时滞系统、逼近方法和数值方法研究中的若干问题及其进展。

窄带随机噪声作用下强非线性系统的响应

研究了 Van der Pol- Duffing振子在窄带随机噪声激励下的响应问题。用参数变换法使方程出现小参数 ,用多尺度法分离了系统的快变项 ,讨论了系统的阻尼项、非线性项和随机项等参数对系统的影响。理论分析表明 ,当随机激励强度或带宽增大时系统的响应可从一个极限环变为一扩散的极限环 ;在一定的条件下系统可有两个稳定的稳态解。

广义连续随机非线性系统的状态估计问题

讨论了系统噪声和测量噪声为非零均值及具有相关噪声干扰情形下的广义连续随机非线性系统 ,利用矩阵的奇异值分解方法 。

随机外激励下齿轮非线性系统的全局分析

结合随机激励下齿轮非线性系统的特点 ,研究了一种分析齿轮非线性随机系统的全局初值特性的方法。把系统所在的状态空间转化为胞空间 ,在胞空间内 ,用胞的中心点的初值特性来近似表示整个胞的初值特性。分析了系统的运动特性 ,通过MonteCarlo方法计算出胞与胞相互映射时的转移概率 ,获得了系统的转移概率矩阵 ,进而利用Markov链理论 ,对随机外激励下含间隙和时变刚度的单对齿轮非线性系统进行全局特性分析 。

非线性系统受随机激励时的缓冲设计

利用平均能量法对非线性系统在随机激励下的缓冲设计问题进行了分析研究．

参数非严格反馈形式的随机非线性系统的自适应控制

论文研究了一类带参数非严格反馈形式的随机非线性系统的自适应控制问题 .利用Backstepping设计方法 ,通过构造 4次型的随机控制Lyapunov函数 ,给出了有效的自适应控制方案 。