最差性能最优通用信号模型稳健波束形成算法

针对空间分布散射信号源的稳健波束形成问题,提出了一种新的通用信号模型稳健波束形成算法,不仅得到了封闭形式的最优加权矢量,而且获得了最优的性能改善.其中分析了与传统对角加载的关系,给出了最优加载量的计算方法,并得出具有最优负加载的解才可以获得最优的性能改善.最后的仿真分析验证了所提出算法的正确性和有效性,而且发现最优加权矢量只取决于给定的接收数据和未知的失配量,与失配约束参数的选择无关,而失配约束参数只是参与最优权计算的辅助参数.

最差性能最优的稳健波束形成算法

基于最差性能最优的稳健波束形成算法可以等价转换成加载样本矩阵求逆(LSMI)算法.提出了一种新的求解方法,准确地计算出Lagrange乘数,给出了LSMI算法中的最优加载量,解决了对角加载技术中加载量估计难题.理论分析和计算机仿真表明,具有最优负加载的LSMI波束形成算法具有最优的性能改善,模约束参数选取得越大,性能改善越接近于最优.

最差性能最优的稳健宽带Capon波束形成算法

针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配的影响,提出了一种基于广义特征值分解的稳健宽带Capon波束形成算法。算法利用空间响应偏差约束实现宽带频率不变波束形成,同时增加期望信号导向矢量的不确定集约束,改善了算法对导向矢量偏差的稳健性,推导出自适应权矢量的两类近似闭式解。仿真结果表明,与现有的稳健宽带波束形成算法相比,算法在改善波束频响一致性的同时,提高了阵列输出信干噪比,对期望信号导向矢量的误差具有很好的稳健性。

基于半正定约束的最差性能最优通用信号模型顽健波束成形算法

针对通用信号模型下的顽健波束形成问题,提出了一种基于半正定约束的最差性能最优顽健自适应波束成形算法,通过对波束成形器进行建模和变换,得到了一种简单的顽健自适应波束成形器的表达式。对波束成形器进行求解,不仅得到了最优权矢量的近似闭式解,而且获得了一定的性能改善,并且该算法具有较低的计算复杂度。仿真结果表明了该算法的有效性和正确性。

基于最差性能最优的水下目标定位方法研究

浅海多途环境下的水下目标定位问题一直以来是研究热点,但大多数现有方法受不精确的海洋环境及信道参数信息的影响,稳健性能严重退化,限制其在实际工程中的进一步应用。针对以上问题,基于射线理论模型,结合最差性能最优自适应波束形成处理器,提出一种稳健的水下目标定位方法,利用最差性能最优(Worst-Case Optimization)和二阶锥规划的概念,有效地克服算法对水下环境参数(海水深度、海底反射系数等)的依赖性,提高算法的稳健性,并通过计算机仿真验证该方法的正确性和有效性。

MIMO雷达迭代最差性能最优鲁棒波束形成算法

针对现有的MIMO雷达波束形成算法在联合导向矢量失配较大情形时,输出信干噪比性能严重下降的问题,本文提出了一种MIMO雷达迭代最差性能最优算法。结合MIMO雷达收发阵元结构,对联合导向矢量失配误差,尤其是方向估计误差进行了理论推导,给出了集中式MIMO雷达方向估计误差的经验取值,并基于此对大不确定集算法的局限性进行了分析。所提算法采用较小的不确定集对误差进行约束,利用权矢量与联合导向矢量对应关系,不断迭代更新期望导向矢量估计值,直至满足设计的终止条件。仿真实验表明,所提方向估计误差经验取值与理论值相吻合,所提算法对联合导向矢量大失配情形具有很强的鲁棒性,且输出信干噪比性能达到最优。

离心–气压系统基于SDRE的最优保性能鲁棒控制

针对离心–气压系统,本文提出基于状态相关黎卡提方程(SDRE)的最优保性能鲁棒控制方案,实现高精度、高稳定性的气压控制.针对气压系统中存在的参数不确定性及参数未知且与状态相关的问题,首先采用自适应参数估计方法对系统未知参数进行估计,保证参数估计误差的快速收敛.基于参数估计的结果,设计了最优保性能鲁棒控制器,该控制器在参数不确定性存在的情况下仍能保证系统性能指标达到一确定的上界.然而,由于新的黎卡提方程是与状态相关的,不易求得解析解,因此,通过泰勒级数法离线逼近SDRE的最优解.所提出的控制方案不但具有较强的鲁棒性,并且具有快速、无超调、易于应用等优点.最后,仿真分析和实验结果也验证了所设计的控制方案可以实现气压范围为1-100 kPa,随动误差低于10 Pa的高精度跟踪控制.

CO_(2)跨临界高温热泵干燥系统优化设计

干燥工艺在工、农业生产中被广泛使用但耗能巨大,通过CO_(2)热泵干燥技术有望降低其能耗并减缓环境问题。文中在CO_(2)跨临界基本热泵干燥系统的基础上,提出CO_(2)跨临界复叠式热泵干燥系统和CO_(2)跨临界双级压缩并联加热热泵干燥系统。并且通过建立热力学模型将其最优性能系数C_(OPh)和单位能耗除湿率R_(SME)与R134a双循环热泵干燥系统进行了比较。研究发现,它们相较于CO_(2)基础系统性能均有提升,尤其是双级并联加热系统,其C_(OPh)与R_(SME)均超过R134a系统。进一步的分析显示,增加蒸发温度、降低气冷器出口温度对CO_(2)跨临界热泵干燥系统的性能提升起到了关键作用。此外,文中也探究了补气系数和干燥出风温度对CO_(2)跨临界热泵干燥系统的影响。研究结果表明:经过优化改进的CO_(2)跨临界热泵干燥在高效节能方面表现出色,展现了替代R134a热泵干燥系统的潜力,同时也为解决干燥工艺高能耗的问题提供了创新性和可行性的解决途径。

基于最优传递性能的2T2R并联机构型综合

为了综合得到具有最优传递性能和大姿态角的一类两移两转(2T2R)并联机构,结合螺旋理论和支链构造法,提出了一种并联机构型综合方法。以2-RPS机构作为基础支链,运用螺旋理论对新增支链的约束类型进行分类,给出了支链构造准则,确保并联机构自由度不变;结合机构运动和力传递特性,利用螺旋理论筛选出具有最优传递性能指标的机构支链,构型综合出具有最优传递性能的2T2R并联机构;最后,对一种新型2-RPS-UPS并联机构进行了运动学分析,借助Matlab求解出了机构工作空间。结果表明,新构型综合的并联机构具有最优传递性能和良好的姿态能力。

基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽波束形成

针对存在指向误差时传统宽带波束形成器性能下降的问题,提出一种基于最差性能最优的稳健宽带恒定束宽自适应波束形成算法.该算法首先利用空间响应变化约束,实现宽带恒定束宽;然后在约束边界上推导最差性能最优方法的等式约束表达式,并利用拉格朗日乘子法求解最优权矢量;最后给出了拉格朗日乘子的取值范围.仿真实验和理论分析表明:该算法在实现恒定束宽的同时具有较高的阵列输出性能和较好的稳健性;另外,该算法的参数选取方法较为简单,避免了传统最差性能最优方法中的广义特征值分解、牛顿迭代及二阶锥规划求解等,计算量较低.

闭式内可逆Atkinson循环最大生态学有效功率性能

建立恒温热源内可逆闭式Atkinson循环模型,以循环的生态学有效功率为目标,对循环性能进行分析和优化,导出生态学有效功率表达式,研究热源温比对循环性能的影响,对比循环在最大生态学有效功率、最大有效功率、最大生态学函数和最大功率条件下的特性。结果表明,生态学有效功率与热效率特性关系为类抛物线形,随着热源温比增大,最大生态学有效功率及其对应的效率增大;生态学有效功率与功率(生态学函数)特性关系为扭叶形。除了最大生态学有效功率点外,对于任一给定生态学有效功率工作点,均对应两个功率(生态学函数)值,实际设计中,应该使热机工作于功率(生态学函数)较大的状态点;生态学有效功率反映出功率与熵产率之间的折衷以及功率与热效率之间的折衷。

内可逆Ericsson循环最大生态学有效功率性能

应用有限时间热力学分析方法,在已有文献建立的内可逆Ericsson循环模型基础上,以生态学有效功率为目标函数,研究循环的性能特性。通过数值计算,分析参数K/lnr_(p)(K是与回热时间系数有关的变量,rp是压力比)和传热系数对生态学有效功率与效率、温比和功率特性关系的影响,并对比循环在最大生态学有效功率、最大功率、最大有效功率和最大生态学函数条件下的性能差异。结果表明:生态学有效功率与温比和效率呈类抛物线型,生态学有效功率与功率呈扭叶型,循环的最大生态学有效功率及其对应的最优温比和功率随K/lnr_(p)增大或传热系数的降低而减小;以生态学有效功率为优化目标时牺牲部分输出功率,提高了效率,降低了熵产率,为实际热机性能优化设计提供一种新的方案。

内可逆卡诺热泵的生态学优化性能

本文导出了内可逆卡诺热泵的供热量、供热率和供热系数的耗散量,以反映热泵供热率π与其耗散φ_cT_Lσ,即热泵熵产率σ、低温热源温度T_L和可逆供热系数φ_c乘积之间最佳折衷的“生态学”性能E=π-φ_cT_Lσ为目标,基于牛顿和线性唯象传热定律,研究内可逆卡诺热泵的优化问题,得到最大E性能时的供热系数界限及相应的供热率和熵产率。

不可逆定常态热机、制冷机与热泵的最优性能

按经典热力学，工作在两恒温热源间的正、反卡诺循环能量满足：“大小相等，方向相反”的原则，而实际热机、制冷机与热泵，由于热阻、摩擦、涡流、热漏等不可逆因素的存在，正、反卡诺循环能量不再满足此原则．为研究两源间不可逆定常态热机、制冷机与热泵的最优性能关系间的内在联系与最佳面积比，采用熵产率分析方法和引进等熵温比指数，提出并证明了功率与效率、制冷率与制冷系数、泵热率与泵热系数最优关系间应遵循的法则．该法则表明，热机、制冷机与热泵的最优性能关系是相互关联的．作为实例，文中求得了四种非线性传热条件下不可逆定常态热机、制冷机与热泵的最优性能与最佳面积比的统一表达式，从而证明了这个法则与等熵温比指数的重要性．

Delta算子不确定系统的最优保性能控制

研究了Delta算子描述下的具有范数有界参数不确定线性系统的最优保性能控制律的设计问题。运用线性矩阵不等式,首先证明了保性能控制律的存在的充分必要条件,然后用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的一个参数化的表示。在此基础上,通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优保性能控制律的设计。最后,用一个例子验证了给出方法的可行性。

变采样网络控制系统的最优保性能控制

研究了一类不确定时延网络控制系统的最优保性能控制问题。针对线性时不变控制对象,控制器和控制对象采用时间-事件驱动,系统成为变采样网络控制系统,考虑在不确定时延小于或者等于一个变采样周期时,基于动态输出反馈对变采样网络控制系统进行建模,利用线性矩阵不等式研究了系统的保性能控制,并设计了保性能控制率和最优保性能控制率,最后给出实例表明在最优保性能控制率的控制下系统稳定。

土-不规则建筑-AMTMD相互作用系统的最优性能研究

使用傅里叶变换,建立了土-不规则建筑-AMTMD相互作用系统的动力方程。AMTMD参数准则定义为:设置AMTMD结构的最大平动和扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化。定义AMTMD有效性准则为:设置AMT-MD结构的最大位移动力放大系数的最小值的最小化与未设置AMTMD结构的最大位移动力放大系数的比值。基于定义的准则,研究不规则建筑标准化偏心系数(NER)、扭转对侧向频率比(TTFR)、土对结构的刚度比(SRSS)和高基比(HBR)对AMTMD最优参数和有效性的影响,为软土地基不规则建筑的地震振动控制设计与实现提供参考。

基于地震模型土-不规则建筑-AMTMD相互作用系统的最优性能

基于地震模型下建立的土-不规则建筑-主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)相互作用系统的动力方程,定义AMTMD的最优参数准则为:设置AMTMD结构的最大平动和扭转角位移动力放大系数的最小值的最小化。定义AMTMD的有效性准则为:设置AMTMD结构的最大位移动力放大系数的最小值的最小化与未设置AMTMD结构的最大位移动力放大系数的比值。基于定义的二个准则,研究不规则建筑标准化偏心系数(NER)、扭转对侧向频率比(TTFR)、土对结构的刚度比(SRSS)和地震卓越频率系数(EDFR)对AMTMD最优频率间隔和有效性的影响,为软土地基不规则建筑的地震振动控制设计与实现提供参考。

四轮转向半挂汽车列车鲁棒最优保性能控制

引入Gim轮胎模型建立四轮转向半挂汽车列车的四自由度非线性动力学模型。考虑轮胎侧偏刚度的不确定性,提出四轮转向半挂汽车列车直接横摆力矩的鲁棒最优保性能控制方案,基于模型追踪控制技术推导了直接横摆力矩的鲁棒最优保性能控制器。借助Matlab/Simulink软件,以建立的非线性动力学模型为平台,对该控制器的有效性进行了验证。仿真结果表明,高速大转向时,与传统二次最优控制相比,四轮转向鲁棒最优保性能控制方案可获得更好的控制效果,可显著提高半挂汽车列车的操纵稳定性。

不可逆四热源吸收式热变换器的最优性能

在恒温内可逆四热源吸收式热变换器循环模型的基础上,建立了线性(牛顿)传热定律下考虑泵热空间向环境的热漏、工质的内部牦散以及工质与外部热源间的热阻损失的不可逆四热源吸收式热变换器循环模型。导出了在总换热面积一定的条件下,循环泵热率和泵热系数的基本优化关系、最大泵热率和相应的泵热系数、最大泵热系数和相应的泵热率以及最佳工质工怍温度和最佳换热面积分配关系。