状态和控制均含时滞的受外界扰动的线性系统的最优控制

主要研究一类受外界持续扰动且状态和控制含不同时滞的线性系统的最优控制,首先通过变量代换,将系统化为控制不含时滞的滞后型微分系统.接着使用最优控制的极大值原理的必要条件,得到含超前和滞后项的两点边值问题.为了得到最优控制律的解析解,引进一个灵敏参数ε,得到两点边值问题序列,通过迭代法,得到最优控制律的解析解.并对外界扰动状态构造降维观测器,来实现最优控制律的物理可实现性.最后实例验证了上述方法的有效性.

一种机动点飞行测量方法

飞机稳定性又称“飞机安定性”,是指飞机抵消外界扰动、保持原有飞行状态的能力特性。保持一定的飞行状态时(如巡航、爬升、下降),可能遇到如突风、不稳定气流或偶然不当的操纵而引起扰动,使飞机偏离原来的飞行状态,如果飞机具备适当的稳定性,在扰动消失后,飞机就可以不依靠飞行员的干预,逐渐地自动恢复其原飞行状态。飞机的稳定性是飞机的重要飞行品质之一,也是空气动力学研究的重要内容。

基于UDE的船舶自动靠泊控制

为解决船舶在外界扰动和模型不确定条件下自动靠泊控制精度降低的问题,基于不确定和扰动估计器(uncertainty and disturbance estimator,UDE),提出一种自适应反步控制方法。利用指令滤波器,抑制传统反步法虚拟控制求导产生的微分爆炸现象。通过设计辅助系统,补偿指令滤波器误差,达到三自由度船舶自动靠泊控制的目的。通过Lyapunov理论证明UDE与控制器相结合的闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。仿真实验表明,所设计的控制器能较准确地估计复杂扰动,并保证船舶到达期望的位置和艏向。

植物芽库及土壤环境对其生长影响的研究综述

所谓芽库,是植物能够进行无性繁殖的芽的集合;所谓种子库,是植物进行有性繁殖所依靠的种子的集合。从芽库与种子库的区别、芽库的类型、野外采集取样和统计方法等几个方面进行归纳,并从土壤水分、土壤营养、土壤盐度的角度,分析土壤环境对芽库的影响,以及从自然因素和人为因素的角度分析外界扰动芽库的影响进行较为全面的综述;同时也展望了该领域的未来研究方向。

泰安市岩溶地面塌陷动力诱导因素分析

以泰安市岩溶地面塌陷的分布特征和形成塌陷的基本条件为基础,分析岩溶地面塌陷的直接诱导因素,认为水位降深越大,导致水力坡度增加,塌陷也相应增多;降雨导致的积水既增加了上部荷载,下渗时还会将上覆盖层中的部分黏土颗粒带走,承载力降低;振动诱发岩溶塌陷的实质是振动所产生的附加应力诱发地面塌陷,振动致塌机制和耦合效应与破坏累积有关。

柔性机械臂的多时间尺度滑模控制

在多时间尺度下,研究带有扰动及系统不确定性的柔性机械臂的运动控制问题。由于柔性机械臂具有多时间尺度特性,应用传统方法设计控制器容易导致病态数值问题,基于奇异摄动理论,将柔性机械臂建模为带有奇异摄动参数的奇异摄动系统并将其分解为描述刚体运动和柔性振动的快、慢子系统。慢时间尺度下,考虑外界扰动及参数不确定性对系统影响,设计带有扰动观测器的自适应滑模控制器(慢控制器)实现对柔性机械臂的轨迹跟踪。快时间尺度下,为消除未建模动态及慢时间尺度下振动状态等对控制器设计影响,设计鲁棒滑模控制器(快控制器)实现对柔性振动抑制。最后,利用奇异摄动理论将慢控制器与快控制器组合,实现轨迹跟踪和振动抑制的双重控制目标。实验结果表明该方法鲁棒性强控制效果好。

能自启动的腔内倍频自锁模钛宝石激光器

能自启动的腔内倍频自锁模钛宝石激光器杨杰魏志义黄斐然刘焰发周建英（中山大学超快速激光光谱学国家重点实验室广州５１０２７５）掺钛蓝宝石锁模激光器（Ｔｉ：Ａｌ２Ｏ３）通常要借助于外界扰动启动锁模，并且钛宝石锁模直接输出红外激光，在很多应用中往往要求工作在...

岩石单轴压缩过程中的混沌行为研究

岩石破坏过程具有随机性。以弹簧、粘壶、试块质量3个元件组成岩石加载过程中的动力学模型,研究加载过程中的扰动对岩石破坏过程的影响。研究表明,当外载有合适的扰动幅度时,将出现混沌运动。

具有不确定性混沌系统的修正函数投影同步

研究了具有模型不确定性和外界扰动的混沌系统的修正函数投影同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法,通过设计合适的鲁棒自适应控制器和参数更新规则,实现了混沌驱动系统和响应系统的修正函数投影同步。该方法考虑了实际系统中的模型不确定性和外界扰动,在设计过程中不需要知道不确定性的具体界值,具有较强的实用性和鲁棒性。数值仿真表明了该方法的有效性。

受扰线性不确定系统鲁棒H_∞混合镇定

针对受外界扰动和参数不确定性影响的线性系统,同时考虑其暂态性能和稳态性能,提出基于混合稳定的鲁棒H_∞控制概念和控制方法.给出闭环系统混合稳定且抑制外部扰动对被控输出影响的充分条件,并将这些条件转化为线性矩阵不等式约束.所设计的是一个关于时间连续的H_∞混合镇定控制器,简化了设计过程,避免控制器切换导致的抖振.仿真结果表明:在外界扰动和参数不确定影响的情况下,该控制方法达到预期的暂态性能和稳态性能的要求,且有效抑制了干扰对系统状态的影响.

风电机组液压变桨距系统H∞鲁棒控制策略研究

变桨距系统是风电机组的重要组成部分,其通过改变桨距角来调整恒定功率,对系统的安全运行起关键作用。针对液压变桨距系统中存在的参数不确定和外界干扰,提出一种风电机组变桨距系统的H∞鲁棒控制策略。简化了液压变桨距系统的数学模型,并改写成标称对象的状态方程;根据系统性能要求,选取混合灵敏度优化过程中符合系统要求的加权函数,进而求得系统广义被控对象的状态空间实现;通过求解Riccati方程获得H∞控制器;进行仿真验证并与传统PI变桨控制策略进行比较,验证了所提控制策略的有效性和优越性。

控制方向未知的无人帆船自适应动态面航向控制

针对四自由度无人帆船存在模型不确定、控制方向和外部环境扰动均未知的情况,本文提出一种神经网络自适应动态面航向控制方法。该方法采用RBF神经网络逼近无人帆船模型不确定部分,利用Nussbaum函数处理系统的未知控制增益函数,并设计σ-修正泄露项的参数自适应律对神经网络逼近误差与外界环境扰动总和的界进行估计,同时引入动态面方法,消除反演法中的"计算膨胀"问题,降低控制器的复杂性。Lyapunov函数稳定性分析证明所设计控制器能够保证航向保持闭环系统内所有信号的一致最终有界性,并通过一艘12 m型无人帆船模型进行仿真验证。结果表明:无人帆船航向保持响应速度快,所设计的控制器能有效地处理模型不确定项和风浪等外界扰动,具有较强的鲁棒性。

倾转式三旋翼无人机的有限时间收敛控制设计

倾转式三旋翼无人机是一种多旋翼无人机的特殊构型,其兼具单旋翼无人机与普通多旋翼无人机的特点.目前对于此类无人机的鲁棒控制设计研究成果较少,多数已有的控制方法未考虑模型参数的不确定性与外界扰动对此类无人机控制的影响.为此本文针对倾转式三旋翼无人机动力学模型存在的转动惯量未知,以及飞行中受到未知外界扰动影响的情况,基于super-twisting算法,设计了一种新型非线性鲁棒控制方法.通过基于Lyapunov的稳定性分析方法,证明了闭环系统的稳定性,并得到在有限时间内三旋翼无人机的姿态跟踪误差收敛的结果.本文中所提出的控制算法,在倾转式三旋翼无人机实验平台上进行了实时飞行控制实验,取得了较好的控制效果.

基于超螺旋滑模的船载稳定平台镇定控制

针对存在动态不确定与未知外界扰动的船载稳定平台,提出基于超螺旋扩张状态观测器(super-twisting extended state observer,STESO)的超螺旋滑模(super-twisting sliding mode,STSM)镇定控制方案。构造STESO,为平台的动态不确定以及未知外界扰动引起的总扰动提供在线估计,再依据超螺旋算法设计船载平台STSM镇定控制律,使得船载平台上支撑面渐近调节于惯性空间中某一期望的位姿不变。仿真及比较结果验证了所设计的船载平台镇定控制律具有较高的鲁棒性、扰动估计精度及镇定控制精度。

一类离散时间线性系统有限时间H_∞预测控制

针对一类时不变、有限能量外部干扰的线性离散时间系统,研究了有限时间H_∞预测控制问题.给出了线性系统有限时间H_∞预测控制问题的定义,通过构造Lyapunov-Krasovskii函数并结合矩阵不等式技术,给出了系统有限时间H_∞预测控制器有解的充分条件;进一步,将该问题转化为具有线性矩阵不等式约束的优化问题,并给出了相应的求解算法.数值算例和仿真对比表明了该设计方法的有效性.

框架填充墙裂缝的产生原因及防治措施

针对框架填充墙开裂的现象,除了应严格按照规范施工,抓好施工管理外,同时还要从设计、施工阶段,针对结构、材料的特点,采取相应的构造措施,满足必要的施工条件和技术要求,才能真正解决墙体开裂的问题,提高工程质量。

矿井提升机闸瓦间隙模糊控制系统研究

为有效解决矿井提升机自动运行过程中因制动盘偏摆、碟簧疲劳和闸瓦磨损导致的闸瓦长期刮擦制动盘或间隙过大等问题,减少人工调闸所浪费的时间,提高调闸精确度和生产效率,对基于模糊控制理论的矿井提升机闸瓦间隙模糊控制系统进行了研究。设计了矿井提升机闸瓦间隙模糊控制算法和闸瓦间隙模糊控制器。对设计的闸瓦间隙模糊控制系统进行了MATLAB仿真,比较了模糊控制器在各种外界扰动下对闸瓦间隙值的调节效果。仿真结果表明,在制动盘偏摆、轻度碟簧疲劳和闸瓦磨损等外来扰动下,闸瓦间隙值始终稳定在控制目标附近;而碟簧过度疲劳时,提升机安全回路能够自动断电使闸瓦抱死制动盘。该模糊控制器能较好地通过自动调节比例电磁阀电流控制闸瓦间隙,自动适应外界扰动的干扰,使闸瓦间隙的变化始终稳定在合理范围。

生物稳态是如何实现的

生理学家把正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态叫稳态。那么生物体是如何实现维持稳态的呢?―、生物具备抵抗外界扰动的调节机制目前普遍认为,人体具备维持体内环境稳态的调节机制“神经一体液一免疫调节网络”。

虚拟轨道列车超螺旋滑模自适应导向控制

为提高虚拟轨道列车在参数不确定和未知外部扰动环境中自导向控制的鲁棒性能,针对列车运行中多输入多输出的过驱动控制问题,基于拉格朗日方程建立了多铰接列车的非线性导向控制模型,将等效轮胎侧偏力作为控制输入量;利用虚拟轨道离散点坐标与列车运行速度,建立了计算列车位置、速度与加速度的参考模型,设计了独立的列车导向控制器与纵向速度控制器;利用李雅普诺夫方法,基于传统滑模控制(SMC)和自适应超螺旋滑模(ASTSM)分别设计了2种列车导向控制器,利用轮胎逆模型计算了线控转向系统的转角控制量;建立了轮速分配模型,基于参考速度矢量,将列车纵向速度控制转换为每个轮毂电机的转速与电磁转矩控制;建立了7节编组列车的动力学仿真模型,通过变速和综合线路测试分析了轮毂电机转速和电磁转矩的响应过程,研究了车辆模块之间铰接作用力的分布规律,比较了SMC和ASTSM在参数不确定和未知外部扰动工况下的鲁棒性能。研究结果表明:建立的列车导向控制模型、运动参考模型与轮速分配模型是有效的;车辆模块的纵向速度跟踪误差小于1.5 km·h^(-1),车轮转速跟踪误差率小于1%;与SMC相比,当存在未建模动态、50%负载变化与未知扰动时,提出的ASTSM具有更好的自适应鲁棒性能,使车轴中心位置偏差能在有限时间内收敛至0附近;在侧向力干扰下,ASTSM的车轴中心偏差均方根与最大值分别为10和42 mm,分别降低了82%和61%;ASTSM在曲线路段中无明显的稳态偏差,且车间铰接角能一致地收敛至稳态值,保证了虚拟轨道列车的运行稳定性。

受扰不确定混沌系统的降阶修正函数投影同步

研究了具有不同阶数的受扰不确定混沌系统的降阶修正函数投影同步问题.基于Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法,设计了统一的非线性状态反馈控制器和参数更新规则,使得混沌响应系统按照相应的函数尺度因子矩阵和混沌驱动系统的部分状态变量实现同步.方法考虑了实际系统中的模型不确定性和外界扰动,具有较强的实用性和鲁棒性.数值仿真证明了控制方法的有效性.