混杂切换Hamilton系统的H_∞控制

研究含无穷个子模型的混杂切换Hamilton系统在(任意)切换路径下的H∞控制问题.对于系统存在外部干扰的情况,利用耗散Hamilton结构特性,给出系统在(任意)切换路径下的H∞控制器的设计方案;并将新结果用于一般非线性混杂切换系统中,得到了该类系统的H∞控制器.仿真例子验证了所得结果的正确性和实用性.

基于频率切换实现恒流/恒压输出的电场耦合无线电能传输系统

电场耦合无线电能传输(electric-field coupled wireless power transfer,EC-WPT)技术的实际应用中,有些用电设备需要系统具有不同的恒定输出特性(恒流/恒压),即系统输出电压或输出电流与负载解耦,此外,系统还需具备在恒流、恒压模式间按需切换的功能。针对该需求,基于LC-CLC谐振网络提出1种具有恒流/恒压输出特性的EC-WPT系统,分析LC-CLC谐振网络特性,推导恒流/恒压输出特性的实现条件以及恒流频率和恒压频率的计算方法,并给出系统参数设计方法,分析系统对工作频率的敏感性。最后通过仿真和实验验证所提出的EC-WPT系统恒流/恒压输出特性及其参数设计方法的正确性和有效性。实验结果表明所提出的系统在输入电压恒定的不同负载工况下分别实现2 A的恒流输出以及96 V的恒压输出,其最大传输效率分别为87.83%及88.17%。

光伏光热联合双源热泵系统运行模式研究(1):最佳切换模式验证

讨论了光伏光热联合双源热泵系统制热运行的最佳切换模式。利用TRNSYS软件建立了仿真模型,对双源(水源、空气源)热泵系统性能系数(COP_(s))进行了计算,提出以某时刻空气源热泵模式或水源热泵模式运行COP_(s)较大者优先运行作为COP_(s)切换模式。通过前期实验结果验证了模拟结果的正确性,并与常规的集热水箱温度切换模式进行了对比实验,验证了COP_(s)切换模式的有效性。结果表明,该实验系统以COP_(s)最佳切换模式运行时发电量和发电效率较集热水箱温度切换模式分别提高了5.35%和1.73%,耗电量降低了17.03%,COP_(s)提高了4.91%。

基于切换系统的独立微电网稳定控制设计

独立微电网是一个复杂的非线性系统,为解决典型光储柴独立微电网在能源约束下存在控制单元切换的问题,提出将非线性切换系统理论应用到主从控制下的主控单元切换问题上。首先,当主从控制下的储能系统和柴油发电机分别作为主控单元时,将它们视为两个子系统,建立非线性切换系统模型。然后,应用多Lyapunov函数法分析切换系统的稳定性,同时利用backstepping方法分别设计子系统的非线性控制器,保留系统的非线性特征。最后,采用美国国家能源实验室开发的仿真软件中的硬充电策略作为切换策略,保证切换过程中系统的稳定性。通过MATLAB仿真证明了所设计方法的有效性。

一类不确定切换模糊系统的记忆保成本控制

针对一类具有状态时滞和不确定性的切换模糊系统,提出了该类系统的记忆保成本控制问题。利用引入系统过去的状态信息,构造有记忆状态反馈控制器,以消除系统时滞对于系统稳定性产生的不良影响。在保证成本函数指标小于某个上界及允许的不确定性条件下,结合多Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)处理方法得到最终的充分条件,保证闭环系统能够渐近稳定;且得到满足设计的切换律的记忆状态反馈控制器增益。最后通过Simulink仿真验证了所提方法的正确性。

状态依赖型切换系统的数据驱动方法建模

切换系统是由一系列连续或离散的子系统和切换机制组合而成的一类复杂系统,状态依赖型切换系统因其复杂性而尚未被深入研究.因此,通过系统的输入输出轨迹来对状态依赖的切换系统进行数据驱动建模,利用数据挖掘技术寻找数据之间的有用信息,建立输入与输出之间更形象的表达形式;在此基础上提出一种结构框架,根据辨识轨迹的切换时刻将数据分段,借助神经网络建立子系统的模型以及切换规则,深度挖掘状态依赖切换系统的信息,得到切换系统中子系统及子系统间的信息.实验结果表明:相比传统的机理建模,本文提出的数据驱动方法将建模的复杂度降低了17.3%.

医院信息系统切换研究与实践

医院信息系统(HIS)是医院运行中最为关键的部分,它是医院的命脉,关系着医院信息化建设的成败。随着医院信息化建设的不断深入,医院信息工作量逐步增加,对医院信息系统的要求越来越高,在原有信息系统不能满足医院信息化建设与发展需要时,必然面临着新旧信息系统交替,即系统切换问题。医院信息系统切换是一项复杂而细致的工作,必须根据医院自身情况选择好切换方案并认真做好准备工作,才能确保系统切换成功,从而实现新系统建设的目标,保障医院信息化高质量发展。

基于分层邻域选择的切换拓扑多智能体系统一致性协议

在切换拓扑的多智能体系统中,针对高低密度信息减弱一致性的问题,提出了一种基于分层邻域选择算法(Layered Neighbor Selection,LNS),该算法对智能体的邻域进行层次划分,从每层中选取具有代表性的邻居智能体进行通信、状态更新和状态演化,然后设计了层次调整策略和层次融合策略来加快收敛速度,最后设计了分层邻域选择一致性协议,且给出了层数对收敛的影响。现有的一致性协议,收敛效果受限于特定密度范围,受不同密度的影响较大,而本文提出的协议能适应不同密度范围,并在系统稳定的条件下提升收敛速度,且通过李雅普诺夫函数法证明了一致性协议的稳定性。最后通过仿真实验,并与几种一致性协议进行比较,验证了所设计的一致性协议能有效加快系统收敛速度。

基于事件触发的高阶切换非线性系统的有限时间动态面跟踪控制

针对一类高阶切换非线性系统,研究了基于事件触发的自适应跟踪控制问题.首先,利用模糊逻辑系统近似系统中的不确定非线性函数.通过引入有限时间收敛的一阶滤波器,解决了由虚拟控制器重复求导所导致的计算复杂度问题.利用backstepping控制技术和公共李雅普诺夫函数方法,提出了一种自适应模糊有限时间动态面控制算法.所提出的控制方案可以保证闭环系统的所有信号在有限时间内实现有界并且跟踪误差在有限时间内收敛到原点的一个小邻域内.最后,数值例子说明了所提出控制策略的有效性.

伺服系统状态反馈切换控制策略研究

针对伺服系统参数的不确定性问题,提出一种以速度为切换信号的切换控制策略。利用伺服电机离线数据得到非线性Bode图,根据频域特性变化区间划分系统速度区域;以速度指标作为切换条件,在模拟退火算法中引入平坦性计算,对各子系统进行参数辨识,构建伺服系统的切换模型,并解决了切换系统出现的抖振问题;最后,在给定切换条件下,设计切换模型各子系统控制器,形成基于状态观测器的反馈控制策略,保证闭环切换系统的渐近稳定性。结果表明:所提控制策略优化了系统的响应曲线,其跟踪精度提升了约4%。

基于深度强化学习的空天地一体化网络信息物理系统垂直切换策略

针对空天地一体化网络信息物理系统模型复杂、很难获得网络拓扑先验知识和模型化假设的特点,研究其基于深度强化学习的垂直切换策略。首先,综合考虑系统稳定性、切换开销和网络使用成本约束,将垂直切换策略问题建模为约束马尔可夫决策过程(CMDP),并给出保证可行解存在的充分条件;其次,提出约束-近端策略优化(CPPO)算法解决该问题,并在基站侧引入分布式强化学习机制加速训练收敛。相较于基准策略,仿真验证了所提垂直切换策略的优越性和有效性。

切换拓扑下异构多智能体系统自适应输出一致性

针对通信拓扑突变的不确定异构多智能体系统,将拓扑突变等效为切换拓扑问题,进而设计一种基于领导者-模型-跟随者匹配的分布式自适应协同控制方法,实现领导者-跟随者输出一致性.首先,提出局部输出跟踪误差概念,将领导者-跟随者输出一致性问题转化为相邻智能体局部输出一致性问题;然后,针对系统参数已知的情况,进行分布式标称协同控制器设计,实现参考模型-领导者匹配和跟随者-参考模型匹配,以保证通信拓扑突变下领导者-跟随者输出一致性;进而,针对系统参数未知的情况,进行分布式自适应协同控制器设计,实现通信拓扑突变下跟随者输出对领导者输出的渐近跟踪.所设计的控制方法不依靠全局信息即可保证所有智能体系统闭环稳定及跟随者对领导者的输出一致性.最后,通过一个仿真案例验证了所设计的控制方案的有效性.

功率分流混合动力系统模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价

针对功率分流混合动力系统模式切换过程连续瞬态冲击机理尚不明确且缺乏客观评价指标和方法的问题,本文探究了模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价方法。首先,结合动力传动系统高动态性能测试台架,建立了考虑转矩过零、齿轮副啮合时变刚度、齿隙及驱动电机转矩脉动的功率分流混合动力专用变速器(DHT)瞬态扭振模型;其次,研究了DHT模式切换过程转矩过零变化机理,提出了考虑转矩过零次数和模式切换时间的连续瞬态冲击性能时域评价指标,并采用短时傅里叶变换方法建立了基于冲击度时频特性的频域评价指标;最后,以纯电动向功率分流混动模式切换过程为例,采用变异系数法对不同加速踏板开度和齿隙影响下的连续瞬态冲击性能进行了客观分析评价。结果表明,功率分流DHT动力输出端转矩频繁过零和齿隙间的耦合作用是引发模式切换过程连续瞬态冲击的主要原因,减小齿隙可降低最大振幅频率100~200 Hz范围内的连续瞬态冲击;同时,根据综合评价得分对比,得到了模式切换过程连续瞬态冲击性能优化参数,本研究可为功率分流混合动力系统模式切换平顺性协调控制策略优化提供支撑。

固定和切换拓扑下多智能体系统二分容错状态一致性研究

针对具有传感器故障的连续时间线性领导-跟随多智能体系统,研究了固定和切换拓扑下的二分容错状态一致性问题。首先,考虑不存在传感器故障的情况,提出了一种基于状态反馈的分布式二分一致性控制协议;其次,考虑存在传感器故障和状态不可测的情况,根据邻居交互信息构造新型分布式状态和故障观测器,并提出了基于输出反馈的分布式二分容错一致性控制协议;最后,进一步考虑通信拓扑发生切换的情况,提出了一种基于观测器的输出反馈二分容错一致性控制协议。理论分析和仿真算例均验证了不同情况下提出的分布式控制策略能够消除传感器故障带来的不良影响,同时,可实现预期的二分状态一致。

考虑可切换拓扑的网络化多智能体快速原型开发系统

智能制造已经成为推动工业4.0革命的核心动力。随着信息技术手段的不断升级,智能制造不仅要求生产过程本身的自动化及智能化,更对相关开发系统的灵活性、可扩展性和可实验性提出了极高的要求。多智能体系统(MAS)凭借其自治与协同兼备的优良特性,在智能制造的推进中展现出了巨大的应用潜力。然而,传统的多智能体系统开发模式通常有着拓扑结构固定、响应速度慢及实验验证困难等客观难题,这限制了其进一步的发展。针对这一难题,提出一套基于可切换拓扑的网络化多智能体(NMAS)快速原型开发系统,帮助开发者轻松获得目标网络化多智能体的快速原型。所构建的多智能体快速原型开发系统可实现拓扑结构的灵活切换,从而适应不同生产场景的需求。通过引入先进的通信协议及协同算法,能够保障开发系统的高效通信、快速响应及用户交互,从而实现对原型开发系统的快速验证及优化。该系统与智能制造相结合,不仅能够提高生产过程的灵活性及可扩展性,还能极大程度缩短产品的研发周期,全面降低生产成本。

联合驱动斜齿轮传动系统模式切换过程的动态特性分析

齿轮传动系统作为舰船推进装置的重要组成部分,其在舰船运行模式切换过程中能否保持良好的动态特性对舰船结构安全性及机动性有着重要的影响。本文以某舰船中柴燃联合驱动斜齿轮传动系统为研究对象,建立系统纯扭动力学模型,采用MASTA软件验证该模型的正确性,基于该模型对燃气轮机单机驱动向柴燃联合驱动模式切换时的动力学特性进行分析,寻找模式切换的最佳转速和输入扭矩,探究啮合刚度和双联轴扭转刚度对模式切换过程动态特性的影响。计算结果表明,模式切换时齿轮1的最佳转速为2250 r/min,齿轮7的最佳输入扭矩为3100 Nm;啮合刚度的增大范围在基础值的1~1.2倍时,可以减弱不同切换阶段各齿轮副的振动程度;只要保证双联轴的扭转刚度超过0.8倍的基础值,系统中各齿轮副的振动程度将不再发生明显变化。

混合励磁磁通切换直线电机磁悬浮系统改进自抗扰控制的研究

本文研究用于混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)磁悬浮列车。由于原自抗扰控制(ADRC)算法的扩张状态观测器是基于传统fal函数设计而易产生抖振、收敛速度慢及超调量过大等现象。为了提高悬浮系统的性能,提出了一种改进自抗扰控制策略。根据HEFSLMSM特有原理和运行机制,建立了其数学模型,推导出电机励磁回路电压方程、磁悬浮力方程和运动方程,设计出满足“小误差、大增益,大误差、小增益,连续光滑,处处可导,原点对称”的sfal函数,取代原有fal函数。建立改进ADRC的仿真模型,并通过仿真试验与ADRC和比例积分微分控制器进行了比较。仿真结果表明,采用改进ADRC的HEFSLMSM磁悬浮系统在动态性能方面具有明显优势,能有效抑制各种不确定的扰动,从而保证了系统的稳定性和精度。

含未知输入的Delta算子切换系统观测器设计

对于一类满足一定秩条件的含有未知输入的Delta算子切换系统,提出一种全阶观测器模型,并根据Lyapunov稳定性理论,利用矩阵不等式方法得到观测器存在的条件,进而给出全阶观测器各参数矩阵的计算方法和步骤.通过数值算例验证了观测器设计方法的有效性.

非线性分布参数切换系统事件触发采样迭代学习控制

本文研究了一类非线性分布参数切换系统事件触发采样迭代学习控制问题。基于系统的输入和系统的输出数据采样,利用Lyapunov函数的方法得出事件触发条件,使得控制器只在事件触发条件被满足时才更新,有效地减少了迭代学习过程中控制器的更新。通过严格的数学推导证明了事件触发采样迭代学习控制的收敛性。最后,通过数值仿真实验验证了算法的有效性。

输入饱和非线性切换Hamilton系统镇定与H_∞控制

研究了输入饱和非线性切换Hamilton系统在任意切换路径下镇定与H_∞控制问题。设计合适的状态反馈并提出充分条件,实现输入饱和非线性切换Hamilton系统的镇定问题。设计系统的H_∞控制器,进一步研究带外部干扰的输入饱和非线性切换Hamilton系统H_∞控制问题,在该控制器作用下,系统存在外部干扰时,γ-耗散不等式成立,无外部干扰时,闭环系统全局渐近稳定。仿真实例验证了研究方法和结果的有效性。