基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器

针对复杂高阶被控对象控制器设计及参数整定困难问题,提出了一种基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器设计方法。首先将复杂高阶模型近似为含时滞环节的降阶分数阶模型,根据原模型的奈奎斯特曲线特征,结合序列二次规划法,得到降阶近似模型的参数值。在此基础上完成分数阶控制器的结构设计,通过公式推导,给出了最大灵敏度鲁棒性指标与控制器整定参数的新的计算方法,最后结合复合时域性能指标整定控制器参数。仿真结果表明,所设计模型降阶参数求解无需全局寻优,收敛速度快,且降阶模型很好地逼近原系统,设计的鲁棒控制器使原系统具有良好的控制品质。     

高阶加时滞模型的系统频域辨识

针对工业控制系统中带有时滞环节的高阶过程对象,由于设计控制器比较困难,文中采用二阶加纯滞后模型的频域辨识方法,通过采样对象的输入和输出数据,分析其频率响应并确定重要频率段。选取若干个重要频率响应点,利用幅频特性估算出系统模型参数,达到模型降阶目的。MATLAB仿真结果表明,文中方法适用于广泛的高阶时滞对象,并具有较好的准确性和鲁棒性。     

高阶控制系统降阶处理中的增益变化研究

我们在分析和设计高阶控制系统时,常常需要根据主导极点对系统进行降阶处理。本文举例分析了高阶控制系统在恒根轨迹增益和恒开环增益条件下的不同降阶结果,并在Matlab环境下对比研究了降阶前后系统的单位阶跃响应。结果表明:在对高阶系统降阶处理过程中,根轨迹增益会发生相应变化,欲使系统降阶前后具有满意的暂态和稳定性能,降阶时应将系统传递函数统一整理成时间常数形式。     

两维转镜的等效动态控制误差模型辨识

两维转镜的动态控制误差是影响激光制导武器对抗闭环半实物仿真试验精度的重要误差源,建立准确的控制误差模型是系统精度分析的基础。对于转镜的动态控制误差分析建模问题,常采用经典的频域设计法建立控制系统的传递函数来分析其控制误差,建模过程复杂且难以建立准确的模型,提出了一种过程辨识的方法,分析了辨识原理、辨识输入信号设计、模型阶次及模型参数的辨识方法等,在使用行列式比定阶法确定模型阶次的基础上,采用递推最小二乘法建立了转镜的等效动态控制误差模型。然后,根据转镜控制系统指标设计等效正弦信号对该模型进行了验证,结果表明:动态控制误差模型估计输出与实际仿真输出基本相同,估计误差均值为0,最大值仅为13,说明了建模的准确性,同时也为激光制导武器对抗闭环半实物仿真试验系统中其他仿真设备的建模提供了方法支持。     

一种快速实值分解Root-MUSIC方位估计算法

针对基阵输出信号的协方差矩阵具有中心-厄尔米特特性,提出了一种基于实值分解技术的Root-MUSIC算法,并给出了一种降阶快速求根方法,这种降阶算法可以降低求解多项武的次数.实值分解技术极大降低了特征分解时的计算量,可分辨多个高度相关或相干信号源.仿真实验结果证明,与传统算法相比,快速实值分解Root-MUSIC算法具有可以分辨相干信号、计算量小和性能好等优点.     

快速反射镜状态模型构建方法及其控制系统设计

为减少快速反射镜状态空间建模过程中所需的结构参数数量,提出了一种基于系统辨识的状态模型构建方法,采用该方法建立状态模型时只需使用音圈电阻和电感两个结构参数。基于状态模型,设计了一套由降阶观测器、状态反馈、内模和镇定补偿器构成的组合控制系统,利用状态反馈完成对内模和镇定补偿器的设计,通过设计降阶观测器实现对电流和角速度的获取,组合系统可同时实现对输入信号的渐进跟踪和干扰的抑制。在SIMULINK中建立仿真模型,仿真结果显示,不考虑干扰作用时,相较于不完全微分PID(Proportion Integration Differentiation)控制系统,组合系统的调节时间下降了53.6%,超调量上升了131.2%;加入干扰信号后,不完全微分PID控制系统的动稳态性能有明显下降,而组合系统的输出性能基本不受影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于FPGA的高阶高速FIR滤波器设计与实现

提出了一种基于FPGA的高阶高速FIR滤波器的设计与实现方法。通过一个169阶的均方根升余弦滚降滤波器的设计，介绍了如何应用流水线技术来设计高阶高速FIR滤波器，并且对所设计的FIR滤波器性能、资源占用进行了分析。     

互相关Nakagami衰落信道的仿真

无线通信系统实测实验已经证实Nakagami信道模型对实测数据具有很好的拟合性,因此它在理论上已经成为一类具有广泛代表意义的无线信道模型并具有重要的应用价值。整数阶(m为整数)的Nakagami信道模型仿真相对容易实现,而对分数阶(m不为整数)的互相关Nakagami信道仿真的研究较少,缺乏简单有效的方法。本文主要介绍采用信道分解合成技术产生Nakagami信道的基本原理和具体步骤,并给出了部分仿真的结果,证实了该方法的有效性。     

雷达信号处理系统建模方法研究

为解决雷达系统仿真过程中的高阶信号处理系统建模问题,对Levy最小二乘法、脉冲响应法,频域相乘法等进行了分析和实验。实验结果表明,这些方法很难得到准确的高阶雷达信号处理系统模型。为此,提出一种采用频率响应数据建立时域卷积数值模型的方法。仿真和实验结果表明,该方法具有适应性好,实现简单、模型准确等特点,可以大大提高系统仿真的准确性和精度,并可推广到其他高阶系统建模。     

舰载机纵向自动着舰导引系统H∞降阶控制器设计

利用H∞控制理论设计飞机纵向着舰导引系统时，主要问题是控制器阶数过高，机载计算机难以承受。采用基于稳定准则的加性降阶法，设计了某型飞机纵向着舰导引系统H∞降阶控制器。仿真结果表明，所设计的降阶控制器可完全满足着舰系统对抗扰和精确跟踪的要求。     

Digital Simulation Analysis of Biophysical Systems

In the study of biophysical systems, the need for simulation often arises because a system may be better defined by assuming that the simulation model characterizes certain properties of the real system. Techniques of digital simulation and dynamic analogies, which offer much greater possibilities for quantitative analysis and synthesis of complex biological and physical systems, have become important and versatile tools. The advent and development of problem-oriented computer languages have made the simulation analysis a convenient and powerful method of problem solving and design in the diversified fields of biological engineering. Practical guides to the idealization, simplification, formulation, and analysis of biophysical systems, as well as application of computer-simulation models and routines, are discussed.     

飞机进近着陆系统电磁环境建模与仿真

针对进近着陆系统电磁环境逐渐恶化的问题,提出将多种数值计算方法内嵌的模块化设计的电磁环境仿真方法,从模块化仿真模型的建立、模块间的接口及工作流程等方面对进近着陆系统电磁环境仿真做了系统阐述.并利用该方法在Matlab环境下对实际问题进行了仿真分析.研究表明,内嵌了多种数值计算方法的模块化仿真可以实现提前分析和预测复杂的电磁环境对着陆系统性能的影响,对机场的基本设施建设规划具有指导作用.     

Simulation of communication systems

When both a complex system and a complex channel model are encountered, the result is typically a design or analysis problem that cannot be solved using traditional (pencil and paper) mathematical analysis. Computer-aided techniques, which usually involve some level of numerical simulation, can be a very valuable tool in these situations. The purpose of this article is to provide a tutorial review of some of the basic techniques of communication system simulation. The authors consider the basic techniques used to represent signals, generate signals, and model linear systems, nonlinear systems, and time-varying systems within a simulation. They consider the important problem of using a simulation to estimate the performance of a communication system     

基于复杂系统的电磁兼容设计方法可行性分析

目前,电磁兼容(EMC)设计已成为复杂系统设计的一个重要组成部分,电磁兼容设计方法主要有测试分析法、经验分析法和建模仿真法三种。从日益复杂的电磁环境的要求出发,结合高度集成的复杂系统电磁兼容设计的实际困难以及电磁兼容设计人员的具体情况,分析测试分析法、经验分析法和建模仿真法这三种电磁兼容设计方法的可行性,指出三种方法的适用范围和面临的问题,从实用角度提出建立电磁兼容数据库,将电磁兼容测试数据、电磁兼容设计经验和电磁兼容模型全部入库的建议,对提高复杂系统的电磁兼容性具有现实意义。     

激光调制法的热敏探测器时间常数测试系统

为了解决目前热敏探测器时间常数测试中存在的测试不方便,测量误差大的问题,设计了一种新型的热敏探测器时间常数测试系统.它用可调制半导体激光器替代黑体辐射源,通过VC调用MATLAB来实现图形的输出和时间常数的计算.实验结果表明该方法的测量精度很高,并且操作起来简单方便,为热敏探测器的时间常数测试和科研提供了有力的工具.     

强激光设施能源系统电路的容差设计与分析

系统可靠性设计使用电路容差分析技术来保证电路特性获得稳定而可靠的输出，对于稳定性和可靠性要求高的系统进行容差分析尤其必要。能源系统作为惯性约束聚变(ICF)激光装置的重要组成部分，其可靠性直接关系到激光装置的稳定运行。能源系统电路的容差设计与分析，是激光装置可靠性设计分析必不可少的工作项目之一，对提高能源系统的可靠性进而保证整个激光装置的稳定运行具有重要意义。给出了能源系统电路设计图及其规定功能，然后在对容差设计模型进行一般性描述的基础上，利用随机优化设计方法，建立了能源系统电路容差设计随机优化模型，并对模型的设计变量、随机参数、设计准则、约束条件等进行了详细说明，最后给出了计算机仿真方法求解模型的流程及模型的可行解集。     

MATLAB环境下非线性控制系统的建模与仿真

MATLAB软件在许多科学领域中成为计算机辅助设计、算法研究和应用开发的基本工具,在MATLAB/Simulink中对线性定常系统或者简单的非线性控制系统的建模与仿真比较简单方便,但对复杂非线性控制系统的建模与仿真实现困难。提出一种在MATLAB环境下利用m函数实现非线性控制系统的建模与仿真方法,该方法简单直观,维护性较好,具有可移植性。对复杂的非线性控制系统的建模与仿真,该方法可以明显提高仿真的效率。仿真实例验证了该方法的有效性和可行性。     

System level simulation of a micro resonant accelerometer with geometric nonlinear beams

Geometric nonlinear behaviors of micro resonators have attracted extensive attention of MEMS (microelectro-mechanical systems) researchers, and MEMS transducers utilizing these behaviors have been widely researched and used due to the advantages of essentially digital output.Currently, the design of transducers with nonlinear behaviors is mainly performed by numerical method and rarely by system level design method.In this paper, the geometric nonlinear beam structure was modeled and established as a reusable library component by system level modeling and simulation method MuPEN (multi port element network).A resonant accelerometer was constructed and simulated using this model together with MuPEN reusable library.The AC (alternating current) analysis results of MuPEN model agreed well with the results of architect model and the experiment results shown in the existing reference.Therefore, we are convinced that the beam component based on MuPEN method is valid, and MEMS system level design method and related libraries can effectively model and simulate transducers with geometric nonlinear behaviors if appropriate system level components are available.