机床用基于加性分解PMSM的滑模控制

针对机床用永磁同步电机(PMSM)控制驱动系统的复杂性和控制性能易受到负载扰动、非线性干扰等因素的影响,利用加性分解理论的优点将永磁同步电机(PMSM)驱动控制系统分解为主系统和辅系统。其中,辅系统采用基于改进的滑模控制方法,在保证系统的稳定调速性和鲁棒性同时,还有效地削弱了传统速度滑模控制器特有的抖振。而主系统采用了基于电流双闭环的跟踪策略,可以更好地控制驱动系统的响应性能,提高了该方法的工程实用性。仿真实验结果表明,该结构控制提高了系统的动态性能和鲁棒性,即可用于机床电机驱动系统。

基于加性分解的轧机液压伺服位置系统控制

针对具有参数不确定性、非线性模型和状态不可测的轧机液压伺服位置系统,提出一种基于加性分解(additive-state-decomposition,ASD)动态逆原理的控制算法。该原理首先将轧机液压伺服位置控制问题分解为两个子问题,即线性时不变主系统的跟踪问题和次系统的镇定问题,然后利用动态逆设计出系统的控制器,最后将所设计的控制器应用于某1 450 mm四辊可逆轧机进行仿真,并与传统PID轧机液压伺服位置系统控制进行对比分析。仿真结果表明:该控制器能够抑制外部负载扰动大幅度变化和不确定性因素对系统的影响,保证系统位置跟踪精度且具有良好的鲁棒性和平稳的控制输入,其效果优于PID控制。

基于加性分解的复合控制在稳定平台中的应用

针对高精度光电伺服稳定平台系统中摩擦和非线性干扰对跟踪精度的影响问题,采用加性分解原理将稳定平台系统分解为主系统和辅系统.主系统负责视轴的跟踪,对名义模型设计基于加速度控制的比例—微分(PD)控制器.辅系统负责视轴的稳定,并设计了非线性扩张状态观测器(nonlinear extended state observer,NESO),对等效干扰进行有效的估计和补偿;结合有限时间收敛理论和滑模控制理论设计滑模补偿器,进一步补偿未知干扰.利用李亚普诺夫理论证明系统的稳定性.Matlab仿真结果验证了本方法的有效性.

加性频域分解的生成对抗网络语音去混响

混响语音信号包括由路径延迟效应引起的不同频率分量,这些频率分量在频域中进行相关调制。为了降低混响语音在频谱中的高相关性,提出了一种基于加性频域分解的改进生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)算法。首先,对混响语音的短时幅度谱进行对数运算,将调制的混响语音幅度谱转换为线性幅度谱,从而对卷积的语音分量进行分解;然后,通过sigmoid非线性函数进行归一化以平衡数据分布,再将解调后的幅度谱应用于深度全卷积网络以训练GAN模型;最后,基于生成模型和判别模型的对抗性学习机制,可以有效学习混响语音和声源语音的分布多样性,指导生成模型更精确地重构增强语音。采用Aishell中文语音数据集进行算法性能验证,分别比较了GAN、FCN和DNN模型有(或无)加性频域分解的去混响性能,并通过语谱图的差异来证明所提方法的有效性。实验结果表明,在4种不同的混响时间参数下,采用加性频域分解的GAN、FCN和DNN模型的PESQ、STOI、LSD评价分数比没有加性频域分解的提高了10%左右。因此,加性频域分解在用于语音去混响时可以有效提高GAN的性能。同时,在非同源测试集下也具有较好的泛化能力。

两阶段分析框架下加性交叉效率的测度与分解

数据包络分析是利用对决策单元自身最有利的权重进行“黑箱”评价的方法,无法观察到系统内部因素的影响,仅从自评角度进行评价易导致以偏概全。网络DEA和交叉评价方法是近年来热门的研究话题,一方面打开了“黑箱”进行效率评价,另一方面考虑了其他决策单元对被评价单元的影响。本文借鉴加性效率分解思想,把网络DEA和交叉效率评价方法相融合,根据决策者偏好设定不同过程的优先级,从而构建在两阶段结构下的加性交叉效率模型,具体分为三种情况:整体优先、阶段一优先和阶段二优先,被评价单元的最终效率由所有交叉效率的算术平均值计算得到。最后,结合不同行业的例子说明新模型的合理性和适用性,考虑了主观因素更符合现实环境下的决策行为,结合效率分解结果探究了导致低效率的原因,为决策者提供更全面更深入的决策意见参考。

非仿射非线性系统控制综述

作为仿射非线性系统更一般化的描述,非仿射非线性系统所对应的实际应用更加广泛,也更贴近实际。因此,研究非仿射非线性系统的控制问题十分重要。然而,非线性系统的非仿射特性会使控制信号以非线性函数形式出现在闭环系统中,从而带来诸如控制方向未知、奇异、过零等问题。由此,解决非仿射非线性系统的控制问题面临着巨大的挑战。基于此,介绍了仿射、严格反馈和高阶系统的相关背景知识,总结和分析了解决非仿射非线性系统控制的3种解决思路,包括函数变换法、参考模型法和数据驱动法。在已有的研究成果基础上,指出非仿射非线性系统研究领域所面临的挑战和发展趋势。

风电机组非线性PI变桨控制器设计

风力发电机组(风机)由于系统本身的强非线性和运行环境的复杂性导致难以获取精确的数学模型,而且实际系统中,需考虑风机存在输出指令饱和的影响。针对以上问题,在风速高于额定风速时,基于加性状态分解(ASD)动态逆的控制方法对风力发电机组变桨控制问题进行研究,设计非线性PI控制器。通过设计的控制器实现对风机期望功率和转速的跟踪,以及在控制过程中减弱积分饱和作用,满足系统快速响应要求。最后对设计的控制器与传统PI控制器进行仿真对比验证,结果显示所设计的控制器效果优于传统PI,可以控制桨距角得到稳定的风轮转速和功率输出,同时降低输出指令饱和带来的影响,控制系统具有良好的鲁棒性。

变桨风力发电机组控制器优化设计

风速的随机性和风电机组控制系统的非线性导致难以获取风电机组精确的数学模型。鉴于实际的风电工程通常采用简单的比例-积分-微分(proportional integral differential,PID)控制器或比例-积分(proportional integral,PI)控制器达到输出恒定功率的控制目标,不涉及复杂的智能控制算法,在风速高于额定风速时,提出了一种基于加性分解原理的方法来规范风力发电机组变桨控制器的设计参数,将风力发电机组变桨控制问题分解为2个简单的子问题,即线性时不变主系统的追踪问题和辅系统的镇定问题。基于该原理,设计出了简单的PI控制器,并在此基础上进行了控制器优化设计,而且通过理论推导给出了该控制器的稳定性证明,最后通过仿真验证优化后的控制器能够大大增加输出功率的平稳性。这将为今后设计风力发电机组变桨控制器设计提供一定的准则。

分数阶复合控制在光电稳定平台中的应用

针对高精度光电稳定平台系统的跟踪精度易受到摩擦力矩和非线性干扰等因素的影响,运用加性分解理论将光电稳定平台系统分解为主系统和辅系统。主系统采用基于加速度的分数阶PID控制方法,确保视轴的跟踪精度。针对辅系统提出了基于速度信号的分数阶干扰观测器(FO-VDOB)的设计方法,利用分数阶的阶次能够在实数范围内任意选取的特点,可以更好地解决干扰抑制和估计补偿,保证视轴的稳定。结合分数阶理论设计分数阶滑模补偿器,在辅系统中进一步补偿未知的干扰。利用有限时间收敛理论和李雅普诺夫理论证明了系统在有限时间内达到了稳定。实验结果表明,该方法使得光电稳定平台系统对运动目标具有很高的跟踪精度。

振镜激光跟踪系统的鲁棒复合控制方法

为提高振镜激光跟踪系统的跟踪性能,针对振镜系统在使用过程中存在不确定性的问题,设计了一种基于前馈与反馈的复合控制方法;该控制方法通过零相差跟踪控制器(ZPETC)提高了振镜系统的跟踪性能,并采用了加性分解输出器抑制由系统的不确定性所带来的干扰,然后再通过差分进化算法设计无超调PID控制器来补偿剩余误差;在振镜系统辨识的基础上进行Matlab仿真实验,给辨识模型加入扰动模拟系统参数摄动,通过比较不同控制器下系统的跟踪误差,验证各控制器的作用;仿真结果表明,组合控制器在跟踪过程中能有效降低系统不确定性带来的影响,确保振镜系统拥有良好的跟踪性能。

Possible Linear Superpositions for Special Solutions of the Fifth-Order KdV-Type Equations

Using Lou and Ni's deformation and mapping idea in nonlinear equations to a set of fifth order KdV type equations, it is found that some types of solitary wave solutions and periodic solutions with special velocities can be linearly superposed to new exact solutions.

黄土高原植物群落演替过程中的β多样性变化

采用空间代替时间的方法,以黄土高原子午岭林区6个处于不同演替阶段的植物群落为研究对象,通过β多样性的加性分解方法,揭示了群落演替过程中的β多样性及其成分(物种内嵌成分和物种更替成分)的变化规律。结果表明:在黄土高原群落演替过程中,β多样性在不同的层次呈现不同的变化规律,草本层物种呈现明显的单峰变化趋势,即随演替进展,β多样性逐渐增加,在灌丛演替到白桦群落阶段时达最大值,之后β多样性逐渐减小;灌木层β多样性随演替进展逐渐减小,而乔木层β多样性随演替进展逐渐增大;黄土高原群落演替过程中的β多样性变化由物种内嵌和物种更替2种过程共同完成,二者的相对贡献变异于不用的演替阶段和不同的物种层次,但以物种更替为主导过程;从物种多样性保护的角度考虑,应该尽可能多地保存不同的群落类型,而不是少数几个物种较丰富的群落类型。

Experimental study on low temperature performance of polymer drilling mud agents

Drilling fluid additives has a major impact on rheology behavior and other performances of the drilling fluid.The key to low temperature drilling fluids is choosing antifreeze and polymer agent which have a strong ability in resisting low temperature.On the basis of determining glycol as antifreeze agent,the low-temperature-performance and capacities of anti-collapse of regular validity mud agents have been studied,the mechanism of anti-caving of the partially hydrolyzed polyacrylamide(PHPA),polypropylene potassium(KPA) and PAC-141 polymer additives have been also analyzed.A pilot study of compatibility between ethylene glycol and the polymers has educed that the polymers,ethylene glycol and inorganic salt are compatible,and they can significantly reduce the freezing point of drilling fluid.Anti-collapse ability of the drilling mud is the results of synergistic action among the agents.

高超声速飞行器抗干扰跟踪鲁棒控制方法

针对高超声速飞行器(HFVs)飞行过程中存在多源干扰、强非线性问题,提出一种基于加性状态分解(ASD)理论的抗干扰复合控制方法。首先,利用ASD理论将原HFVs非线性跟踪控制问题分解为线性主系统跟踪控制和非线性辅系统镇定控制问题;考虑主系统外部扰动对飞行器性能带来的影响,构造干扰观测器(DO)对未知扰动进行观测和估计,并进一步将干扰估计与PI控制器相结合设计抗干扰复合控制器;辅系统的任务是解决非线性系统镇定控制问题,利用反馈线性化方法将复杂的非线性问题转换成线性问题。然后,将主系统和辅系统控制器进行综合得到原系统控制器。仿真结果证明所提控制方法具有一定的抗干扰能力和良好的鲁棒性。

Weighted Polar Decomposition

In this paper,a new matrix decomposition called the weighted polar decomposition is considered.Two uniqueness theorems of weighted polar decomposition are presented,and the best approximation property of weighted unitary polar factor and perturbation bounds for weighted polar decomposition are also studied.

Symmetry and nonexistence of positive solutions to an integral system with weighted functions

Consider the system of integral equations with weighted functions in Rn,{u(x) =∫Rn|x-y|α-nQ(y)v(y)qdy1,v(x)=∫Rn|x-y|α-nK(y)u(y)pdy,where 0 < α < n,1/(p+1) + 1/(q+1)≥(n-α)/n1,α/(n-α) < p1q < ∞1,Q(x) and K(x) satisfy some suitable conditions.It is shown that every positive regular solution(u(x)1,v(x)) is symmetric about some plane by developing the moving plane method in an integral form.Moreover,regularity of the solution is studied.Finally,the nonexistence of positive solutions to the system in the case 0 < p1q <(n+α)/(n-α) is also discussed.

Two-Level Additive Schwarz Methods Using Rough Polyharmonic Splines-Based Coarse Spaces

This paper introduces a domain decomposition preconditioner for elliptic equations with rough coefficients. The coarse space of the domain decomposition method is constructed via the so-called rough polyharmonic splines （RPS for short）. As an approximation space of the eUiptic problem, RPS is known to recover the quasi-optimal convergence rate and attain the quasi-optimal localization property. The authors lay out the formulation of the RPS based domain decomposition preconditioner, and numerically verify the performance boost of this method through several examples.

From Dislocation Motion to an Additive Velocity Gradient Decomposition, and Some Simple Models of Dislocation Dynamics

A mathematical theory of time-dependent dislocation mechanics of unrestricted geometric and material nonlinearity is reviewed. Within a "small deformation" setting, a suite of simplified and interesting models consisting of a nonlocal Ginzburg Landau equation, a nonlocal level set equation, and a nonlocal generalized Burgers equation is derived.In the finite deformation setting, it is shown that an additive decomposition of the total velocity gradient into elastic and plastic parts emerges naturally from a micromechanical starting point that involves no notion of plastic deformation but only the elastic distortion,material velocity, dislocation density and the dislocation velocity. Moreover, a plastic spin tensor emerges naturally as well.

Objective triangle functors

An additive functor F:A→B between additive categories is said to be objective,provided any morphism f in A with F(f)=0 factors through an object K with F(K)=0.We concentrate on triangle functors between triangulated categories.The first aim of this paper is to characterize objective triangle functors F in several ways.Second,we are interested in the corresponding Verdier quotient functors VF:A→A/Ker F,in particular we want to know under what conditions VF is full.The third question to be considered concerns the possibility to factorize a given triangle functor F=F2F1with F1a full and dense triangle functor and F2a faithful triangle functor.It turns out that the behavior of splitting monomorphisms and splitting epimorphisms plays a decisive role.

Weighted polyharmonic equation with Navier boundary conditions in a half space

We study positive solutions of the following polyharmonic equation with Hardy weights associated to Navier boundary conditions on a half space：where rn is any positive integer satisfying 0 〈 2m 〈 n. We first prove that the positive solutions of （0.1） are super polyharmonic, i.e.,where x＊ = （x1,... ,Xn-1, --Xn） is the reflection of the point x about the plane Rn-1. Then, we use the method of moving planes in integral forms to derive rotational symmetry and monotonicity for the positive solution of （0.3）, in which α can be any real number between 0 and n. By some Pohozaev type identities in integral forms, we prove a Liouville type theorem--the non-existence of positive solutions for （0.1）.