多胞体汽车后防撞吸能器耗能机制研究与结构优化设计

为有效提升后防撞系统耐撞性能以满足碰撞冲击载荷作用下的车辆被动安全需求,研发了6种正多边形镶嵌的多胞体薄壁吸能器。基于简化超折叠单元理论分析了截面参数和肋板连接方式对薄壁吸能器的能量耗散途径与影响机制;采用ABAQUS数值仿真探究了各种吸能器吸能特性,同时揭示了正八边形截面、肋板对边连接的薄壁吸能器吸能特性优异;依托拉丁超立方试验方法和基于Kriging代理模型的NSGA-II遗传算法进行多目标优化,确定了吸能器内薄壁管截面尺寸、管壁和肋板厚度分别为18.073 mm、1.669 mm、1.924 mm。结果分析表明,参数优化后的正八边形多胞体吸能器压溃吸能过程平稳可靠,能够为后防撞系统吸能器的结构设计提供参考。

基于降维观测器与多胞体方法的执行器故障检测

针对具有执行器故障且状态方程和输出方程同时受到外部扰动影响的离散系统,研究了降维观测器设计方法和基于多胞体理论的区间估计方法,并在此基础上提出了基于区间估计的执行器故障检测方法。首先,通过适当的状态等价变换,将原系统分解成2个降维子系统,使得一个子系统可以直接解耦干扰。然后,在无执行器故障发生的前提下,基于对干扰解耦的子系统,提出了一种降维观测器设计方法,实现了原系统状态的渐近收敛估计。其次,针对具有干扰的子系统,设计了Luenberger型观测器,并结合多胞体理论,提出了一种对可测输出的区间估计方法。之后,基于可测输出的区间估计,提出了一种残差的构造方法,以此提出了一种执行器故障检测新方法。最后,给出了仿真设计和分析,验证了方法的有效性。

基于摄动矩阵和凸多胞体的不确定性鲁棒H_2/H_∞控制方法

针对区间振荡,提出一种基于摄动矩阵和凸多胞体的不确定性鲁棒H2/H∞控制方法。首先将各运行点附近的不确定性用摄动矩阵描述,再将不同运行点作为凸多胞体的顶点,构建包含多种不确定性的鲁棒H2/H∞多胞体摄动模型。在此基础上,将该模型闭环系统中的不确定性矩阵进行分离,并将各约束条件转化为线性不等式约束条件进行求解,最终获得满足多目标最优条件的状态反馈矩阵。IEEE 4机11节点系统的仿真结果表明,该方法不受测量误差、参数误差以及运行点变化的影响,且能同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能,与未考虑不确定性的H2/H∞控制方法相比,该控制方法能更迅速地阻尼低频振荡,且对多种不同运行方式具有更强的鲁棒性。

面向E^n多胞体表示的点树结构

针对多维空间形体的几何与拓扑结构特点,本文提出了一种适用于E^n空间多胞体表示的数据结构——点树结构。与传统的“三表结构”相比,“点树结构”降低了E^n空间多胞体表示的时空复杂性,提高了计算机处理的效率。

基于中心对称多胞体的故障可分离性评价

针对包含幅值有界而分布形式未知的故障及输入干扰项的线性离散系统,提出了一种新的系统故障可分离性的量化评价方法.故障可分离性是故障可诊断性中的重要部分,针对现有方法中基于方向相似度的故障可分离性评价方法存在的不足加以补充,提出了利用中心对称多胞体对故障可分离性进行分析,将中心对称多胞体集合转化为多面体的表示形式,以达到对故障可分离性量化评价的目的,同时给出了具体评价原理和评价指标.最后,通过数值仿真算例,验证了该方法的有效性和优越性.

基于多胞体-椭球双滤波的时变参数系统建模方法

传统的采用全对称多胞体作为参数可行集的系统建模方法,容易因全对称多胞体形状矩阵维数不断增加导致算法的计算复杂度过大。提出一种基于多胞体-椭球双滤波的时变参数系统建模方法,考虑参数时变情况,在与约束带相交迭代的过程中选择体积最小全对称多胞体,变换全对称多胞体形状矩阵后对其降维分解而不是仅仅直接求扩展形状矩阵的行总和,进而降低多胞体空间变换带来的算法保守性。利用奇异值分解重新推导降维后的多胞体形状矩阵,使得多胞体形状矩阵始终保持与参数相同的维数,从而降低系统建模方法的运算复杂度。

基于正多胞体空间扩展滤波的时变参数系统辨识方法

针对未知但有界噪声时变参数系统,提出了一种基于正多胞体空间扩展滤波的参数辨识方法.采用有界误差方法对测量噪声和参数变化过程进行建模,通过选取最优扩展系数进而扩大正多胞体大小,使得正多胞体包含变化后的参数可行集,由时不变参数系统约束条件构造扩展系数方程,通过线性规划方法求解前k步扩展系数值,选取最大值作为最终扩展系数.采用扩展系数更新每一步时变参数正多胞体约束条件,求解全部参数的上下界得到包裹参数可行域的最紧致正多胞体.仿真示例说明该方法辨识时变参数的有效性和准确性.

可变多胞体结构的鲁棒模型预测控制

针对一类具有输入输出约束的线性变参数系统,提出了一种可变多胞体结构的多面体不变集鲁棒模型预测控制算法,算法分为在线和离线两个部分。离线算法构建系统的未知但有界误差描述模型,根据状态的变化得到可变参数的多胞体结构,并转化为状态空间模型的多胞体形式,然后采用线性矩阵不等式的优化方式得到一系列离线嵌套多面体不变集。在线算法根据状态变量在嵌套多面体不变集中的位置,结合可变多胞体结构,通过线性插值的优化方式得到系统的实际控制律。给出算法的详细步骤和系统闭环稳定性证明。仿真结果验证了该算法的有效性,表明该算法使系统的闭环响应更为快速和稳定。

线性多胞体微分包含解的通有稳定性

研究了线性多胞体微分包含解的通有稳定性.应用集值分析方法,证明了线性多胞体微分包含关于右端部分及其初始值发生扰动时对应的解具有通有稳定性,即在Baire纲意义下大多数线性多胞体微分包含具有本质解.

基于中心对称多胞体的四旋翼无人机执行器故障检测

本文针对四旋翼无人机姿态控制系统执行器发生的故障,设计未知输入观测器并基于中心对称多胞体实现故障检测。首先,利用泰勒展开对无人机非线性系统模型进行离散化处理,将执行器故障项视为干扰项,利用未知输入观测器来进行干扰解耦;其次,采用中心对称多胞体计算检测的残差阈值,通过比较四旋翼无人机系统产生的执行器故障残差与阈值区间完成故障检测;最后,基于MATLAB仿真平台,验证了所提出的无人机姿态控制执行器系统的故障检测的有效性。

基于多胞体双重滤波的系统状态估计方法

针对未知但有界噪声离散时间状态空间系统,提出一种基于多胞体双重滤波的系统状态估计方法.首先,采用有界误差方法对测量噪声和状态预测过程进行分析,利用正多胞体预测状态集包裹后离散成初始约束条件;然后,根据更新最小边,全对称多胞体经过正多胞体紧致包裹后离散成约束条件,与测量方程约束条件组成3重约束;最后,通过求解线性规划问题得到全部状态的上下界,并获得包裹状态可行集的最紧致正多胞体.仿真示例验证了该方法估计离散状态空间系统状态的有效性和准确性.

基于正多胞体线性规划的滤波故障诊断方法

针对含有未知但有界噪声的线性系统故障诊断问题,提出一种基于正多胞体的滤波故障诊断方法,利用线性规划方程表示递归运算过程中的约束条件,同时在递归过程中更新正多胞体的空间表达式,求取每个参数的不确定区间,并以正多胞体的空间形态描述参数可行集,通过检测滤波器参数正多胞体可行集是否为空,判断系统有无故障.针对不同故障类型设计集员滤波器,当参数正多胞体可行集为空,即系统发生故障时,采用模型匹配的方式实现故障诊断,如果出现故障样本中未包含的故障类型,则将该故障类型添加到故障样本库中.分别给出低维和高维空间的仿真实例,描述正多胞体空间的结构变化情况,给出不同故障状态下的正多胞体空间分析结果.最后通过仿真结果和分析验证了所提出的故障诊断方法的有效性和实用性.

凸正多胞体的自同构群的一个刻画

确定图和各种组合结构的自同构群历来是组合数学中重要且困难的问题.利用图的基本理论和置换群的一些初等结果对全体凸正多胞体的自同构群给出一个新的刻画.

低密度校验码ADMM译码的2种欧几里德投影算法复杂度研究

目的 理清低密度校验(Low-Density Parity-Check, LDPC)码的交替方向乘子(Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM)译码方法中向量到校验多胞体投影操作的复杂度。方法 比较基于割查找的欧几里德投影算法和快速近似欧几里德投影算法2种典型投影算法的投影结果、算法特点、时间复杂度以及基本操作次数。结果与结论快速近似欧几里德投影算法各种操作的次数低于基于割查找的欧几里德投影算法,表明前者的时间复杂度低于后者。

SOX2/DRD2 signaling pathway facilitates astrocytic dedifferentiation in cerebral ischemic mice

Objective:To explore the effects of dopamine receptor D2(DRD2)on astrocytic dedifferentiation based on SOX2-regulated genes in neural stem cells(NSCs)and astrocytes.Methods:Immunofluorescence staining and SOX2-GFP mice were used to examine the lineage differentiation of SOX2-positive cells during the development of cerebral cortex.Primary NSCs/astrocytes culture,ChIP-seq and Western Blot were adopted to analyze and verify the expression of candidate genes.Pharmacological manipulation,neurosphere formation,photochemical ischemia,immunofluorescence staining and behavior tests were adopted to evaluate the effects of activating DRD2 signaling on astrocytic dedifferentiation.Results:Immunofluorescence staining demonstrated the NSC-astrocyte switch of SOX2-expression in the normal development of cerebral cortex.ChIP-seq revealed enrichment of DRD2 signaling by SOX2-bound enhancers in NSCs and SOX2-bound promoters in astrocytes.Western Blot and immunofluorescence staining verified the expression of DRD2 in NSCs and reactive astrocytes.Application of quinagolide hydrocholoride(QH),an agonist of DRD2,significantly promoted astrocytic dedifferentiation both in vitro and in vivo following ischemia.In addition,quinagolide hydrocholoride treatment improved locomotion recovery.Conclusion:Activating DRD2 signaling facilitates astrocytic dedifferentiation and may be used to treat ischemic stroke.

基于Tube不变集的鲁棒模型预测控制

针对具有持续有界扰动的线性变参数系统,设计一种基于Tube不变集的鲁棒模型预测控制算法。离线算法结合系统多胞体模型参数变化的影响,构建系统的Tube不变集。在对应标称模型状态变量的多面体不变集算法基础上,得到系统的多面体状态允许不变集序列。在线算法通过强控制优化得到标称模型系统的控制量,以得到符合实际控制过程的系统控制量,给出本算法的详细步骤和系统稳定性证明。仿真结果验证了本算法的有效性,表明本算法将持续有界扰动对系统的影响限制在Tube不变集中,实现了系统的快速稳定控制。

隐蔽式攻击下的网络控制系统状态区间估计

针对隐蔽式攻击环境下的网络化控制系统研究了状态区间估计问题。根据隐蔽式攻击的生成条件,构建了攻击信号上界和下界的计算方法。基于中心对称多胞体方法,设计了针对离散网络控制系统的中心对称多胞体观测器,同时给出了中心点和生成矩阵的迭代更新公式。为了得到满足性能要求的观测器增益矩阵,构建了以H_(∞)参数表征的优化线性矩阵不等式。用一个仿真算例对所提方法与现有方法进行了对比,结果表明所提方法是有效的,且具有更高的精确性。

随机激励下基于微分包含理论的电力系统低频振荡分析

可再生能源大规模、高密度的接入显著改变了电力系统静/动态特性,对系统建模、仿真、分析和控制带来了挑战。该文针对含不确定性的电力系统稳定性分析问题,引入微分包含理论,建立一种随机激励下电力系统低频振荡分析模型。针对含不确定性的电力系统稳定性问题,采用线性多胞体(polytopic linear differential inclusion,PLDI)微分方法,将包含不确定性的随机激励表征为有限个元素的凸包。基于凸包李雅谱诺夫(Lyapunov)函数法推导多胞体系统稳定判据,并给出强阻尼系统约束条件;进而,基于Hankel范数逼近法,给出一种适用于大规模柔性互联系统的低频振荡分析方法。以简单两机系统、10机39节点系统验证所提出方法及稳定判据。仿真结果表明,该文所提方法能准确地刻画随机激励下的电力系统本质。

线性离散系统的有限频域集员故障检测观测器设计

本文针对线性离散系统,提出了一种新的有限频域执行器故障检测方法.利用中心对称多胞体近似未知扰动边界,本文提出的中心对称多胞体集员故障检测观测器可实时估计残差范围.通过观测零点是否脱离残差生成的中心对称多胞体的范围,判断故障是否发生.为了提高对干扰的鲁棒性和对故障的敏感性,基于P-半径准则和广义KalmanYakubovich-Popov引理,本文给出了故障检测观测器的设计条件,并将其转化为便于求解的矩阵不等式形式.最后,车辆横向动态系统的仿真结果验证了所提方法的有效性.

线性系统传感器故障的区间估计

本文研究了离散时间线性系统传感器故障的区间估计问题.通过将传感器故障视为增广状态,原始系统转化为一个等效的广义系统.基于所得到的广义系统,利用H∞技术设计鲁棒增广状态观测器,从而得到系统传感器故障的估计.然后通过中心对称多胞体分析以实现对故障的区间估计.与已有的方法相比,本文所提出的方法具有更宽松的设计条件,并且可以得到更加准确的故障区间估计.最后,通过一个四容水箱系统的数值仿真验证了所提方法的有效性和优越性.