Hybrid Predictive Control Based on High-Order Differential State Observers and Lyapunov Functions for Switched Nonlinear Systems

In this paper, a hybrid predictive controller is proposed for a class of uncertain switched nonlinear systems based on high-order differential state observers and Lyapunov functions. The main idea is to design an output feedback bounded controller and a predictive controller for each subsystem using high-order differential state observers and Lyapunov functions, to derive a suitable switched law to stabilize the closed-loop subsystem, and to provide an explicitly characterized set of initial conditions. For the whole switched system, based on the high-order differentiator, a suitable switched law is designed to ensure the whole closed-loop’s stability. The simulation results for a chemical process show the validity of the controller proposed in this paper.

基于全驱系统方法的高阶严反馈系统时变输出约束控制

针对输出受不对称时变约束的不确定高阶严反馈系统,提出一种基于全驱系统方法的高阶自适应动态面输出约束控制方法.所研究的高阶严反馈系统,每个子系统都是高阶形式,通过非线性转换函数将原输出约束系统转换为新的无约束系统,从而将原系统输出约束问题转化为新系统输出有界的问题.进一步结合全驱系统方法和自适应动态面控制,直接将每个高阶子系统作为一个整体进行控制器设计,而不需要将其转化为一阶系统形式,有效简化了设计步骤;同时通过引入一系列低通滤波器来获得虚拟控制律的高阶导数,以代替复杂的微分运算.基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统所有信号是一致最终有界的,系统输出在满足约束的条件下能有效跟踪期望的参考信号,且可通过调整参数使得系统跟踪误差收敛到零附近的足够小的邻域内.最后,通过对柔性关节机械臂系统进行仿真,验证了所提出控制方法的有效性.

叠后地震盲反演及其应用

本文提出一种在没有井资料或是井资料不可靠的情况下,仅仅根据地震数据来估计地层波阻抗的方法,即叠后地震盲反演方法。首先基于高阶统计量理论,应用遗传算法直接从地震记录中提取出地震子波;然后基于贝叶斯参数估计理论建立目标函数,并假设似然函数服从高斯分布,待反演的参数服从柯西分布,再用已知点的波阻抗对反演结果进行约束,从而使结果更加准确可靠。模型验证和实际地震资料处理表明,本文提出的方法具有很好的应用效果,在没有井资料参与的情况下得到了地层波阻抗参数。

预测视角下双因子模型与高阶因子模型的一般性模拟比较

高阶因子模型本质上是一种特殊的双因子模型,应用中却常被当做双因子模型的竞争模型。已有研究以满足比例约束的双因子模型(此时等价于一个高阶因子模型)为真实测量模型产生模拟数据,比较了用双因子模型和高阶因子模型作为测量模型的预测效果。本文使用不满足比例约束的双因子模型(此时不与任何高阶因子模型等价)为真实测量模型产生模拟数据进行比较,所得结果与满足比例约束的双因子模型的结果有很大差别,双因子模型结构系数的相对偏差较小、检验力较高,但第Ⅰ类错误率略高。结论是,在比例约束条件成立时可以使用高阶因子模型,否则,从统计角度看,一般情况下使用双因子模型进行预测比较好。

混合高阶全变差正则化的运动模糊图像盲复原

针对运动模糊图像的盲复原,提出一种基于混合高阶全变差正则化的盲复原方法。该方法首先采用shock滤波器从模糊图像中预测出清晰的图像边缘,并用多尺度策略实现对模糊核由粗到细的准确估计;然后根据自然图像边缘的稀疏特性,将全变差模型的保护边缘特性结合高阶全变差克服平滑区域阶梯效应的优势,对图像进行正则化约束,提出新的混合高阶全变差正则化模型;最后,利用分裂布雷格曼迭代策略对提出模型进行最优化求解。实验结果表明,提出的方法能够很好地保护图像边缘细节,同时有效地抑制平滑区域内振铃和阶梯效应的产生,获得高质量的复原图像。与近几年图像盲复原算法相比,其不仅改进了复原图像的主观视觉效果,而且客观上提高了峰值信噪比。

变质量高阶非完整系统广义Mac-Millan方程的准坐标形式

本文建立了准坐标下的变质量高阶非完整系统广义Mac-Millan方程,给出了相应的Nielsen形式,并证明该方程与变质量高阶非完整系统广义方程是等价的,最后讨论了两个特例。

高阶非完整系统的相对论性新型运动微分方程

本文建立基本形式和一种新形式的相对论性万有 D'Alembert 原理,由此导出任意阶非线性非完整约束系统广义坐标和准坐标下的相对论性新型运动微分方程.

事件空间中高阶非完整系统的守恒律

研究事件空间中高阶非完整系统的守恒律 首先给出事件空间中的万有D Alembert原理和引入Dolaptchiew等参数变分及非等参数变分 ;其次基于该原理在无限小群变换下的不变性 ,得到事件空间中高阶非完整系统的守恒律 ;最后举例说明结果的应用 参

高阶非完整系统的Vacco动力学

对于高阶非线性非完整系统,证明了微分运算d和变分运算σ的顺序可以交换。利用这种可交换性和变分原理,得到了高阶非完整系统的Vacco动力学方程而不必对广义虚位移附加任何条件。最后举例说明了这类新方程的应用及与传统非完整力学结果的异同。

规范对称性及其生成元

不藉助于变分原理,给出了高阶微商奇异拉氏量系统的正则方程,导出该系统仅含第一类约束时规范对称生成元的普遍形式,并给出了在广义力学以及乘子规范场论中的应用。

高阶可控力学系统的Mangeron-Deleanu方程

本文建立了高阶可控力学系统的万有Ｄ’Ａ－ｌｅｍｂｅｒｔ原理的Ｍａｎｇｅｒｏｎ－Ｄｅｌｅａｎｕ形式，由此得到了高阶可控力学系统的Ｍａｎｇｅｒｏｎ－Ｄｅｌｅａｎｕ方程。

变质量任意阶非线性非完整系统的相对论性广义Mac-Millan型方程

提出了变质量系统的相对论性万有D’Alembert原理,构造了相对论性广义动能函数,建立了变质量任意阶非线性非完整系统在准坐标下和广义坐标下的相对论性广义Mar-Millan型方程。

高阶可控力学系统的相对论性广义Nielsen方程

建立了可控力学系统的相对论性Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理，由此把Ｎｉｅｌｓｅｎ方程推广到可控力学系统的相对论情况。

X波段雷达图像反演风场光流方法的改进

风是一种重要的海洋环境动力学要素,海洋风场信息可以从X波段雷达海杂波图像中提取。本文从高阶次波的频散关系、贝叶斯方法和求解光流方程的全局平滑约束技术等方面对现有的X波段雷达反演风场的光流方法进行了改进,并利用实测数据对反演结果进行了验证。结果表明,改进方法反演的风向和风速较之原方法的反演结果都有了显著改善,与实测结果符合更好。此外,改进方法的反演结果能够很好地反映近岸风向和风速的整体变化趋势。

变质量任意阶非线性非完整系统的相对论性广义Boltzmann-Hamel型方程

本文根据变质量力学系统的相对论性万有D’Alembert原理,首先建立变质量力学系统的相对论性广义普遍中心方程,构造新型的相对论性广义动力学函数;然后导出变质量任意阶非线性非完整系统的相对论性广义Boltzmann-Hamel型方程。

任意阶非完整力学系统在准坐标下和广义坐标下的相对论性Mac-Millan型方程

本文提出了相对论性的万有 D' Alenbert 原理.构造了相对论性广义动能。推导了任意阶非完整约束的力学系统在准坐标下和广义坐标下的相对论性 Mac-Millan 型方程.以往的 Mac-Millan 方程都是本文的特殊情形.

长周期高精度回归轨道与脉冲轨道控制策略设计

针对长周期回归轨道设计和维持问题,研究了一种基于高阶Poincaré映射的高精度引力场中回归轨道优化设计和控制的通用性半解析方法,其中摄动包含大气阻力、太阳辐射压力和日月三体引力等因素。通过对Poincaré映射进行高阶展开并表示为多项式形式,可精确近似对一个或者多个回归周期内的轨道递推,从而在赤道升交点处施加脉冲推力,实现高精度的回归轨道设计和控制。提出了分别解决严格和宽松2种回归约束下问题的方法,并应用于实际在轨TerraSAR-X、Landsat-8、IRS-P6、SPOT-7和UoSAT-12任务的回归模式。所提方法具有计算效率和精度高的优点,可用于星上自主轨道递推和轨道控制。

一类输入受限非线性系统的有限时间控制

针对一类高阶非匹配不确定非线性系统,结合有限时间Lyapunov稳定性理论,提出了系统在输入受限情况下的一种有限时间稳定控制方案。首先利用加幂积分法,设计镇定系统的有限时间稳定控制器;然后当该控制器的输出超过给定的有界上限输出时,运用Backstepping回馈思路去证明系统在控制器达到饱和后也是有限时间稳定的,从而实现了输入受限问题的分段处理。数学上严格证明了在所提方案的作用下,闭环系统是有限时间稳定的,保证了基于加幂积分法设计的控制器的输出量始终在给定的允许饱和限度内,同时被控系统是有限时间稳定的。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于显著性权重的多曝光融合的单幅雾天图像复原算法

传统暗原色理论的相关算法,在处理雾天图像时会产生颜色的畸变和亮度的损失,针对该情况,该文提出基于权重多曝光融合的单幅雾天图像复原算法。首先通过雾天图像的直方图分析,获取全局大气背景光值的区域。其次构造一种新的Kirsh算子的高阶差分滤波方法,优化透射率图像。最后设计一种基于显著性权重的多曝光图像融合方法,提高处理后图像的视觉效果。该文采用自然图像和合成图像进行实验,与多种算法通过主观和客观评价,表明该文算法比现有的算法有更高的复原效果。

输入约束下高阶智能体均方一致性研究

该文对高阶多智能体系统拓扑结构Markov切换且控制输入受到非凸约束时的均方一致性问题进行了研究。首先,引入了一个非凸约束算子,并且根据多智能体系统中邻居节点信息设计了系统的控制协议;之后,利用非负矩阵的性质,得到了当高阶多智能体系统拓扑结构是Markov切换时,系统能够实现均方一致性的充要条件;最后,通过数值仿真验证了在该控制协议下,系统能够达到均方一致性。