基于反馈耗散方法的永磁同步电机最大转矩/电流控制

把永磁同步电动机(PMSM)看作一个二端口的能量交换装置,基于能量成形方法和反馈耗散哈密顿理论,实现了永磁同步电机的速度控制.根据最大转矩/电流控制原理确定系统的期望平衡点,针对负载转矩已知和未知2种情况分别设计了速度反馈控制器,并分析了系统的稳定性.仿真和实验结果表明,所设计的控制器具有良好的鲁棒性和快速响应性,是有效的.

耦合非线性Schrdinger系统的多辛差分格式

近年来,Bridges等人在Hamiltonian力学意义下,直接把有限维Hamiltonian系统推广到无穷维,通过引入新的函数坐标,使得偏微分方程在时间和空间的各个方向上都有各自不同的有限维辛结构,这样原偏微分方程就由各个有限维辛结构以及右端的梯度函数决定,称这样的方程为多辛Hamiltonian系统.多辛Hamiltonian系统满足多辛守恒定律,满足多辛Hamiltonian系统的多辛守恒律的离散算法称为多辛算法.以耦合非线性Schr dinger方程为例,研究无穷维Hamiltonian系统的多辛算法,验证了两孤立子碰撞后会发生相互通过、反射及融合现象.

哈密尔顿系统的无源性控制设计

无源性控制(PBC)是非线性控制的一个新的方向。不过对无源性控制一般都是定性的讨论。本文给出了一种与无源性控制结合的定量化方法。为求解无源性控制中的偏微分方程,需要先将非线性系统的数学模型转化成Ham ilton模型。文中以一个磁悬浮系统的无源性控制为例,说明了这个Ham ilton系统偏微分方程的求解方法,并给出了无源性控制律。本文的方法为非线性控制提供了一个实用的设计工具。

状态空间控制理论与计算中的几个问题——分析结构力学的观点

应用近年来发展的分析结构力学理论及保持哈密顿体系结构特征的精细积分算法,可以精确高效地求解最优控制和H∞控制中的系统设计和仿真问题。文中介绍了分析结构力学的基本内容、线性定常系统最优控制和H∞控制问题的求解以及输出反馈控制问题的变分原理和分离性原理。在此基础上,进一步介绍了非线性系统、时变线性系统、时滞系统、输入饱和系统的最优控制及分散H∞控制等方面的理论与计算问题。本文主要内容取材于作者最近完成的《状态空间控制理论与计算》一书,文中所讨论的问题都可以在基于精细积分的控制系统设计程序库(PIM-CSD)基础上求解。

三相电流型PWM整流器的能量成型控制

为了提高电流型PWM整流器网侧功率因数和系统抗干扰能力,提出了采用互联和阻尼分配无源控制方案设计系统控制器的新型控制策略。根据能量成型和端口受控哈密顿控制原理,建立了电流型PWM整流器的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,根据系统控制器的设计目标,求取了期望稳定平衡点。通过配置与系统结构兼容的能量函数,在期望稳定平衡点处设计了镇定的控制器,实现了电流型PWM整流器单位功率因数运行、直流电流快速达到期望值并稳定运行于平衡点的控制目标,仿真结果证明了该方案的可行性。

辛几何形态下不同边界条件的薄板解析解

利用平面弹性与板弯曲的相似性理论,用直接法研究辛几何形态下的薄板弯曲问题。当薄板对边边界条件形式不同时,将其进行降阶形成对偶方程组,再利用分离变量法把问题转化为本征值问题求解。通过本征函数、辛正交关系、展开求解等手段得到了薄板的解析解。算例表明辛求解的有效性与快速收敛性。

哈密顿体系下求解矩形域Stokes流的端部效应研究

对哈密顿体系下求解矩形域Stokes流的端部效应进行了研究.建立了Stokes流哈密顿对偶方程,获得了反对称问题的非零本征值及其本征解.将对偶方程的解由非零本征值本征解展开,在由端部边界条件导出展开式求解系数的基础上,计算分析了端部效应的衰减规律及其相互作用机理,全面考察了端部边界的误差大小.端部切向驱动所导致的矩形域内流动速度的变化呈逐步衰减趋势;展开式叠加项数越多,满足速度边界的精度越高;深宽比越小,上、下端部的互相干扰越大,端部速度误差也越大;同向驱动时的端部误差大于反向驱动时的误差.

多辛Preissman格式及其应用

主要讨论了用于求解多辛哈密尔顿系统的多辛Preissman格式及其简单应用.根据多辛格式必须满足离散的多辛守恒律的基本思想,从Runge-Kutta方法入手,推导出其为多辛格式的充分条件,进而得到了多辛的中点格式,同时举例说明的它在偏微分方程数值求解中的应用.

保守型Lotka-Volterra系统的Hamilton结构与周期解

利用广义Hamilton系统理论研究了保守型Lotka-Volterra系统的周期解及其他相关动力学性质;举例说明了系统在一定参数条件下的周期解结构.

Hamilton体系下海底悬跨管道动力特性分析

鉴于海底油气管道的悬跨易引发管道不稳定性、疲劳破坏等问题,影响管道运行安全,对复杂载荷联合作用下海底悬跨管道的结构动力特性进行研究.首先建立海底悬跨管道的非线性动力方程,引入对偶变量将方程转化为Hamilton体系下的辛对偶正则方程组.然后运用精细积分法求解方程组,讨论不同内流流速、压强、材料阻尼等参数对海底悬跨管道动力响应特性的影响.计算结果表明涡激振动中主振动为横向振动,振动响应幅值随内流速度、压强和轴向力的增加而增大,而材料黏弹性系数对振幅的影响不大.

强度有关的多光子Jaynes-Cummings模型的精确解

基于强度有关的多光子Jaynes Cummings模型SU(2)群结构,用代数方法求得该模型的时间演化算符,并在一个子空间中求得该系统的一个特解和相应的通解.其余空间的解按同样的方法直接得到.最后,讨论了该方法的优点.

铁摩辛柯梁弯曲问题的对偶求解体系

从能量变分原理出发,由勒让德变换引入对偶变量,导出了Timoshenko梁弯曲问题的哈密顿对偶求解体系,将梁的控制微分方程转化为哈密顿对偶方程,为借鉴现代控制理论的方法求解Timoshenko梁弯曲问题建立了理论基础。

饱和哈密顿控制系统可镇定性分析(英文)

研究了一类具有饱和的耗散哈密顿控制系统的有限增益可镇定性问题。在一定条件下运用静态输出反馈使得系统达到全局渐近稳定。另外,针对哈密顿系统中的非线性函数提出进一步的演变条件,利用相同的反馈律使得闭环系统达到有限增益L2镇定,同时获得有限增益的估计值。仿真结果验证了所提结论的有效性。

一类三次Hamiltonian系统Abelian积分的零点个数估计

利用Picard-Fuchs方程法研究如下扰动Hamiltonian系统{x=y+εf(x,y),y=-x-x^3+εg(x,y),其中0<|ε|■1,f(x,y)和g(x,y)是关于x和y的n次多项式。得到相应Abelian积分I(h)=∮_(Γh)g(x+y)dx-f(x,y)dy在开区间(0,+∞)上零点个数B(n)≤3[n-1/2],其中Γ_h是代数曲线H(x,y)=1/2y^2+1/2x^2+1/4x^4=h,h∈(0,+∞)所定义的卵形线。

磁悬浮系统的哈密顿建模和无源控制

针对磁悬浮系统非线性特点,采用端口受控哈密顿系统理论与无源性控制原理研究磁悬浮系统的建模和控制。将磁悬浮看作能量变换装置,从能量平衡角度推导出单自由度磁悬浮系统的端口受控哈密顿模型。在哈密顿结构基础上,引入结构互联和阻尼配置,给出闭环系统期望的哈密顿函数,设计了磁悬浮系统的无源控制器。设计中直接采用哈密顿函数作为存贮函数,保证了数学严密性,且使系统在满足无源性的条件下达到要求的性能,具有明确的物理意义。仿真结果表明,系统能够快速响应,并且对负载的变化具有很强的抗干扰性能。

基于结构保留模型的静止无功补偿器鲁棒非线性控制

采用Hamilton函数方法研究了静止无功补偿器(SVC)的鲁棒非线性控制问题。首先基于系统网络结构特点,建立了包含SVC、恒功率负荷和有界外部扰动的电力系统的结构保留不确定非线性控制数学模型,然后通过坐标变换和预置状态反馈控制完成了系统的耗散Hamilton实现。最后,基于该耗散实现设计了鲁棒控制器,并分析了闭环系统的渐近稳定性。由于充分利用了系统的内在耗散结构特性,所设计的鲁棒控制器物理意义明确,易于实现。与常规PID控制器的仿真比较表明,该鲁棒控制器作用下系统的超调量小、响应速度快,能有效抑制外部干扰对系统暂态稳定性的影响,有效提高了系统的动态性能。

矩形箱梁约束扭转分析的精细积分法

在薄壁杆件结构约束扭转的一致性理论前提下,以断面的扭角φ(z),翘曲θ(z)为基本未知函数,引入相应的对偶变量,建立了矩形箱梁约束扭转问题的哈密顿对偶求解体系,导出了问题的控制方程(哈密顿正则方程)。方程中的系统矩阵具有辛矩阵的特性,能方便地通过精细积分法求出高精度数值解。该方法是哈密顿力学在薄壁杆件结构约束扭转分析中的应用,数学推导简单,且有成熟高效的数值算法,思路清晰、精度高、易于接受,对问题的求解提供了新的思路。

具有变号位势的二阶Hamilton系统周期解的存在性定理

Hamilton系统是动力系统的特例,Hamilton系统的研究对气体力学、流体力学、相对论力学和核物理等学科起着重要作用.研究具有变号位势的非自治二阶Hamilton系统ü(t)+b(t)▽(u(t))=0,a.e.t∈[0,T]在满足边界条件u(0)-u(T)=u(0)-u(T)=0下周期解的存在性,其中,T>0,b∈C(0,T;R)满足b■0,∫T0b(t)dt=0并且V∈C1(RN,R).利用Rabinowitz的广义山路引理,证明了系统至少存在一个非平凡的解,推广了一些文献的结论.

非自治共振二阶离散Hamilton系统的周期解

研究了非自治二阶离散Hamilton系统周期解的存在性问题。在非线性项是次线性增长时,将这类Hamil-ton系统的周期解转化为定义在一个适当空间上泛函的临界点,然后利用临界点理论建立了此类系统周期解的存在性结果。

2-自由度强非线性振动系统的参数识别

提出了非线性多自由度系统的一种新的参数识别方法,研究了二次非线性的2-自由度系统.基于保守系统存在能量积分的特点,由系统的运动微分方程导出了哈密尔顿函数,并用它作为参数识别的数学模型.利用系统自由振荡条件下相坐标测量值集合对系统的哈密尔顿函数进行拟合,并用最小二乘法进行参数识别.不管系统非线性度的强弱如何,只要系统是保守的,这种方法就有效.