基于模糊控制的永磁同步电机协同控制

多电机协同控制系统中存在变量多、耦合程度高等问题,使得系统的同步误差较大、启动时间久。基于传统自抗扰控制方案,提出用滑模变结构控制策略优化自抗扰控制,提高了单电机的跟踪精度;设计模糊自调整控制方案优化同步误差。在MATLAB/SIMULINK下搭建两台电机交叉耦合控制模型,并与传统固定增益的相邻交叉耦合方案进行对比,结果显示:该方案可以有效提高控制精度,在面对扰动影响时能够快速恢复稳定,且恢复稳定所用时间显著缩短。

SA-PQ-11/CF阳极提高MFC废水处理效果与发电性能

为提高微生物燃料电池(MFC)的废水处理效果和发电性能,制备了一种海藻酸钠(SA)-聚季铵盐-11(PQ-11)/碳毡(CF)阳极(SA-PQ-11/CF),分别以制药废水和糖蜜废水为阳极液,以CF为阴极,构建了MFC系统,采用SEM对阳极表面形貌进行了表征,通过循环伏安(CV)特性和电化学阻抗(EIS)特性、化学需氧量(COD)去除率对其性能进行了考察。结果表明,SA-PQ-11/CF阳极具有较大的比表面积,MFC的溶液电阻和电荷转移电阻得到明显降低。阳极液为制药废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别约为0.22 V和62%,较常规CF阳极的MFC分别提高了100%和130%;阳极液为糖蜜废水时,采用SA-PQ-11/CF阳极的MFC的稳态输出电压和COD去除率分别为0.15 V和43%,分别较采用常规CF阳极的MFC提高了275%和95%。

基于萤火虫优化模糊P&O的微生物燃料电池最大功率点跟踪

针对微生物燃料电池产电量低、输出不稳定等问题,提出一种混合萤火虫优化和模糊改进扰动观测的最大功率点跟踪算法,利用双种群萤火虫算法的全局优化能力和模糊控制的逻辑推理能力产生更精确的控制信号,通过Boost变换器对等效负载进行动态调节。结果表明:基于双种群萤火虫优化-模糊扰动观测的最大功率点跟踪算法能以更快的速度追踪到并稳定在最大功率点,降低了稳态误差,抑制了功率振荡,提高了抗干扰能力,显著改善了微生物燃料电池的产电能力和供电质量。

四翼混沌系统及其Hopf分岔控制

为满足Hopf分岔控制的实际需要和通信保密对复杂混沌系统的需求,设计一个四翼混沌吸引子和基于washout滤波器的分岔控制器.基于Lorenz系统构建新的四翼系统,通过分岔图、李雅普诺夫指数和吸引子仿真分析系统的动力学演化,确定其混沌特性.基于高维Hopf分岔理论分析系统Hopf分岔的存在性,设计了一个基于washout滤波器,由线性项和非线性项组成的Hopf分岔控制器.该控制器在不改变系统平衡点的情况下,可实现系统在预期位置产生Hopf分岔,完成对极限环幅值和稳定性的控制.仿真结果表明,极限环幅值和分岔参数的临界值是可以控制的,验证了控制器的合理性和有效性.该研究拓展了混沌系统Hopf分岔控制的多样性,在通信和图像加密领域有潜在的应用.

新分数阶混沌系统的电路设计和同步控制

针对一个新的仅含一个非线性项的三维分数阶混沌系统,首先通过分析系统的相轨迹图、李雅普诺夫指数谱、功率谱以及庞加莱截面,验证了系统的混沌特性;其次研究了系统平衡点的稳定性以及系统关于分数阶次和参数的分岔图,结果表明系统具有丰富的混沌特性;然后设计出系统的分数阶混沌电路并在软件Multisim中进行模拟实验,实验结果验证了新分数阶混沌系统实现的可能性;最后研究了带有扰动的、不确定参数的分数阶系统的同步问题,设计了基于自适应的滑模控制器、未知扰动和不确定参数的自适应律,实现了在未知扰动上界未知和参数不确定情况下的系统的同步控制.

六翼混沌系统及其同步控制

为提高混沌系统吸引子的复杂程度,并在保密系统的应用中提供理论支撑,本文基于Lorenz系统提出一种新的六翼混沌系统,通过分析吸引子相图、庞加莱截面图、李雅普诺夫指数及功率谱验证了系统的混沌特性,同时,利用自适应控制理论对混沌系统进行同步控制,并通过数值仿真验证了控制器的有效性.

PVA/OPD改性膜对微生物燃料电池性能的影响

为提高微生物燃料电池(MFC)的性能,以聚乙烯醇(PVA)为黏合剂,分别以磷钨酸(PWA)和邻苯二胺(OPD)为改性剂,采用溶液浸渍法制备了PVA/PWA和PVA/OPD改性膜并搭载于MFC系统,以SEM、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)、吸水率表征了膜的性能,并考察膜改性对MFC产电量和化学需氧量(COD)去除率的影响。结果显示,PVA/PWA和PVA/OPD改性膜均能在一定程度上提升MFC性能,但PVA/OPD改性膜效果更佳。PVA/OPD改性膜的吸水率为14.49%,较常规Nafion 117膜(NF)提高了126.05%。采用PVA/OPD改性膜的MFC在测试周期内的产电量为101.75 J,较采用NF时提高了587.50%;对阿莫西林制药废水的COD去除率为66.2%,较采用NF时提高了48.4%。基于PVA/OPD的膜改性方法对提高MFC的产电性能和废水处理效果有显著作用。

具有隐藏吸引子的新四维混沌系统的共存现象及图像加密

提出具有隐藏吸引子的新四维复杂混沌系统,系统在不同初始条件下产生不同类型的吸引子,且存在共存现象。对系统进行复杂度分析,发现该系统复杂度较高;设计图像置乱加密算法,利用隐藏吸引子混沌系统产生的混沌序列对图像进行置乱和扩散,对比发现隐藏型混沌系统的保密性强,并验证了加密算法的可实现性。该系统通过了NIST标准测试中的15项指标,验证系统具有随机性。通过电路设计,证明系统在实际应用中具有可行性。

保守系统的类混沌吸引子共存分析及图像加密

构造新的保守混沌系统在工程应用中具有十分重要的意义.在哈密顿广义系统理论的基础上,提出一个既是能量上又是体积上保守的混沌系统,通过分析发现该系统具有隐藏类混沌吸引子,并且混沌特性较强,具有大范围混沌状态.此外,该系统在哈密顿能量函数中存在正弦函数、余弦函数或正切函数时,分别能够产生无穷多共存类混沌吸引子.由于系统表现出良好的混沌动力学特性,适用于通信保密、图像加密等工程应用领域.最后将该系统应用于图像加密中,通过定性分析和定量分析验证了基于该系统的加密算法具有良好的保密性能.

具有共存吸引子混沌系统的自适应同步控制

在一个三维混沌系统的基础上,通过添加一个非线性反馈控制器,得到一个新的四维混沌系统。通过相图、功率谱、庞加莱截面、李雅普诺夫指数、平衡点等证明了系统的混沌特性,并通过分岔图分析了系统在不同参数下的运动状态。研究发现,该系统具有非常复杂的动力学行为和共存吸引子现象。同时,通过设置不同的初始值和不同的偏移增量,分别证明了系统具有共存吸引子,此结论对混沌保密通信等领域有一定的应用价值。通过0-1测试证明了混沌和周期运动的存在,并通过谱熵(spectral entropy,SE)算法和C0算法讨论了系统的复杂度。最后,设计了自适应同步控制器,仿真结果证明新系统可以在参数不确定的情况下实现同步控制,表明控制器是有效的。

反结构切换混沌系统

通过设计切换函数,将两个互为反结构的子混沌系统联合构成一个新的自动切换混沌系统。针对系统的耗散性、吸引子存在性、平衡点及其稳定性等进行理论分析,并采用Matlab软件绘制切换系统的吸引子相图、功率谱、分岔图、李雅普诺夫指数谱、庞加莱截面图等,证实其混沌特性。最后,基于混沌电路理论设计切换系统的模拟电路,采用Multisim软件运行该电路,并对虚拟示波器生成的吸引子进行实时观测,观测结果与理论分析和数值仿真结果相符,验证了该切换混沌系统的可实现性。

反结构混沌系统及其电路设计

为促进结构简单型混沌系统在工程上的应用,提出了4个互为反结构的,且仅有一个非线性项的混沌系统.通过MATLAB数值仿真,绘制出了新系统的相轨迹图、功率谱图、分岔图、李雅普诺夫指数谱、庞加莱截面图等.结果表明:提出的4个系统是新的混沌系统,且当参数变化时系统的混沌特性更为丰富.基于模拟电路,对新混沌系统进行实际电路验证.使用数字示波器对系统生成的混沌吸引子进行实验观测,其结果与理论分析相吻合,证实了系统的可实现性.

一个新混沌系统分析及其电路实现

提出一个新的三维连续自治混沌系统,为验证其丰富的混沌特性,深入研究系统的动力学性质,对其进行相关的理论分析,使用Matlab软件仿真出系统的相轨迹图、功率谱图、分岔图、李雅普诺夫指数谱、庞加莱截面图等.研究结果表明:提出的系统是一个新的混沌系统,且参数变化时系统的混沌特性更为丰富.利用Multisim软件,选择集成运算放大器、集成模拟乘法器以及电阻、电容等分立元件设计相应的混沌电路,使用数字示波器实时观测系统生成的吸引子,获得了良好的实验结果,且实验结果与理论分析相吻合,证实了系统的可实现性.

具有多稳态和可调数目吸引子共存的混沌系统

由于在混沌系统中,具有多稳态性和可调数目的混沌吸引子在安全通信中有着重要的研究潜力,因此试图建立一个具有多稳态性和可调数目的混沌系统是有意义的.针对此问题,在传统耗散混沌系统的基础上,建立了一个模型较为简单的混沌系统,通过分析系统的动力学特性,验证了随着初始条件的不同,系统在同一相空间中能够产生不同的吸引子共存,进而验证了该系统的多稳态性.在其基础上,将双曲正切函数引入该系统,通过扩展系统平衡点的方法产生吸引子共存,建立了具有可调数目的吸引子的共存,并通过相关理论研究和数值模拟仿真对其进行了验证.最后,基于模型系统进行了模拟电路的实验和验证,表明了该系统能够实现的可能性.

一个新的三维混沌系统的特性分析、电路实现

在混沌应用中,构造更多的混沌系统对保密通信和信息加密具有重要意义.在Lorenz混沌系统的基础上构造一个新的三维非线性混沌系统,对该系统进行基本的动力学分析.采用MATLAB软件进行仿真,绘出新系统的相轨迹图、分岔图、李雅普诺夫指数谱、频谱图、庞加莱截面等.结果表明,新的三维非线性混沌系统,当参数变化时,系统的混沌特性更加丰富.利用电路仿真软件Multisim对新的三维非线性混沌系统进行仿真实验,利用集成运算放大器、乘法器以及电阻、电容等分立元件搭建新的三维非线性混沌系统,采用数字示波器实时观测生成的吸引子,仿真实验结果与理论分析结果完全一致,证实了该系统丰富的混沌特性.

共存吸引子个数可调的混沌系统

运用Silnikov定理构建一个具有共存吸引子且个数可调的混沌系统。首先在经典混沌系统基础上构建一个结构简单的混沌系统,分析系统的动力学特性,验证系统马蹄意义下的混沌特性。在此基础上,将多零点分段函数引入该系统,以扩展系统平衡点的方式来增加系统的不变集,进而建立具有共存吸引子个数可调的混沌系统,由于共存吸引子的复杂性,该系统在保密通信领域具有较好的应用价值。