SAR抗转发式干扰波形设计与优化

为提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统对抗转发式欺骗干扰的性能,提出一种基于非线性调频(non-linear frequency modulation,NLFM)信号的正交波形设计与优化技术,结合自主收发策略来优化波形组,使捷变发射的波形相互正交,从而达到在复杂环境下抑制转发式欺骗干扰的效果。首先,分析SAR系统转发式欺骗干扰的机理、波形捷变发射方法的合理性和有效性,提出利用正交波形设计进行抗干扰的方法;其次,采用S曲线法和分段函数法产生NLFM信号,基于拉格朗日算法,结合遗传算法对NLFM信号的波形组进行了优化设计;最后,通过仿真实验验证了本文方法设计的优化波形组在SAR系统中对抗转发式欺骗干扰的有效性。结果表明:由分段函数法产生NLFM波形后,在合适的干扰转发时延下,采用拉格朗日遗传算法优化NLFM波形的正交性,改善了波形的主瓣宽度和峰值旁瓣比,增强了捷变波形的正交性,提高了波形质量。

可见光通信系统失真信号的无监督还原方法

发光二级管的非线性特性、环境光干扰以及信道噪声等因素会引发可见光通信系统出现非线性失真的现象,导致可见光通信系统的误码率升高。针对该问题,提出一种新的深度神经网络模型,并基于该模型对可见光通信系统的非线性失真符号进行无监督地还原处理。建立了可见光通信系统的数学模型,分析了引起信号出现非线性失真现象的多种因素;利用循环神经网络学习可见光信号序列的短期相关性,利用门控循环单元学习可见光信号序列的长期相关性;采用密集网络学习输入光信号与接收光信号之间的非线性映射关系。仿真结果表明,所提神经网络能有效降低可见光通信系统的误码率,并且在不同调制阶数与不同带宽条件下均实现了较好的效果。

电液伺服系统非线性控制方法研究

电液位置伺服系统由于其控制精度高、响应速度快、输出功率大的特点而被广泛应用于军事和工业生产中,但是伺服阀的压力流量特性、活塞与液压缸之间的摩擦,以及系统中存在的非匹配干扰等都反映出系统是具有强非线性的。文中利用Matlab软件对电液位置伺服系统进行控制和仿真,通过仿真结果比较分析PID控制算法、反步控制算法及反步法和NDOB(非线性干扰观测器)结合的控制方法对于控制这种具有强非线性系统的优劣。通过仿真结果可以看出,反步法与NDOB(Nonlinear Disturbance Observer)结合的控制策略对系统的控制精度要比反步法和PID的控制效果好、精度更高。

风与地震作用下平面索网幕墙系统的动力性能研究

平面索网幕墙被广泛应用于大型公共建筑中,因具有阻尼小、刚度低、非线性强等特点,其在强风与地震作用下易出现索力突变、变形过大、面板损伤等不利现象。建立了索网幕墙系统的精细化数值模型,量化了风、地震作用下相邻主结构对幕墙动力性能的影响,分析了两种灾害共同作用下的索网动力响应及面板、密封胶安全状态,计算了幕墙的风振系数并与规范参考值进行对比。研究结果表明:考虑主结构影响的索网幕墙的频率平均减小了12%,地震作用下中部拉索的峰值位移比为6.5,远大于风致响应,计算索网幕墙的地震响应时不可忽略主结构的影响。两种灾害共同作用时,索网位移的增幅大于索力的增幅,位移响应对外部激励变化更加敏感,且位于幕墙顶部的玻璃面板与密封胶的应力均超过设计强度,应在运维过程中予以重点关注。此外,对索网幕墙风致响应结果进行数理统计,得到了可供工程设计参考的风振系数。

基于ATSMC的破障武器随动系统控制研究

针对电动缸驱动的车载破障武器随动系统控制问题,提出了一种基于指数收敛的干扰观测器和反正切滑模控制器的方法。研究了电动缸传动时系统具有的非线性增益,推导了电动缸机构的变传动比和变负载力矩的公式。为了对随动系统进行位置和速度控制,根据多项式Terminal滑模控制器的思想,采用等效趋近律的方法,设计了反正切Terminal滑模控制器(ATSMC),其具有全局鲁棒性和有限时间可达的能力;为了对系统内部的不确定性和外部扰动进行观测和补偿,设计了一种基于指数收敛的干扰观测器。对控制系统进行仿真,结果表明,ATSMC具有更好的鲁棒性,提高了随动系统控制精度,缩短了响应时间;基于指数收敛的干扰观测器能较好地补偿系统运行中产生的各种扰动,降低了系统稳态误差。

基于改进灰狼算法的非线性摩擦力辨识与补偿方法研究

为减小非线性摩擦力对机床伺服系统运动控制精度的影响,对机床伺服系统摩擦特性进行研究,将改进灰狼算法应用于LuGre摩擦模型参数辨识,通过搭建伺服系统动力学模型进行摩擦前馈补偿仿真,并在三轴数控雕铣机试验平台进一步完成摩擦前馈补偿验证。结果表明:应用基于改进灰狼算法辨识的LuGre摩擦模型前馈补偿方法,在两轴联动圆轨迹运动跟随过程中,低速运动换向时最大跟随误差下降幅度为67.7%,高速运动条件下误差下降幅度为84.0%,有效消除了非线性摩擦在速度换向过程中产生的负面影响,证明该方法在非线性摩擦力辨识方面具有优异的效果,有助于提高机床伺服系统的运动控制精度。

纵摇运动下船用转子-轴承-浮筏气囊耦合系统非线性动力学特性

以纵摇运动作用下转子-轴承-浮筏气囊耦合系统的非线性动力学特性作为研究对象。首先,考虑转子不平衡力、轴承油膜力、浮筏气囊弹性回复力以及船体纵摇运动惯性力等因素,根据Lagrange方程建立转子轴承-浮筏气囊耦合系统的动力学模型。基于数值方法,结合瀑布图、轴心轨迹图及相图、时域和频谱图等对转子-轴承-气囊浮筏耦合系统非线性动力学特性进行分析。结果表明:随着转子转速的增加,纵摇运动下的转子轴承-浮筏气囊耦合系统运动状态从拟周期运动到混沌运动;与不考虑纵摇运动时相比,纵摇运动下转子的振动响应幅值明显增大,同时响应中存在纵摇频率及工频的组合倍频。最后讨论纵摇幅值的变化对于转子轴承-浮筏气囊耦合系统动力学特性的影响。

一类含有有色噪声的鲁棒非线性扩展状态估计

针对含有有色噪声和通信带宽受限的网络化系统,设计了鲁棒非线性扩展状态估计算法。采用测量信息逐差法降低噪声相关性对系统造成的影响,再利用对数量化器进行测量信息处理,克服通信容量限制,创新地将不确定非线性项作为扩展系统的一个状态解决非线性问题,在此基础上设计了一种鲁棒非线性扩展状态估计器。运用Young’s不等式和矩阵分析求解Riccati方程,得到估计器的误差协方差上界,实现增益的实时优化。该估计算法处理非线性系统更加方便,能够克服非线性函数处理时的保守性,且估计性能优异。

一种非线性自适应液压系统控制器设计与研究

针对现有电液伺服系统的非线性、参数不确定导致轨迹跟踪精度低的问题,提出了一种非线性自适应输出反馈控制器。分析了液压系统的非线性模型,为控制器设计提供理论基础。非线性自适应输出反馈控制器包含自适应线性扩展状态观测器(Linear Extended State Observer, LESO)和非线性扰动观测器(Nonlinear Disturbance Observer, NDO),用来估计系统中不可策略状态以及惯性载荷动力学中的失配扰动。实验结果表明,所提出的非线性自适应输出反馈鲁棒控制器可有效解决PI控制器存在的谐振问题。

32APSK-TCM技术在中继卫星通信系统中的应用研究

32APSK(Amplitude Phase Shift Keying,幅相键控)技术与32QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制)技术相比,减少了幅值数目,适合于中继卫星通信系统非线性信道。TCM(Trellis Code Modulation,网格编码调制)技术将信道编码与多元调制相结合,在不增加频谱带宽的条件下,可以降低发射功率,减少能耗,降低对功率放大器技术指标的要求,有利于实现卫星有效载荷的轻型化与小型化。本文将32APSK技术与TCM技术相结合,提出了一种32APSK-TCM技术,详细论述了基于32APSK-TCM技术的星座子集分割方法和星座点选择方法,并对32APSK-TCM技术的性能进行了理论分析。在项目组自研的中继卫星通信系统仿真平台上,对32APSK-TCM技术进行了仿真验证。仿真结果表明:在理想信道条件、I/Q(Inphase/Quadrature,同相/正交)幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功率放大器饱和点、非线性信道条件下,需要的最大误比特率为1E-6时,32APSK-TCM技术的最小信噪比与16APSK调制技术的最小信噪比相比,分别节省了13.29 dB,13.29 dB,14.84 dB,15.54 dB,15.11 dB,15.77 dB,16.37 dB。

动态系统理论视域下“比”字句习得研究

“比”字句是二语习得和二语教学中重要的句式。基于动态系统理论研究发现,“比”字句习得是动态发展过程,存在吸态,同一偏误类型在不同学习阶段反复出现,导致中高级学习者偏误率高。“比”字句的习得过程具有非线性的特点,偏误类型的数量并不是随着学习的深入而减少,而是充满波动和变异。基于研究发现,提出针对“比”字句的教学建议,如增强“比”字句正确形式的语言输入,合理应对习得过程中“吸态”,提高“比”字句的使用频率等。

应用于中继卫星通信系统的16QAM-TCM技术研究

网格编码调制技术可以在不改变信息传输频谱带宽的条件下,改善信噪比,减少发射功率,降低误码率,其实现的方法是分割星座图形成子集,逐步增大星座图中信号点之间的最小欧氏距离。本论文在项目组自研的中继卫星通信系统仿真平台上,仿真了8PSK与16QAM-TCM两种调制技术的解调性能,仿真曲线反映了误比特率需求与所需信噪比之间的关系。仿真结果表明:(1)在理想信道条件、I/Q(Inphase/Quadrature,同相/正交)幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功率放大器饱和点条件下,假设误比特率需求为1E-7,16QAM-TCM技术的信噪比需求与8PSK调制技术的信噪比需求相比,分别可节省8.85 dB、9.04 dB、8.45 dB、10.2 dB、8.5 dB、14.6 dB的信噪比;(2)在非线性信道条件下,当信噪比增大时,8PSK调制技术的误比特率在1E-3数量级附近波动,不再变化;(3)假设需求的误比特率为1E-7,16QAMTCM调制技术非线性信道信噪比仿真值与理想信道信噪比仿真值相比,损失了4.8 dB。

混合可再生能源微电网的集成功率管理和非线性控制

针对可再生能源发电的不确定性和间歇性问题,提出集成功率管理和非线性控制的策略,设计了一种混合光伏/风电/储能电池的微电网系统。该策略采用最大功率点跟踪算法,以最大限度地从每种可再生能源中提取能量。同时,设计了一种滑模控制技术,以提高系统的稳健性并确保有效的能源管理,不受系统扰动、负载波动、辐射和风速变化的影响。该优化框架在交流微电网系统上进行了测试和验证,证明了其有效性。仿真结果表明,该系统能够有效地管理功率流,并保持恒定的直流母线电压和负载电压水平,确保了系统的平稳运行。

奥斯特瓦尔德颜色系统的网格化构建及其应用

为了将奥斯特瓦尔德颜色系统应用到工业设计中,通过对经典奥斯特瓦尔德颜色系统的架构分析,构建了数字化奥斯特瓦尔德色立体及其可视化色谱。首先以色料染色获取红、黄、绿、蓝四个主色,通过二元耦合混色构建基于四主色的连续奥斯特瓦尔德数字化色相环及其混色色谱;以色料染色获取的最高明度的灰和最低明度的灰为基色,基于经典奥斯特瓦尔德八等级明度值的灰度轴,分别构建基于明度值等比、等差、非线性递增三种不同模式下的数字化灰度轴;分别采用等比、等差、非线性递增模式下的灰度轴与色相环中的每个纯色色块以三元耦合混色模式进一步构建数字化奥斯特瓦尔德色立体,并给出了24个等色相面、8个等白度面、8个等黑度面及8个等纯度面共计680个混色色块的颜色值;最后通过编制算法程序,实现了数字化奥斯特瓦尔德色立体的可视化,验证了基于色料染色获取的红黄绿蓝黑白六基色构建奥斯特瓦尔德颜色系统的可行性。

高职英语教师数字胜任力现状、影响因素和个案的复杂动态分析

基于复杂动态系统理论,采用横切面和纵深研究方法,运用统计分析、生长轨迹图和移动极值图技术,描述高职英语教师数字胜任力现状及可视化呈现其发展轨迹。研究发现:高职英语教师数字胜任力整体水平偏低,仅职称与数字胜任力部分指标存在差异性;其发展主要受个人学习因素、地方支持因素、单位环境因素、宏观政策因素影响;数字胜任力发展呈现非线性、动态性和异质性特征。研究结果拓展了复杂动态系统理论的应用边界,提出高职英语教师数字胜任力发展建议,为数字化背景下英语教师专业发展提供启示。

基于EKF的集中式融合估计研究

以一类非线性多传感器动态系统为对象,基于扩展Kalman滤波器(Extend Kalman filter,EKF)介绍三种典型非线性集中式融合算法,并以此为基础研究部分线性动态系统融合理论在非线性系统中的推广与完善.首先,利用EKF的一种信息滤波器形式(Extend information filter,EIF)给出测量值扩维融合、测量值加权融合和顺序滤波融合算法公式,进而研究三种非线性融合算法的估计性能比较以及测量值融合更新次序是否满足可交换性.结果表明:当各传感器的测量特性相同时,集中式测量值扩维和测量值加权融合算法的估计精度功能等价;非线性顺序滤波融合与其他两种融合算法之间不再具备线性多传感器系统中估计功能的完全等价特性;在融合精度不变前提下非线性顺序滤波融合中,各传感器观测更新次序不再完全满足可交换性.4个基于纯方位目标跟踪的数值仿真被用来验证文中所得结论的有效性和正确性.

非线性机械系统分析性稳健设计

提出非线性条件下系统功能需求与结构特征参数、设计参数以及不可控因素之间的关系模型,按照该模型对系统敏感性进行了分析,给出系统敏感性指数Sv2具体的数学表达式。按照稳健设计的基本思想,建立分析性稳健设计的优化模型,根据该优化模型结合TAGUCHI稳健性设计方法对系统稳健性实现的内在本质从理论上做出分析。基于各因素(系统结构特性、设计参数以及不可控因素)对系统稳健性影响程度的分析,提出稳健灵敏性矩阵RS。研究发现,在非线性条件下,系统本身的结构特性、设计参数以及外在的不可控因素与系统敏感性之间存在着直接的函数关系,并且它们均以各自不同的形式影响着系统的稳健性。系统本身的结构特性决定了设计参数对系统功能目标的作用形式,从而对系统功能目标的分布产生影响。设计参数的不同选择对系统稳健性影响的实质在于利用系统的非线性效应,以使设计功能靠近目标值,并使得变异达到最小。如果在合理的结构设计以及适当设计参数的选取仍然达不到系统稳健性要求的条件下,对不可控因素的控制则是一种从源头减小功能目标变动以提高系统稳健性的有效途径。

多项式偏最小二乘法对非线性体系红外谱图的分析

文章利用了一种非线性模型多项式偏最小二乘法(PPLS),结合傅里叶变换红外光谱遥感技术,对大气中的五组分混合体系进行了同时分析。并与偏最小二乘法(PLS)得到的结果进行了比较,PPLS显示出较好的处理非线性数据的能力。尤其是对混合物中的苯和氯仿的预测,均方根预测误差(RMSEP)分别是0.043和0.087,用PLS预测相应的RMSEP为0.402和0.842。PPLS的这一预测精度,可以满足遥感傅里叶变换红外光谱对大气中有毒气体的实时、在线监测的需要。同时PPLS可以用较少的潜变量对变量进行解释,显示出PPLS模型的稳健性和简单化。

基于信息强度的RBF神经网络结构设计研究

在系统研究前馈神经网络的基础上,针对径向基函数(Radial basis function,RBF)网络的结构设计问题,提出一种弹性RBF神经网络结构优化设计方法.利用隐含层神经元的输出信息(Output-information,OI)以及隐含层神经元与输出层神经元间的交互信息(Multi-information,MI)分析网络的连接强度,以此判断增加或删除RBF神经网络隐含层神经元,同时调整神经网络的拓扑结构,有效地解决了RBF神经网络结构设计问题;利用梯度下降的参数修正算法保证了最终RBF网络的精度,实现了神经网络的结构和参数自校正.通过对典型非线性函数的逼近与污水处理过程关键水质参数建模,结果证明了该弹性RBF具有良好的动态特征响应能力和逼近能力,尤其是在训练速度、泛化能力、最终网络结构等方面较之最小资源神经网络(Minimalresourceallocationnetworks,MRAN)、增长修剪RBF神经网络(Generalized growing and pruning RBF,GGAP-RBF)和自组织RBF神经网络(Self-organizing RBF,SORBF)有较大的提高.

电流注入等效替代射频连续波辐照试验技术

为解决现有电流注入技术难以应用于400 MHz以上频段的问题,并提高非线性系统在高场强下辐照和注入的相关性,提出了以对称定向耦合器为注入耦合模块的新型电流注入方法。以典型的天线及射频前端为受试对象,理论分析得到了辐照和注入条件下受试系统的等效电路模型,求出了等效电路的源阻抗,确定了非线性系统中辐照场强与注入电压值之间呈线性关系的条件,总结了电流注入替代连续波辐照的具体试验方法。通过辐照法和注入法的对比试验验证了理论分析的正确性。结果表明:对于匹配互连系统而言,即使受试系统是非线性的,辐照场强与注入电压的关系同样是线性的。对于射频互连系统,该电流注入技术能够准确代替辐照法,试验误差<5%,且应用频率范围可达GHz水平。