二阶动力学系统分散状态反馈特征结构配置

针对一类二阶动力学系统的分散状态反馈特征结构配置问题,在一定条件下,给出了求解所有状态反馈增益阵和特征向量矩阵的参数化方法,其包含的自由参量为控制系统设计提供了全部自由度.该参数化方法直接基于原系统的参数矩阵,因而只涉及n-维矩阵的运算,其简单性为系统设计提供了便利.

二阶动力学系统的干扰解耦与抑制

利用二阶动力学系统的比例加微分反馈特征结构配置结果,给出了利用比例加微分反馈实现二阶动力学系统干扰解耦的充要条件和求解二阶动力学系统干扰抑制问题的一种有效算法。该方法在优化特征结构配置提供自由参数的同时,亦可在一定希望的区域内优化闭环极点,使闭环系统满足一定的性能要求。此外,该方法直接基于二阶动力学系统参数矩阵,便于工程应用。以三级质量弹簧系统为例进行了仿真实验,实验结果表明了所提方法的有效性。

二阶动力学系统输出反馈特征结构配置

考虑了二阶动力学系统的输出反馈特征结构配置设计问题。基于一类广义Sylvester方程的参数化解,给出了闭环系统的右、左特征向量矩阵及反馈增益矩阵的完全参数化表达式。该参数化方法为控制系统设计提供了全部自由度,其中包括待配置特征值和一组自由参量。该参数化方法直接基于二阶动力学系统的参数矩阵,故其计算简单、便于工程应用。数值例子表明二阶动力学系统输出反馈特征结构配置参数化方法简单而有效。

二阶动力学系统高阶PI观测器的参数化设计方法

本文研究二阶动力学系统的高阶比例积分(PI)观测器设计问题.基于Sylvester矩阵方程的解,提出了该观测器设计的参数化方法.该参数化方法给出了该类观测器增益矩阵的参数化表达式,其所含参数除了满足两个约束条件之外是完全自由的.这些参数为控制系统设计提供了全部自由度,可通过优化等手段选择这些参数来满足某些性能要求,如干扰解耦、故障检测和鲁棒性等.此外,该PI观测器的参数化设计方法直接利用二阶动力学系统的原始参数矩阵,只涉及二阶动力学系统n维参数矩阵的运算.给出一个数值例子,以说明所提方法的简单性和有效性.

二阶动力学系统部分特征结构配置设计的完全参数化方法

考虑了一类二阶动力学系统的部分特征结构配置问题,其目的是设计比例加微分状态反馈律,该控制律只配置开环系统的部分特征值及其特征向量,而保持其余特征值及其特征向量不变.在可控条件下,给出了状态反馈增益阵和闭环系统部分特征向量矩阵的一种简单、完全参数化表达式,其所含自由参数向量和待配置的特征值均可看作该方法提供的设计自由度.该参数化方法直接基于原系统矩阵,故其简单性为系统设计提供了便利.数值例子表明了所提部分特征结构配置参数化方法的有效性.

基于参数化的二阶动力学系统鲁棒控制器设计

研究了一类受扰二阶动力学系统的鲁棒渐近跟踪问题,即采用一种参数化方法来设计具有干扰抑制的模型跟踪控制器.利用模型跟踪控制器所满足的矩阵方程的完全参数化解,给出了跟踪控制器增益的一种参数化表示,从而提供了该模型跟踪设计的所有自由度.然后利用参数化方法所提供的自由度最小化扰动到跟踪误差传递函数的范数来实现干扰抑制.最后通过一个数值例子验证了所提方法的有效性.

二阶动力学系统的输出反馈模型跟踪

采用完全参数化的方法对二阶动力学系统基于输出反馈的模型跟踪进行设计.目标是使被控对象的输出渐近跟踪参考模型的输出,给出了控制器的存在条件,控制器的形式,同时基于一类二阶Sylvester矩阵方程的完全参数化解,将控制器的增益矩阵进行了完全的参数化.其参数化表达式中含有两组自由参数向量,为满足对系统性能的其它要求提供了可能.该参数化表达式直接利用原系统参数数据,仅包含n维矩阵变换.

二阶动力学系统的P-D反馈鲁棒极点配置

考虑二阶动力学系统中比例加微分反馈的鲁棒极点配置问题,即求取一比例加微分反馈控制器,在满足闭环系统特性要求的前提下,使得闭环系统特征值关于参数摄动具有最小的灵敏度.基于特征结构配置参数化结果,该问题可转化为含有约束条件的优化问题.给出求解该控制问题的算法,直接基于二阶动力学系统原型,只涉及n-维矩阵计算,便于工程应用.三级质量弹簧系统的仿真表明所提方法的有效性.

二阶动力学系统模型的跟踪设计

考虑了基于分散状态反馈控制律的二阶动力学系统输出渐近跟踪设计,该控制律包括被控对象状态和参考模型状态两部分。给出了问题解的存在条件:两个矩阵方程,其中一个为二阶Sylvester矩阵方程。给出了所有控制器增益阵的完全参数化表达式。归纳出了二阶动力学系统模型参考输出跟踪控制律的设计算法。该算法直接基于原系统的参数矩阵,无须对系统增广或变换,仅涉及自由参数的选取和一些简单的代数运算,便于工程应用。仿真结果说明所给出的算法是有效的。

基于输出加微分反馈的广义二阶动力学系统跟踪设计

考虑了基于输出及其微分反馈的广义二阶动力学系统输出渐近跟踪设计.主要给出了如下结果:广义二阶动力学系统基于输出及其微分反馈的特征结构配置;广义二阶动力学系统基于输出及其微分反馈的输出渐近跟踪控制律存在的充分条件以及该控制律增益阵的完全参数化表达式.仿真结果说明本文所给出的算法是有效的.

基于特征结构配置的二阶动力学系统模型匹配问题

考虑一类二阶动力学系统的模型匹配问题。基于Jordan标准分解将二阶动力学系统的模型匹配问题转化为特征向量匹配问题,即设计一比例加微分控制律,使闭环系统的特征向量与目标系统的特征向量充分接近。利用二阶动力学系统的特征结构配置参数化结果,给出了匹配问题的最小二乘解及求解该匹配问题的算法。数值例子表明了该算法简单且有效。

基于二阶随机动力学的多虚拟电厂自趋优能量管理策略

分布式资源(distributed energy resources,DERs)的随机元素会引起多虚拟电厂(multi-virtual power plant,MVPP)系统内虚拟电厂(virtual power plant,VPP)策略频繁变化。对于某主体,如何感知其他主体策略突然变化时对自身收益的影响趋势,并快速调整自身策略,是亟需解决的难点。该文提出基于二阶随机动力学的多虚拟电厂自趋优能量管理策略,旨在提升VPP应对其他主体策略变化时的自治能力。首先,针对DERs异质运行特性,聚焦可调空间构建VPP聚合运行模型;然后,基于随机图描绘VPP策略变化的随机特性;其次,用二阶随机动力学方程(stochastic dynamic equation,SDE)探索VPP收益结构的自发演化信息,修正其他主体策略变化时自身综合收益;再次,将修正收益作为融合软动作-评价(integrated soft actor–critic,ISAC)强化学习算法的奖励搭建多智能体求解框架。最后,设计多算法对比实验,验证了该文策略的自趋优性能。

含非线性微扰项的二阶动力学系统的一阶近似守恒量的一种新求法

从一阶近似守恒量的性质出发,把受微扰系统视为未受微扰系统与微扰项的迭加,提出一种分三步求得一阶近似守恒量的新方法:先选择合适的方法求得未受微扰系统的守恒量I0,再考虑微扰项对守恒量I0的影响,最后利用一阶近似守恒量的性质求得一阶近似守恒量.用该方法研究了一实际的受非线性微扰作用的两自由度动力学系统,得到4个稳定的一阶近似守恒量.用坐标变换法和微扰法得到系统一阶近似解的表达式,并讨论4种特殊情况下的一阶近似解.

不同粒径农用高吸水树脂的吸水特性及溶胀动力学

测定了不同粒径聚丙烯酰胺-丙烯酸钾交联共聚高吸水树脂在去离子水及不同离子类型、不同浓度梯级盐溶液中的溶胀特性;用分子扩散方程及Scott’二阶动力学模型对其吸水溶胀过程进行模拟,探讨了不同粒径高吸水树脂的理论最大吸水能力。结果表明,水分子向高吸水树脂内扩散过程属于non-Fickian扩散;Scott’二阶动力学模型能对其溶胀过程进行模拟,并能推算出高吸水树脂的理论最大吸水能力,且不同粒径高吸水树脂理论最大吸水能力接近;模拟值大于实测值的根本原因在于高吸水树脂在溶胀过程中存在溶解现象。

PMMA压痕回复的二阶反应动力学方法分析

通过原子力显微镜结合纳米压痕表征了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面压痕的深度回复,考察了温度对压痕回复速率的影响。结果表明,初期压痕深度迅速回复,经过3 h左右压痕深度不再发生变化。随着实验温度的升高,压痕残余深度迅速降低,20℃时压痕残余深度约为120 nm,50℃时压痕残余深度降低到约10nm。采用二阶反应动力学方法对粘弹性压痕回复进行了分析,结果表明,该方法能够有效地预测压痕的粘弹性深度回复。

升船机钢丝绳-缓冲油缸防撞装置的动力学计算方法

钢丝绳-缓冲油缸防撞装置目前已在多座升船机中得到应用,其防撞吸能是一个较为复杂的动力学过程,目前还未有研究涉及。根据钢丝绳-缓冲油缸防撞装置的工作原理,在考虑水体对船舶的水动力作用、钢丝绳弹性变形、缓冲油缸溢流阀的限载功能等因素的条件下,建立包括船舶和钢丝绳-缓冲油缸防撞装置的两阶段二阶非线性动力学模型,提出对升船机钢丝绳-缓冲油缸拦阻吸能装置关键性能参数进行分析的数值计算方法和防撞装置安全性评估方法。应用提出的方法对向家坝升船机钢丝绳-缓冲油缸防撞装置进行了动力学数值仿真计算,并与向家坝升船机实船撞击试验结果进行了比较分析,说明提出的动力学计算方法与实船试验结果基本吻合且偏于安全,可为钢丝绳-缓冲油缸防撞装置的设计和校核提供参考。

二阶非线性耦合动力学系统守恒量的扩展Prelle-Singer求法与对称性研究

将扩展Prelle-Singer法(扩展P-S法)用于求x=Ф1(x,y),y=Ф2(x,y)类型的二阶非线性耦合动力学系统的守恒量,得到了积分乘子满足的微分方程与守恒量的一般形式,并讨论所得守恒量的Noether对称性与Lie对称性.最后用扩展P-S法求得了四次非谐振子系统的两个守恒量,并讨论了系统的对称性.

换油条件下变压器油纸绝缘老化寿命评估研究

绝缘油作为变压器油纸绝缘的重要组成部分,其绝缘性能对油纸绝缘有重要影响,变压器通过定期换油清除油中杂质以提高其绝缘性能。为探索换油周期对变压器热老化寿命变化规律的影响,对不同换油周期的变压器油纸绝缘XY模型进行130℃下加速热老化试验,并在第15 d、30 d、45 d、60 d时进行换油前后模型变温介电谱测试、绝缘纸板聚合度测试、绝缘油酸值测试等试验。通过对换油后0.01~100 Hz频率段变温介质损耗曲线的绝缘油活化能与绝缘纸板活化能关系进行分析,提出了一种基于换油后中频段介电谱绝缘纸板活化能计算方法。通过上述计算方法构建老化平移因子,然后结合老化平移因子与二阶动力学模型构建不同换油周期、不同温度下的油纸绝缘结构寿命预测关系式。结果表明:随着换油周期的缩短,油纸绝缘寿命逐渐增加;根据提出的方法得到的油纸绝缘寿命预测结果与实际情况相符,验证了方法的有效性。

粉煤灰处理含钼废水的效果及吸附机理研究

利用粉煤灰对模拟的含钼废水进行除钼吸附实验,分别研究了吸附过程中溶液pH值、吸附剂投加量对吸附效果的影响,并对吸附等温方程及动力学进行了探讨。结果表明,在吸附质钼初始浓度为10mg/L、pH=3.1条件下,粉煤灰对钼的吸附效果最好,除钼率为74.3%;对于50mL的含钼溶液,当吸附剂投加量为2.5g时除钼率达到最高值85.4%。粉煤灰对钼的吸附符合Langmuir吸附等温方程,以表面单分子层吸附为主;吸附过程符合二阶动力学模型,同时具有物理吸附和化学吸附的特征。

基于介电响应的油纸绝缘寿命预测方法

油纸绝缘是油浸式电力变压器的重要组成部分,其绝缘寿命受热老化因素影响很大。因此,针对不同温度、不同含水率下的油浸纸板的寿命预测问题进行分析,提出一种应用平移因子和纤维素反应二阶动力学方程预测不同温度、不同含水率下的油浸纸板寿命的方法。首先,针对不同含水率的油浸纸板进行变温介电谱测试和130℃条件下的加速老化试验;其次,依据频温叠加的基本原理,将所测的介电损耗曲线进行计算平移,得到相应含水率油浸纸板的平移因子,根据平移因子计算相应油浸纸板的活化能,并得出油浸纸板含水率与活化能的关系式,重新构造平移因子表达式;最后,将130℃下测得的老化试验数据和平移因子代入纤维素反应二阶动力学方程,使得该模型可以计算不同温度、不同含水率下的油纸绝缘老化寿命。