基于传播子技术的辛FDTD方法

数值求解三维时域Maxwell方程的过程中,保持方程的内在结构显得尤为重要.利用Hamilton 函数的变分形式,首次将Maxwell方程表述为Hamilton正则方程形式.在时间方向上,借助辛传播子技术对方程进行离散以保持方程的内在结构;在空间方向上,采用四阶精度的有限差分格式对三维旋度算符进行差分离散,建立了求解Maxwell方程的辛时域有限差分(S-FDTD)方法.对S-FDTD方法的稳定性及数值色散性进行了系统的探讨,数值结果表明该方法的正确性及高精度性.     

辛FDTD算法

利用Hamilton函数的变分形式,将Maxwell方程表述为Hamilton正则方程形式.利用辛传播子技术结合高阶差分格式对方程进行离散以保持方程的内在结构,建立了求解Maxwell方程的辛时域有限差分(SFDTD)算法.对SFDTD算法的稳定性及数值色散性进行了探讨,并将辛SFDTD算法应用于时域电磁散射计算中,数值结果表明该方法的正确性及高精度性.     

基于磁耦合谐振的无线能量传输系统

针对目前电磁感应无线能量传输方式有效传输距离近、传输效率低等问题,为实现小口径武器系统的无线能量与信息的同步、快速、高效传输,基于电磁耦合谐振理论,提出了一种三线圈磁耦合谐振自适应能量传输系统。利用磁耦合谐振互感模型,对能量传输系统三线圈拓扑电路进行了分析,并讨论了整个系统的传输功率、传输效率与线圈谐振频率、耦合系数之间的相互关系。基于锁相环优化控制理论,提出了传输系统自适应谐振最大功率控制策略,对储能电容接收功率和充电时间进行了优化。静态实验结果表明,利用上述理论设计的三线圈磁耦合谐振能量传输系统,性能可满足耦合距离20 mm、相对运动速度2.5 m/s及铁磁环境下能量的传输,这种新颖的传输系统可为新一代武器系统的信息交联设计提供一定的理论和技术支持。     

拖挂式移动机器人非连续反馈镇定控制

针对拖挂式移动机器人的反馈镇定问题提出一种非连续控制方法。首先利用坐标变换和输入变换将系统变为链式系统,进而利用σ过程分析,将链式系统转换为一个线性子系统,利用极点配置设计线性子系统的渐近稳定控制律。对所提出的反馈控制律的稳定性进行了证明。仿真结果表明所提出的控制方法能够控制拖挂式移动机器人的位形以指数收敛速率稳定在系统原点。由于σ过程是一种非连续状态变换方式,系统的反馈控制律是非连续的,与Brockett定理中关于非完整系统的反馈镇定问题不存在连续时不变的控制方法的结论是一致的。     

常微分方程数值解法在动力天文中的应用

在动力天文中,利用常微数值解法求解运动方程时,通常会出现两个问题——解的定性性质受到歪曲和轨道沿迹误差的严重累积。本文将介绍利用运动本身的一些力学性质作为控制条件,能够有效地解决这些问题,特别是对Hamiltom系统,采用保持辛结构的差分格式——半积分器(Symplectic Imtegrators),有它独特的优点,而且可以将相应的差分格式稍作修改,就可用于小耗散系统,这对动力天文而言也是很重要的。     

热工流体网络的实时仿真模型及其算法

本文以电站热力系统中热工流体网络为例,在网络的节点压力方程的基础上,建立了单相可压缩热工流体网络的数学模型。同时采用了隐式欧拉积分算法,使用了稀疏矩阵的双因子分解方法及准优化模拟定序技术,从而使网络系统的计算能够节省存储单元、缩短计算时间,达到了实时仿真的要求。由于电站中存在着许多热工流体网络系统,如风烟系统,给水系统,凝结水系统,主蒸汽系统,再热汽系统,轴封系统,油系统和冷却水系统等。各子系统的网络结构是不一样的。而同一子系统在不同电站中的网络结构可能也不相同。本文采用了网络矩阵算法和模块化建模方法,通用性强,能适用于任意拓扑结构的流体网络计算。     

一类非线性切换系统观测器设计的新方法

针对一类切换规则为时间依赖型的Lipschitz非线性切换系统,采用驻留时间方法研究了状态观测器设计问题.该切换系统同时含有可观测子系统与不可观测子系统,通过构造合适的Lyapunov函数,并利用矩阵不等式技术得到了保证状态观测器状态估计误差收敛的条件.并给出了观测器设计步骤.进一步,通过矩阵变换将观测器增益求解转化为LMI形式.最后给出了仿真算例说明了该设计方法的有效性.     

实时控制计算微分代数系统的代数约束算法

本文结合实际的航天工程背景，针对飞行器轨道约束实时控制模型问题进行了算法研究。首先分析了ＢＤＦ方法用于飞行器轨道约束实时控制模型问题时的缺陷，其后针对实际问题的特点构造了具有三阶收敛的代数约束算法，分析了该算法的数值稳定性，并对潜地式弹道约束实时控制问题及指标（ｉｎｄｅｘ）为２的单摆模型问题进行了实际仿真计算，理论分析以及数值结果表明代数约束算法对指标为２的半显式微分代数系统的实时控制计算是非常有效的。     

基于高阶辛算法求解Maxwell方程

为克服标准时域有限差分(FDTD)方法的缺陷,引入一种新的数值计算方法———高阶辛算法求解Maxwell方程,即在时间上用高阶辛差分格式离散,空间分别采用二阶及四阶精度的差分格式离散。系统地分析了高阶辛算法的稳定性及数值色散性,通过理论上的分析及数值计算表明,在空间采用相同的二阶精度的差分离散格式时,高阶辛算法的稳定性与FDTD法相当;四阶辛算法结合四阶精度的空间差分格式较FDTD法具有更为优越的数值色散性———各向同性。结合二维TMz波的数值计算结果表明,高阶辛算法较FDTD法有着更强的计算优势。     

一类非线性系统的终端滑模分解控制

针对一类非线性系统的稳定控制问题,提出了一种终端滑模分解控制器的设计方法.首先将整个系统分解成两个二阶子系统,设计两个子系统各自的终端滑模面;然后将一个子系统的控制目标嵌入到另一个子系统的控制目标中,用一个控制量使两个子系统在有限时间内收敛至平衡点.该方法对于维数较高系统的控制具有较大意义,可简化设计.倒立摆的仿真结果验证了该方法的有效性.     

New trajectory linearization control for nonlinear systems undergoing harmonic disturbance

This paper presents a new trajectory linearization control scheme for a class of nonlinear systems subject to harmonic disturbance. It is supposed that the frequency of the disturbance is known, but the amplitude and the phase axe unknown. A disturbance observer dynamics is constructed to estimate the harmonic disturbance,and then the estimation is used to implement a compensation control law to cancel the disturbance. By Lyapunov's direct method, a rigorous pool shows that the composite error of the closed-loop system can approach zero exponen-tially. Finally, the proposed method is illustrated by the application to control of an inverted pendulum. Compared with two existing methods, the proposed method demonstrates better performance in tracking error and response time.     

推广匹配非线性系统变结构鲁棒自适应控制

对于一类不确定非线性系统 ,利用推广匹配条件对系统进行反馈线性化 ,将系统变换成一个具有n-2个积分链和两个含有未知参数和不确定项的方程的非线性系统。在利用极点配置法给出鲁棒自适应滑动模态超平面设计的基础上 ,提出了变结构鲁棒自适应控制律的设计方法 ,并将所提出的设计方法应用于下摆加驱动电机系统的控制律。经仿真研究表明 ,控制效果令人满意。     

基于Simulink的小车-倒摆模糊自适应控制系统设计与仿真

运用动力学原理建立了小车—倒摆的仿真模型，并以对象输入输出的测试数据为依据，讨论了Takagi—Sugeno模糊模型的参数辨识，提出了模糊逆模型控制方案，基于此借助Matlab的Simulink设计了小车—倒摆的动态模型及其模糊自适应控制系统。仿真结果证明了本文采用的控制策略的有效性。     

一种简单的模糊鲁棒二次稳定控制器设计

研究非线性系统的稳定控制问题，采用模糊动态模型方法，并将全局模糊系统模型表示成不确定系统形式。在满足匹配条件下，采用一种简单的鲁棒二次稳定控制器设计方法，设计出便模糊系统全局渐近稳定的控制器。避免了并行分配补偿法中求解公共矩阵P的困难。一级倒立摆的模糊控制器设计实例，证明了方案的简洁有效。     

基于计算机仿真的控制系统新型稳定性判据

在分析Lyapunov稳定性理论局限性的基础上,提出了一种新型的基于计算机仿真的非线性定常控制系统稳定性分析方法,规范和简化了Lyapunov函数的选择办法,扩展了Lyapunov稳定性理论.将Lyapunov稳定性判据第二法(即直接法)中的有关局部稳定性的充分条件扩展成为充分必要条件.给出了该方法的理论证明,并且将该方法成功地在MATLAB环境下应用于单级倒立摆模糊控制系统的稳定性分析.实验结果证明该方法是有效的.     

Design and implementation of 2DOF spherical inverted pendulum

1.INTRODUCTION Theinvertedpendulumsystemisaclassicalbench markfortheeducationandresearchintheautomation andmechanicalengineeringfield.Manyeducatorsfo cusontheinvertedpendulumcontrolsystembecause theexperimentsexhibittheadvantageandvalidityof moderncontroltheoryveryintuitively.Researchers alsohopetoverifynewalgorithmsonthesystem. Thebasicobjectiveoftheinverted pendulumsystem iskeepingthebalanceofthependulumatthe‘invert ed’status[1～3].Wehavecomparedtheperformance ofthreemoderncontrolm…     

Ant colony optimization algorithm and its application to Neuro-Fuzzy controller design

An adaptive ant colony algorithm is proposed based on dynamically adjusting the strategy of updating trail information.The algorithm can keep good balance between accelerating convergence and averting precocity and stagnation.The results of function optimization show that the algorithm has good searching ability and high convergence speed.The algorithm is employed to design a neuro-fuzzy controller for real-time control of an inverted pendulum.In order to avoid the combinatorial explosion of fuzzy.rules due to multivariable inputs,a state variable synthesis scheme is emploved to reduce the number of fuzzy rules greatly.The simulation results show that the designed controller can control the inverted pendulum successfully.     

基于链系统方法的甲醇合成过程控制及其仿真

通过对甲醇合成机理的分析,以甲醇合成回路经济效益最大,单位甲醇能耗最低为控制目标,引入链系统控制方法,找到影响甲醇单耗和产量的主要因素,建立了由产量和能耗两条主要因果链组成的互相关联的甲醇合成过程链系统模型.设计了甲醇合成过程的链预估算法和链控制系统,仿真结果显示基于链系统模型和链预估算法的甲醇合成过程链控制系统具有良好的稳定性和抗干扰能力.     

非线性系统基于T-S模型的$H_\infty$控制

将非线性系统用 T-S模糊动态模型描述 ,并将全局模糊系统模型表示成不确定系统形式 .采用鲁棒 $H_\infty$ 控制策略 ,设计出使全局模糊系统模型渐近稳定的控制器 ,并以一级倒立摆的模糊控制器设计实例 ,证明了方案的简洁有效.