函数空间多体挠性结构系统动力学、稳定性与控制的研究

利用现代数学方法,在函数空间中研究了一类无穷维系统动力学、稳定性与控制问题.首先提出并建立了具有阻尼、陀螺部件和约束阻尼的多拓扑结构多挠体分布参数系统动力学控制模型;其次给出并论证了多体挠性结构特征、系统分析结果--可控可观性充要条件、稳定性理论和系统的渐近性质.研究的结果扩充和发展了本领域关于多挠体系统动力学与控制的理论成果,具有重要的工程意义.     

基于营养动力学的广义捕食者—食饵—生物残体系统的变结构控制

利用变结构控制理论研究了一个基于营养动力学的广义捕食者一食饵一生物残体系统的变结构控制问题.首先,给出了基于营养动力学的广义捕食者一食饵一生物残体系统的正则平衡点的稳定性条件;同时利用广义系统理论研究了基于营养动力学的广义捕食者一食饵一生物残体系统的正则化问题,得到了其可正则化条件;最后,对其实施控制,并利用变结构控制理论,实现了基于营养动力学的广义捕食者一食饵一生物残体系统的稳定化,保持了系统的持续生存.     

互联网双时滞TCP-RED模型Hopf分岔和Fold分岔的数值分析

利用时滞动力学分析软件DDE-BIFTOOL研究了时滞互联网TCP-RED拥塞控制模型的动力学.传输时滞τ_1可以使得该系统发生Hopf分岔、Fold分岔,使得平均队列长度和到达速率出现近似恒速运动或周期波动,揭示了时滞对其动力学的重要影响.     

考虑铰摩擦的太阳翼展开动力学研究

研究了空间漂浮航天器太阳翼的展开动力学与控制问题.采用单项递推组集方法建立了太阳翼展开与锁定过程的动力学模型,利用虚功率原理推导了铰摩擦对系统动力学方程的贡献,通过补充含摩擦铰物体的系统动平衡方程构建了系统封闭的动力学方程.通过与ADAMS软件仿真结果的对比,验证了所建模型的正确性.研究结果显示,所建模型能够有效地对太阳翼的展开过程进行描述,铰摩擦会对系统的动力学行为产生影响,PD控制方法能够较好地抑制太阳翼展开所引起的航天器的姿态漂移.     

非最小相位高超声速飞行器自适应动态面控制

研究存在参数不确定和非最小相位特性的吸气式高超声速飞行器的控制律设计问题.通过深入分析被控对象的动力学特点,提出了一种新型设计思想.将系统分为速度子系统和俯仰动力学子系统分别进行设计.针对速度子系统,设计自适应动态逆控制;针对非最小相位俯仰动力学子系统,设计高增益自适应动态面控制.稳定性分析表明,系统的跟踪误差是一致最终有界的,其它状态是有界的.最后的数值仿真验证了该方法的有效性.     

关于柔性结构动力系统的稳定性与控制

本文考虑了一类具弹性结构的复杂动力学系统的稳定性与控制问题.由于系统的动力学模型为一些常微分与偏微分相互耦合的方程组所描述,且考虑了弹性振动时结构阻尼对运动的影响,从而用传统的方法分析系统的动力学特性时遇到了困难.本文在函数空间中利用泛函分析谱理论与算子半群理论, 论证了系统的解存在、唯一,且适当选取一定的控制之后,能使得系统的弹性振动(包括弯曲振动和扭转振动)指数渐近稳定,亦可保证梁的姿态定位.     

带Poisson跳非线性随机种群动力学模型的最优收获控制

研究了一类带跳的非线性随机群体动力学模型的最优收获控制.给出了在外界环境对系统产生影响的条件下带有Poisson跳的随机种群动力学系统;通过随机极大值原理,Hamilton函数及Ito公式,讨论了最优收获控制所满足的充分必要条件,所得到的结论是确定性种群系统的扩展.     

服装供应链牛鞭效应仿真研究

根据系统动力学建模原理,构建了由S服装公司、直营店和加盟商组成的二级服装供应链系统动力学模型,通过改变模型中S公司的库存调整时间、库存覆盖周期以及运输延迟时间,观察系统模拟仿真运行结果中的订单波动、累计缺货变动情况,提出改善牛鞭效应和削弱累计缺货的措施.研究结果为S服装公司库存控制与优化提供了理论依据,对服装供应链库存控制亦有参考价值.     

偏心冲击荷载作用下薄圆板动力学响应的保结构分析

关注动力学系统的局部几何性质,采用多辛分析方法研究了偏心冲击荷载作用下薄圆板振动特性.在探索偏心冲击荷载作用下薄圆板振动问题动力学控制方程的对称性和守恒律的对应关系基础上,对动力学控制方程在多辛体系下重新描述,并采用显式中点差分离散方法构造其多辛格式,通过对存在不同相对偏心距冲击荷载作用下的薄圆板振动过程的数值模拟,研究了相对偏心距对薄圆板振动特性的影响,同时,数值模拟结果也充分体现了多辛算法的良好保结构性能.该研究结果不仅为由于荷载作用位置误差带来的动力学响应偏差估计提供了依据,而且为偏心冲击动力学问题的研究提供了新的途径.     

有干预措施的Filippov戒烟模型的全局动力学

考虑到媒体和政府对吸烟的不连续干预策略, 在经典传染病模型的基础上, 建立了一类有干预措施的Filippov 戒烟模型. 利用Filippov 定性分析方法, 分析了模型的滑模动力学和全局动力学行为. 在不同的参数区域, 得到了系统无病平衡点、地方病平衡点或伪平衡点的全局渐近稳定性. 结果说明适当的干预能够降低吸烟人数并将吸烟人数控制在阈值之内.     

一类非线性金融系统数学模型的混沌控制

研究一类非线性金融系统数学模型的混沌控制.首先,运用动力学方法研究位移反馈控制、加速反馈控制、增强反馈控制、延迟反馈控制在该系统的应用条件和反馈增益系数.其次,运用数值模拟的方法验证各种控制方法的可行性,比较各种控制方法的应用效果.最后选择较好的控制方法,为金融危机的宏观调控提供建议.     

汽车底盘集成系统协调控制研究

汽车底盘系统是包含相互非线性耦合的悬架,转向,制动等子系统的复杂系统,如何采用控制方法构建底盘一体化集成控制系统以尽可能地提升底盘系统全局性能,是目前研究的难点.首先建立汽车底盘整车非线性动力学模型,操纵动力学模型,制动过程动力学模型,轮胎和路面模型.然后针对底盘悬架,转向和制动各子系统,分别设计非线性H_∞控制器,直接横摆力矩PID控制器和滑模变结构控制器,以保证各子系统控制性能局部最优.为了解决在不同工况下不同子系统间动力学耦合带来的控制性能冲突,采用模糊自整定控制方法设计上层协调控制器,调整悬架子系统控制器各输出权重,达到改善汽车底盘全局控制性能的目的.最后在四种不同工况下,对模糊自整定协调控制,子系统单独控制,未控制构成的底盘系统进行大量的仿真研究.通过仿真结果对比分析表明,采用模糊自整定方法的协调控制系统可进一步改善汽车底盘全局控制性能.     

崎岖地形环境中月球车的动力学建模与仿真

以六轮摇臂-转向架关节式月球车为研究对象,根据其机械原理和结构特点,并参考车辆动力学理论,分析其在崎岖地形中的受力情况,利用Kane方法建立了理想状态下的非线性动力学模型,并基于此模型对月球车进行速度跟踪控制仿真,证实了模型和控制方案的可行性,为设计轨迹跟踪和避障控制器提供依据.     

基于自抗扰控制的直升机航向控制方法

针对直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合的特性,传统的控制方法很难实现良好的性能.提出了一种自抗扰控制器的设计方法,并设计了扩张状态观测器,对参数不确定性和外部干扰进行估计,并实时补偿.与常规控制相比,在保证闭环稳定性的同时,能够应对模型参数的不确定性以及扰动,能够进一步使跟踪误差满足期望精度.并针对实际模型直升机实验平台航向动力学模型,在参数不确定性和主旋翼有扰动情况下,仿真结果验证了该方法的有效性.     

具有不育控制和不育年龄的种群动力学模型

VVIC是一种新的害鼠控制技术.应用生物学家想从理论上研究其有效性,从而可以用于评估和指导实验.我们建立一类年龄结构的VVIC技术控制下害鼠种群动力学模型,考虑其动力学性质,得出病毒感染性的强弱对控制一雄一雌或一雄多雌婚配制度害鼠种群影响非常大.同时也得到不育年龄可以导致模型产生周期振荡现象.     

具有随机干扰的时滞车辆跟随控制

考虑信息传输和车辆动力学行为对控制指令具有时间滞后因素和车辆动力学系统建模中忽略的随机因素,建立了一类具有时间滞后的随机车辆跟随系统,并研究了该系统的稳定性和控制器设计.根据Ito(伊藤)随机微分方程建立随机车辆动力学模型.利用滑模控制设计了系统的控制策略,并运用系统的稳定性判据得到了系统控制参数的收敛区域.数值仿真试验结果表明:各跟随车辆的加速度、速度和位移等状态能在较短的时间内迫近领头车辆;各车辆的车间距误差有较快的收敛速度,均能在10 s内收敛于0.     

污染环境对手足口病传播的影响与建模研究

根据由EV71引起的手足口传染机制的研究,建立具体的带环境污染项的传染病动力学模型,分析其动力学行为,计算出控制疾病的阈值基本再生数R_0,理论结论当R_01时,疾病消除,当R_01疾病持续爆发.并且通过数值模拟,拟合了2013年HFMD每月的报告数据,并且通过分析的出了影响疾病爆发的主要因素,给相关部门提出了疾病控制的策略.     

一种双寡头垄断Cournot-Puu模型的混沌控制研究

基于非线性动力学的基本原理,研究了经济系统中的双寡头垄断Cournot-Puu模型及其混沌控制方法.Cournot-Puu模型具有双曲线形需求函数和彼此不同的不变边际成本,离散化的差分系统显示出其复杂的非线性、分岔和混沌行为.在此基础上,结合Cournot-Puu模型的基本特征,应用延迟反馈控制方法以及自适应控制方法对该系统的混沌行为进行了研究.在结合实际经济意义的条件下,对该模型的输出进行调整并实现混沌控制.     

一类金融混沌系统的线性控制模型

针对一类金融混沌系统,建立存款利率线性控制模型、投资需求线性控制模型和综合线性控制模型,运用线性反馈控制的方法调整导致系统产生混沌的参数组合,实现对系统稳定性的有效控制.首先对控制模型进行动力学分析,从理论上分析控制模型的反馈系数的取值范围;然后通过数值模拟证明方法的可行性;最后讨论线性反馈控制对金融危机宏观调控的实际意义.     

基于四元数方法的绳系机器人姿态控制

为进一步提升空间绳系机器人在轨服务能力，研究了空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态控制问题.首先，基于四元数原理，描述了空间绳系机器人在抓捕目标后组成的复合体姿态，建立了空间绳系机器人系统的动力学方程；其次，针对带约束的动力学控制方程，结合投影技术和Runge Kutta方法，构造了一种保四元数范数的显式投影方法；最后，通过数值实验，验证了所提出数值方法的有效性，同时分析了采用系绳和推力器同时控制，采用系绳、推力器相互切换控制，以及单独采用推力器进行控制这3种方式对空间绳系机器人抓捕目标后的复合体姿态的控制效果和能量消耗.