附加非线性粘滞阻尼器的非线性滞回系统的等效线性化

以附加非线性粘滞阻尼器的单自由度非线性滞回系统为对象,建立其地震下位移响应计算的等效线性化方法。非线性主体结构等效为线性弹簧单元与线性粘滞单元构成的Kelvin模型;非线性粘滞附加体系分两步等效:1)等效为Maxwell模型表示的线性粘滞附加体系;2)将线性粘滞附加体系等效为线性粘滞Kelvin模型。附加体系的两种等效模型与主体结构组合得到结构系统的两种等效模型(模型A和模型B)。基于稳态响应推导了两种等效模型各单元的参数表达式,通过共振曲线比较了两种等价模型的精度。对48种具有不同周期、支撑刚度比和速度指数的结构系统,考虑3种延性系数,输入8条地震波,实施共计1 152种工况的弹塑性时程分析,根据时程分析结果对基于稳态响应的等价阻尼比进行修正。修正后的等价参数可有效地用于预测原非线性结构系统的地震位移响应。     

参数不确定下的反馈控制混沌同步

为实现参数不确定情况下的混沌同步,提出了一种基于参数辨识的反馈控制混沌同步方法．采用参数自适应控制策略对系统中的不确定参数进行辨识,并设计了线性反馈控制器,实现了参数不确定情况下的线性反馈混沌同步．进一步对线性反馈控制器参数采用自适应改进控制,简化了同步收敛条件的计算、同时,针对线性反馈控制非单调同步的局限性,设计了非线性反馈控制器,实现了性能良好的非线性反馈混沌同步、最后,通过对Lorenz系统的仿真结果验证了方法的有效性．分析表明,该同步方法能够有效地解决工程实际中出现的参数不确定下的混沌同步问题,具有一定的实用性．     

基于圆判据的超空化航行器状态反馈控制研究

超空化航行器由于航行过程中大部分被空泡包裹,必然面临着航行器与空泡剧烈非线性滑行力带来的稳定控制困难.适当设计的线性控制律一般可得到航行器高频有限振幅振荡运动或阻尼振荡运动的控制结果;而在反馈中引入非线性,虽控制结果理想,但要求对滑行力精确可知,这在实际情况下很难做到.针对以上问题,文章以Dzielski提出的超空化航行器模型为研究对象,基于圆判据定理通过线性状态反馈方法,使航行器系统对所有非线性滑行力特性达到全局绝对稳定.文中首先对原模型进行变换和局部抽取,使之适用于圆判据定理的应用条件;接着给出了通过极点配置方法构建线性状态反馈控制律而达到系统绝对稳定的条件;最后结合系统参数,分析了系统局部和全局绝对稳定情况下稳定域的估计,并给出了仿真验证.     

仿射非线性系统的一种新的反馈控制方法

研究仿射非线性系统的状态反馈和动态输出反馈控制器设计问题.借助于微分中值定理（DMVT）,将仿射非线性系统转化为线性变参数（LPV）系统,并利用凸性和线性矩阵不等式（LMIs）的方法,提出一个充分条件,得到状态反馈和输出反馈控制器.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是全局渐近稳定的.     

一种考虑摩擦力影响的伺服系统模型辨识方法

针对在建立伺服系统模型时因忽略摩擦力影响而不能进一步提高系统精度,以及考虑摩擦力影响时的模型较复杂,不适合工程应用等问题,将摩擦力作为系统的非线性反馈,提出了一种对伺服线性部分和非线性部分分别辨识的方法。基于2个非过零脉冲速度方波的系统响应特性,得到2组各自的输入和输出差异方波信号,并以此作为信号估计线性模型的参数,从而获得线性系统模型的稳态速度输出,并确定库伦兹摩擦力的大小。仿真结果表明:本文模型和识别方法具有一定可靠性。     

基于T-S模糊模型的供水系统预测控制策略研究

针对恒压供水控制系统,运用模型预测控制方法进行了建模和仿真。该方法利用带遗忘因子的加权递推最小二乘法对模型后件参数进行在线辨识,减小模型失配造成的对控制性能的影响;将非线性供水系统模型转化成线性时变状态空间模型,并由此实现对模型输出的预测,并通过滚动优化不断得到最优的预测控制输入,反馈校正过程提高了控制输出精度。仿真分析验证了该方法在供水过程中的灵敏性和准确性。     

基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制

提出了只需线性动态优化的基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制策略，其中非线性控制器由一个线性的预测函数控制器Hammerstein模型的非线性部分的反函数组成，实现了线性控制器的输出uPFC与闭环系统内部模型线性部分的输入完全一致，使模型的输出ym只依赖于uPFC，通过这种方式实现了非线性预测函数控制策略只需线性优化而不需要非线性滚动优化。过程的预测输出只需应用模型参数直接计算得到而不需要求解丢番图（Diophantine）方程。pH中和过程的计算机仿真结果表明，该控制算法比PID控制具有更好的控制品质。     

基于LMI的约束Hammerstein系统最优控制器设计

针对具有输入约束的Hammerstein系统,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的最优控制器设计方法.运用非线性分离两步法控制策略,首先通过线性矩阵不等式(LMI)技术给出Ham-merstein模型线性子系统的状态反馈最优控制;其次,通过求解非线性方程组计算实际控制量.两步法策略充分利用了Hammerstein模型的特殊结构,把控制器设计问题仍归结在线性控制系统范围内.进一步,利用Lyapunov稳定性理论建立了闭环稳定的充分条件.最后通过聚丙烯牌号切换的仿真验证笔者算法的有效性.     

基于遗传算法的SVC非线性控制器参数优化

对于含静止无功补偿器的单机无穷大系统建立了三阶仿射非线性模型,设计了基于非线性反馈线性化和线性二次型最优控制规律的控制器,并在此基础上用MATLAB编写的进化算法程序优化了控制器参数,最后进行了仿真结果的比较。     

具有输入与状态时滞的非线性系统的模糊保性能控制

针对一类具有输入与状态时滞的参数不确定非线性系统,基于T-S模糊模型,讨论该系统的保性能控制问题。通过构造状态反馈控制器,提出了在给定的性能指标和控制律下,闭环系统是二次保性能稳定的充分条件,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式表示,数值算例显示该设计方法是有效的。     

一种求解静态输出反馈镇定控制器的直接算法

主要研究线性时不变系统的静态输出反馈镇定问题。求解静态输出反馈增益等价于求解两个耦合的线性矩阵不等式(LMI),这导致了需要求解一个非线性最优化问题。通过构造具有对角结构的Lyapunov矩阵,提出了一种基于LMI的静态输出反馈镇定的直接算法。该算法简洁明了,并克服了以往算法需要设定参数初值的缺点。数值实例证明了该方法的有效性和优越性。     

基于LS-SVM与GPC算法的锅炉燃烧优化控制

基于LS-SVM算法和反馈网络建立了非线性对象全参数动态模型,实现了对非线性系统动态特性的多步预测;考虑控制的实时性,研究了将非线性LS-SVM动态模型在线线性化和构造对象实时线性CARIMA动态模型的方法;并结合GPC算法,提出了LSSVM-GPC动态优化控制策略。文中验证了LSSVM-GPC动态优化控制算法的跟踪能力和抗干扰能力,通过仿真试验给出了该算法对电站锅炉燃烧系统具有优秀的动态调节性能。     

一类混沌系统的输入状态稳定控制器设计

针对一类混沌系统中平衡点不稳定的问题,提出一种新型自适应控制器的设计方法。该方法基于输入到状态稳定性理论及小增益定理,采用线性反馈控制与非线性自适应控制相结合的设计思想,在所设计线性反馈增益满足一定取值条件,且非线性控制器部分中的参数满足所设计的自适应律时,使得一类混沌系统的所有平衡点快速实现全局渐进稳定。算例数值仿真验证了该设计方法的有效性。     

叠加微分系统零解稳定条件下参数变化区域的研究

通过对二维叠加线性微分系统零解稳定条件下参数区域变化情况的讨论，给出了在n维叠加线性及非线性微分系统零解稳定条件下可以得到参数的变化区域；举例说明参数变化区域的大小与所作的李雅普诺夫函数有关；并且说明可以通过改进所给系统的李雅普诺夫函数来扩大参数的变化区域。     

一类“浮力-压块”驱动飞艇建模及控制

研究一类"浮力-压块"驱动飞艇的动力学建模及控制器设计.通过对飞艇运动及受力分析,建立包括独立气囊和压块的该类飞艇6自由度非线性模型.该类飞艇的驱动力源自压块与气囊的反复耦合运动而非传统的推进器.通过将飞艇运动限制在纵向平面内,得到其纵向平面模型方程.对纵向模型分别实施非线性反馈变换和小扰动线性化,并设计反馈线性化控制器和线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制器,结合实验数据仿真验证这两种反馈控制器对飞艇平衡航迹的镇定和期望输出的跟踪,结果表明,该理论分析正确,控制算法有效.     

饱和离散随机非线性系统的H_∞模型预测控制

针对饱和离散随机非线性系统,研究状态反馈H∞模型预测控制问题.该系统同时考虑了执行器饱和、随机发生非线性和外部扰.利用扇形有界条件将非线性饱和函数分解为线性部分和非线性部分,并且采用概率统计的方法刻画系统的随机非线性.基于Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式(LMI)技术给出了保证H∞性能和闭环系统随机稳定的充分条件.最后通过仿真算例验证所提H∞模型预测控制方法的可行性和有效性.     

基于力状态映射法的航天器非线性铰链参数辨识

为了解决航天器伸展机构中复杂非线性铰链的建模问题,采用力状态映射法辨识了具有复杂非线性动力学特点的航天器太阳翼根部铰链和板间铰链结构中的多种线性和非线性动力学参数,得到了描述铰链非线性动力学模型的微分方程。为了提供辨识所需的试验数据,根据实际铰链的受力特点,建立了航天器复杂非线性铰链的振动响应试验测试系统,并通过振动试验获得了真实航天器太阳翼根部铰链和板间铰链在不同频率及激振力下的力矩与弯曲角之间的关系。本文的参数辨识结果反映了真实铰链的非线性刚度、摩擦及阻尼特性。利用此辨识参数建立的动力学模型能够描述铰链结构中的多种线性和非线性动力学特点,并可进一步应用于航天器整体系统建模及控制中。     

跟踪微分器的等效线性分析及优化

为了解决跟踪微分器跟踪函数选取多样、参数调整困难的问题,研究跟踪微分器在平衡点附近的等效线性模型.提出平衡点附近非线性跟踪微分器的统一型式,用Lyapunov方法证明统一模型的稳定性.将统一模型在平衡点处线性化,得到不同非线性结构对线性化参数的影响,仿真算例验证了线性化模型的等效性.基于等效线性模型的频率特性分析跟踪微分器的滤波性能及相位滞后,据此提出跟踪微分器的参数优化方法.提出前馈补偿的复合跟踪微分器,减小相位滞后并抑制前馈噪声.数值仿真结果验证了跟踪微分器参数优化方法的可行性,表明所提复合跟踪微分器具有最佳的跟踪误差与微分误差组合.     

线性参数系统的多新息辨识方法

系统有线性和非线性之分.线性系统有统一的描述形式,非线性系统因类别无数,不可能有统一描述.线性参数系统是一类特殊的非线性系统,它在参数空间上呈现线性特征,介于线性系统与非线性系统之间.针对伪线性参数系统,讨论了基于辅助模型的多新息辨识方法、基于滤波的辅助模型多新息辨识方法、基于模型分解的辅助模型多新息辨识方法、基于滤波的分解多新息辨识方法,并给出了几个典型辨识算法的计算量、计算步骤和流程图.     

具带限反馈的时滞系统的Hopf分支分析

具反馈的非线性装置中不可避免地带有时滞,时滞和反馈控制参数的变化对系统的动力学性质会产生一定影响.研究了具带限反馈时滞系统中滞量和控制参数对稳定性和Hopf分支性质所起的作用.通过分析系统线性部分相应特征方程,发现当控制参数和滞量变化时,系统的拓扑结构会发生变化,并且当穿过一系列临界值时会发生Hopf分支.应用中心流形定理和Hassard规范型理论,得到了判断Hopf分支方向和分支周期解稳定性的计算公式.最后,给出了几个算例,其数值模拟结果与理论分析结果一致.可见,通过调整时滞和反馈参数的大小可以实现对系统动力学行为的控制.