随机Lur’e时滞网络的指数同步与脉冲控制

本文研究了一类具有不对称耦合和时变时滞随机Lur’e动态网络的全局指数同步问题.为了使网络中的所有Lur’e系统达到同步,文章提出了一种实用的脉冲控制策略,利用平均脉冲间隔概念、Perron-Frobenius定理、比较原理、参数变分法和无参照系统策略,给出了保证网络实现全局指数同步的充分条件.基于脉冲信号既能促进网络群聚行为同时也可能阻碍网络同步这一事实,本文分别讨论了积极脉冲效应和消极脉冲效应作用下网络实现同步的判定方法,同时给出了不同脉冲效应作用下网络的收敛速度.提供了数值仿真证明主要结果和控制策略的有效性.

脉冲控制下基于合作机制的多智能体系统分组一致性研究

针对在脉冲控制下非线性多智能体系统的分组一致性协同控制问题,本文基于复杂系统中智能体间的合作机制,提出了一种新颖的具有领导-跟随网络的分组一致性控制协议.该协议控制智能体仅在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息并更新自己的状态,减少智能体因持续接收邻居信息更新自己状态而造成的网络开销.针对不同组之间智能体的信息交互,该协议具有防止组间干扰的机制,降低了不同组之间的通信干扰,提高系统鲁棒性.此外,本文还介绍了一种适用于非线性系统的方案,增强协议的适应性.基于实现分组一致性条件,构建了多智能体系统的动力学模型,并进行了协议的详细设计和理论推导.最后,通过仿真验证了协议的正确性和有效性.

分布时滞脉冲控制策略的混沌神经网络的同步

提出一个新的分布时滞脉冲控制器,研究具有分布时滞的混沌神经网络的同步。基于新的脉冲时滞不等式,建立混沌神经网络的同步准则。通过数值算例,验证了分布时滞控制的有效性。

功率基准型脉冲序列控制三相逆变器分析

针对宽负载范围工况脉冲序列(PT)控制三相离网逆变器存在输出电压低频振荡问题,提出一种三相离网逆变器功率基准型脉冲序列(PRM-PT)控制技术。针对不同的输出电压和输出功率,PRM-PT控制在不同功率基准的多个高功率脉冲和低功率脉冲中选择合适的控制脉冲对输出电压进行控制,减小不同输出功率时高、低功率脉冲差异,有效抑制了输出电压低频振荡现象。PRM-PT控制器以离散化方式拟合占空比函数,不需要误差放大器及相应补偿网络,具有环路设计简单、控制运算量低的优点。仿真分析和实验结果表明PRM-PT控制相比PT控制输出电压纹波小、动态响应速度更快,有效抑制了输出电压的低频振荡问题。

时滞Lur’e网络的事件触发脉冲自适应同步控制

本文研究了一类带有混合时变时滞Lur’e网络的全局同步及其脉冲自适应控制问题.首先,为实现网络的全局指数同步并有效避免控制器连续控制,设计了一类基于事件触发的脉冲反馈控制器.同时,为获得最优控制强度,针对反馈控制输入设计了一种自适应更新定律并实现脉冲控制与反馈控制的动态平衡.其次,基于推广的比较原理以及参数变分策略,提出了该控制策略下的Lur’e网络实现全局指数同步的充分判定条件,并精确给出了指数同步的收敛速度.最后,通过相应的仿真算例来验证本文提出的控制方案和理论分析的正确性和有效性.

一种内编队卫星脉冲阈值轨道控制方法

针对内编队卫星由于内外卫星受摄差异产生的相对轨道运动,需要进行编队构型维持以避免内外卫星碰撞,提出一种脉冲阈值相对轨道维持方法。该方法设计了一种周期启动式脉冲阈值控制器,根据内外卫星质心的相对位置与距离阈值以及线性化相对轨道运动动力学模型计算施加的脉冲冲量,采用蒙特卡洛方法模拟内外卫星存在状态估计偏差,并在相同条件下对比两种连续控制方法。结果表明该方法在控制精度、燃料消耗和受测量误差影响程度上能取得良好的平衡,能够有效降低状态偏差对燃料消耗带来的不确定性,可应用于内编队卫星长期在轨低燃料消耗的编队构型维持,也可应用于一般编队卫星构型维持与行星伴飞。

基于脉冲控制的四元数网络有限时间同步及应用

研究四元数网络有限时间同步问题.所考虑的网络节点状态、动力学以及耦合矩阵均为四元数结构.通过设计脉冲控制协议,保证耦合网络节点能够在有限时间实现同步,并给出相应的同步驻留时间.最后,给出数值仿真验证控制协议的有效性,并将所得同步结果应用于彩色图像的信息隐藏之中.

欺骗攻击下奇异跳变系统状态感知事件触发H_(∞)-脉冲混杂反馈控制

本文研究了在欺骗攻击下奇异马尔可夫跳变系统的状态感知事件触发H_(∞)-脉冲混杂反馈控制问题。为了进一步权衡控制性能和通信效率,提出了一种可根据当前系统状态自适应地调整事件触发阈值的基于周期采样的模态相关状态感知事件触发机制。基于所提出的事件触发机制,建立了一种模态相关的脉冲混杂反馈控制器。通过构造脉冲时间相关和马尔可夫跳变模态相关的Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函并结合奇异值分解技术,获得了奇异马尔可夫跳变系统在欺骗攻击下的H_(∞)随机容许性准则。在线性矩阵不等式框架下实现了状态感知事件触发器和H_(∞)-脉冲混杂反馈控制器协同设计。直流电机驱动负载的仿真实例验证了本文方法的有效性。

具有双边状态反馈脉冲控制的食饵–捕食者模型的动力分析

为进行害虫的防治,本文在具有Smith增长且具有Beddington-DeAngelis型功能反应的食饵–捕食者系统的基础上加入双边状态反馈脉冲控制,从而得到新的模型,并证明了其双边阶一周期解的存在性。同时,也对所得的理论结果通过数值模拟进行验证。

航天器碰撞规避单脉冲切向控制最优策略

针对在轨航天器采用切向单脉冲喷气规避空间碰撞风险的最优控制策略问题,推导了小偏心率轨道卫星切向控制后的轨道相对原轨道的相对运动方程,分析了空间接近几何关系,给出了满足空间接近距离和交垂线方向距离约束情况下不同控制时刻对应的最小控制量的计算方法和函数曲线,证明了控制量与控制效果的单调关系并讨论了控制时刻对控制效果的敏感性。只要综合测站跟踪情况、卫星工作情况、燃料节省等多种约束确定了控制时刻,即可通过上述控制时刻和控制量函数曲线确定最小的切向控制方向和控制量大小。

正负脉冲电压驱动的电磁螺纹插装阀动态特性分析

提出了一种基于PWM技术的正负脉冲电压控制策略,用于提高锥阀式电磁螺纹插装阀启闭动态响应速度,使其满足数字液压技术的要求。在分析电磁螺纹插装阀结构和工作原理基础上,建立了电磁螺纹插装阀的数学模型,并在AMESim软件中搭建电磁螺纹插装阀及其测试系统的多物理场耦合建模,研究不同正负脉冲电压持续时间条件下电磁螺纹插装阀线圈电流、阀芯位移、电磁力的变化规律,确定了电磁螺纹插装阀响应速度最快时正负脉冲电压控制策略的最优控制参数。利用半实物仿真系统搭建SCV硬件在环测试实验台,对所提正负脉冲控制策略进行验证。实验表明,与常规电压控制策略相比,当正负脉冲电压控制策略中正负脉冲电压持续时间都为10 ms时,电磁螺纹插装阀的开启时间由30 ms缩短到13.5 ms,其关闭时间由139 ms缩短到14 ms。研究结果为电磁螺纹插装阀的高响应化和数字液压技术的发展提供参考。

基于事件触发脉冲控制的具有ROUs和RONs的非线性多智能体系统的领导跟随一致性研究

设计了一个基于Lyapunov函数的事件触发函数,并在此基础上研究了一类具有随机发生不确定性和随机发生非线性的多智能体系统在事件触发脉冲控制策略下的领导跟随一致性。与人为设置脉冲时刻序列的控制方式不同,事件触发脉冲控制策略中脉冲控制时刻的产生依赖于事件触发函数,且当触发条件被满足时才激发脉冲控制,从而减少不必要的控制次数以及系统的资源消耗。基于脉冲微分方程理论、代数图论和Lyapunov稳定性理论,给出了受控多智能体系统实现领导跟随一致性所需要满足的充分性条件,同时证明了Zeno行为可以被排除。最后,通过Matlab实例仿真验证了本文理论结果的有效性。

一种混合滞环控制的LLC控制器应用研究

为优化LLC变换器的瞬态性能、间歇工作特性及轻载效率,提出了一种LLC的混合滞环控制方法及变换器实现方案。在深入分析混合滞环控制原理、对称半桥LLC变换器设计方法的基础上,给出基于混合滞环控制的模拟控制器应用方法及200 W对称半桥LLC变换器的关键参数设计,包括控制器外围电路设计,对称半桥电路设计,驱动电路设计,LLC谐振腔各项参数设计等,并通过实验样机进行详细验证。实验结果表明,所提出的混合滞环控制方法及控制器的应用设计科学可行。

基于脉冲控制的航天器顺光抵近与顺光构型维持

研究对空间目标近距离顺光抵近与顺光构型维持的脉冲控制问题.顺光抵近指航天器保持位置近似位于目标—太阳连线上,对目标实施抵近操作.建立航天器与目标间的近距离相对运动动力学,从几何上定义顺光走廊的概念.通过一种将路径约束转化为点约束的技巧,构建描述顺光抵近过程最优脉冲控制策略的非线性规划(NLP)模型,对模型进行求解获得时间约束下脉冲消耗最小的抵近控制策略.进一步分析目标轨道坐标系下的目标—太阳连线长期变化规律,并提出一种基于控制时刻与控制位置点采样,以及动力学拟合的顺光构型维持脉冲控制方法.数值仿真验证结果表明所提出的顺光抵近与维持控制策略,能够实现航天器在满足顺光走廊约束的前提下完成对目标的顺光抵近与顺光构型维持任务.

事件触发脉冲控制多智能体系统的安全一致

对多智能体系统在欺骗攻击下的均方有界一致性问题进行研究,并在固定时间脉冲控制的基础上结合事件触发控制,设计了一种具有触发时间上界的事件触发脉冲控制方法。利用李雅普诺夫稳定性理论、图论和线性矩阵不等式技巧,得到了多智能体系统的均方有界一致的充分条件,并验证了所提出的事件触发脉冲控制方法可以自动调节脉冲时间间隔,快速达到安全一致。最后,数值仿真结果进一步验证了理论研究结果的有效性。

异构多星编队的脉冲构型保持控制方法

近地轨道的双星编队通常设计具有自稳定性的编队构型参数初值,通过保持编队构型参数形成长期稳定的相对周期运动。针对编队中卫星数量增多产生的相对运动耦合问题,提出了基于Hill坐标和三角函数公式的多星相对运动分析方法。基于SAR载荷测量基线定义,结合多星编队构型参数的相对运动特性,提出了编队构型参数的设计方法,能够实现多星编队的最大有效基线组合。通过分析J_2项摄动和大气阻力摄动的长期影响,研究了异构多星编队的相对运动衍化规律,提出了主从形式的脉冲偏置控制,能够有效保持针对异构多星编队设计的编队构型。通过面质比异构的四星编队控制仿真,验证了脉冲偏置控制形式下异构多星编队构型保持控制方法的有效性。

Lur'e主从系统的二次反馈型脉冲同步控制

本文研究Lur’e主从系统的脉冲同步控制问题.考虑脉冲控制器带有二次反馈的情况,利用多面体凸组合、线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov稳定性理论,设计两种在二次输出反馈型脉冲控制下主从系统同步的新策略.最后,通过数值模拟验证了所得结果的可行性与有效性.

新型磁心材料电抗器的脉冲焊接控制方法

针对新型逆变焊接电源电抗器的小型化、轻量化的发展需求,以及脉冲焊接时电流爬升和下降缓慢、电弧跟随性差等问题,提出使用一种新型磁心材料的电抗器。该电抗器磁心为NS类铁硅铝磁粉心,采用环形结构,根据不同的焊机类型和焊机规格,可以通过叠加环形磁心的个数或改变绕制圈数来满足焊接需求。采用一个新型材料的电抗器可以替代原来串联的一个开环电抗器和一个闭环电抗器,使电抗器体积和质量减小20%,且实现了电抗器磁心物料的统一。使用新型材料电抗器磁心可以提高脉冲焊接电流爬升和下降的响应速度及电弧跟随性,但会导致脉冲峰值电流的稳定性降低,因此又提出了将峰值电压反馈和电流反馈共同作用于脉冲峰值电流稳定阶段的新型脉冲控制算法,从而保证了脉冲焊接的稳定性。

脉冲控制的复值复杂网络的最终有界性

基于脉冲控制的方法,对节点进行动态控制,研究具有分布时滞的非自治复值动态复杂网络。利用Lyapunov方法,得到脉冲控制下系统的有界性和稳定性的判断依据,推广了相关的结果。数值模拟表明了所获结论的有效性。

可变脉冲控制下的多智能体系统固定时间一致性研究

为降低网络节点间的通信成本并提升系统收敛速度,提出基于可变脉冲控制的多智能体系统(MASs)固定时间一致性的双阶控制(TSC)策略。将整个控制周期分为可变脉冲控制阶段和固定时间连续控制阶段,根据实际应用需求动态调整脉冲控制和固定时间控制的时间周期,并且在脉冲时间窗内可随机进行脉冲采样。采用固定时间一致性理论使MASs的一致性时间不依赖于系统的初始条件,引入随机扰动增强TSC策略在实际系统中的可用性,利用Lyapunov函数、代数图论和矩阵分析得到系统达到固定时间一致性的充分条件。通过具有切换拓扑结构的领导-跟随者数值仿真案例验证了理论分析的有效性,并表明TSC策略的收敛时间和通信次数相比于单一可变脉冲控制和单一固定时间连续控制分别减少了0.07 s和6~9。