《现代控制理论讲座》 第二讲 能控性和能观测性(一)

能控性和能观测性是从控制系统状态的受控能力、被观测能力这两方面来反映系统的内在性质。能控性和能观测性这两个基本概念在现代控制理论中具有一定的重要性,它们不仅在理论上贯穿着线性系统理论,而且可用来指导实践,作为选择控制量和观测量的依据。在研究线性系统的最优控制和最佳估计问题时,都要以系统的能控性和能观测性做为前提条     

一类时滞边界反馈控制系统的精确能控性研究

研究一类具有时滞边界反馈控制的Euler-Bernoulli梁震动系统在初值条件下的精确能控性.作者首先选择了适当的状态线性空间M,引入了输入、输出算子B、C,并证明了系统可写成M上的状态反馈控制系统∑(A,B,C)。最终通过研究算子性质证明其在线性空间M上不具备精确能控性。     

基于数据包丢失的网络控制系统的能观性分析

本文研究了基于一类数据包丢失的网络系统的能观性及控制策略的问题。提出一个网络系统在数据丢失情况后,系统接下来能继续观察需要的条件。基于这个阐述,由数据包丢失所造成的对系统初始状态的观测影响,可以在后续可知的步范围内被补偿描述。最后提出一种NCS的能观性的必要条件。     

聚丙烯纤维参数对水泥砂浆抗干缩开裂性的影响

利用圆环法测试研究了聚丙烯纤维掺量、长度、几何形状等参数对水泥砂浆在硬化阶段抗干缩开裂性能的影响．实验结果表明：三叶形聚丙烯单丝纤维的掺加能明显改善水泥砂浆在硬化阶段的抗干缩开裂性能，且其掺加的量越多，水泥砂浆的抗干缩开裂性越好；聚丙烯纤维横截面形状不同，其对水泥砂浆抗干缩开裂性的作用效果也不同，其中横截面为三叶形的聚丙烯单丝纤维对水泥砂浆抗干缩开裂性的作用效果较好；掺入的三叶形聚丙烯单丝纤维长度越长，水泥砂浆的抗干缩开裂性越好；三叶形聚丙烯单丝纤维经表面处理后，其对水泥砂浆抗干缩开裂性的影响有所增大．     

净空高度对自动喷水灭火系统控火性能影响试验研究

为研究喷头安装高度对自动喷水灭火系统控火性能的影响,分别在安装高度为3m和8m的情况下,选取目前应用最为广泛的标准喷头开展对比试验,从动作时间、动作个数、动作温度以及货物烧损量等方面进行对比分析。结果显示,在2种安装高度下,喷头均能有效控火,但安装高度提升不仅造成喷头动作时间延迟,还使得喷头动作个数、货物烧损量等明显增加。     

住宅型喷头灭火性能试验研究

以沙发作为点火源,在相同的喷水强度下开展了6组住宅型喷头和标准喷头的灭火性能对比试验。试验结果表明,采用住宅型喷头和标准喷头均能有效控火,但下垂型喷头的动作时间要早于边墙型喷头;在室内环境条件变化方面,采用住宅型喷头时CO体积分数较标准喷头时降低67%,O2体积分数提高了约0.07%,有明显优势。     

数字化结构性能生形研究

结构性能生形技术的快速发展和 建筑形式创新的需求正逐渐将建筑学引向数 字化结构性能生形时代。数字化结构性能生 形时代重新定义了建筑学与结构工程之间的 关系,为推动学科融合带来了新的机遇。数 字生形技术的发展同时为建筑设计思想和方 法的革新带来了巨大推动力。在学术界,不少 教育机构积极探索结构性能生形时代的教育 模式,试图将结构教学重新引入建筑教育中。 文章从建筑视角对结构性能生形时代的历 史、工具、设计思想和教育模式进行梳理和 总结,结合同济大学暑期设计教学实践对国 内结构性能生形教育进行初步探索。     

钉形搅拌桩在南沙软基加固中的应用

钉形水泥土双向搅拌桩是一种地基处理新技术,通过现场标准贯入试验、取芯、无侧限抗压试验,论证了一种新型水泥土搅拌桩-钉形水泥土搅拌桩处理软土地基的特点;并采用现场载荷试验,分析了钉形搅拌桩的单桩承载力特点。结论表明,钉形搅拌桩成桩连续、桩身强度和均匀性较好,单桩承载力较高,且沉降很小。结合工程实例介绍钉形水泥土双向搅拌桩的应用,对广州南沙地区的软基处理具有指导意义。     

舒适性空调室内设计计算参数标准的探讨

在舒适性空调中,涉及到热舒适标准与卫生要求的室内设计计算参数有六项:风速、空气相对湿度、温度、新风量、噪声声级、含尘量。本文针对调查测定中所遇到的问题,在一定的理论计算分析基础上,参考有关国际标准,国外标准,国内标准,对上述六项参数提出了具体的推荐值,以供高层建筑空调设计和制订有关标准、规范时参考。     

推土机新型液控转向制动系统设计

通过对推土机转向制动系统现状的分析,设计一种新型液控转向制动系统,并详细介绍了液控转向制动阀结构原理,建立其工作过程的数学模型,基于SimulationX软件对影响转向制动压力变化的主要因素进行分析,确定液控转向制动阀的主要参数,并通过试验验证了仿真模型的正确性。试验结果表明,新型液控转向制动系统能很好地实现履带车辆的转向制动功能,使转向制动压力保持较好的压力随动性,可为改善转向操纵舒适性提供参考。     

流域治理视角下排水系统匹配性评估方法

以城市化和气候变化为驱动的外部复杂性和不确定性对流域排水系统匹配性提出更高的要求,流域治理方案需要对排水系统匹配性进行系统分析,国外采取单体设施规模适度冗余设计、设施间的空间布局优化和系统联调联控技术,取得了很好的效果。以城市排水系统中的厂-池-站-网等主要排水设施为研究对象,提出流域厂-池-站-网匹配性指标体系、技术路线、评估内容与评估方法。根据厂-池-站-网排水系统匹配性评估结果,设计工程改造方案和联调联控方案,减少不必要工程投资的同时最大程度发挥各设施的调蓄、协同和处理能力,为城市排水系统优化提供参考和借鉴。     

关于软土路基沉降观测的精度及规范化问题

在福建省沿海大通道××段沉降观测实践的基础上,探讨适合于在沿海地区软基上修建高等级公路有关沉降观测的精度以及规范化问题,从观测精度的角度提出沉降观测的精度指标、观测频率、水准测量精度等级及沉降观测的实施时具体要求,作为高等级公路正确掌握沉降观测标准的建议。     

化学植筋黏结性能的抗冻性试验研究

混凝土化学植筋是工程界广泛应用的一种后锚同连接技术.有关混凝土等单一材料的抗冻性能研究及试验方法已较成熟,但对混凝土植筋系统特别是黏结界面的抗冻性研究国内外均极少见.本文分析了混凝土、胶粘剂等材料的抗冻性能,提出植筋与混凝土的黏结抗冻性试验方案.根据混凝土植筋黏结受力特点设计了两组试件: .金属套筒植筋试件和混凝土立方体植筋试件.试件经历50次冻融循环后,进行轴向拉拔试验,并将拉拔试验结果与自然状态下养护的同类拉拔试验结果进行对比.结果表明,植筋系统黏结界面具有与混凝土和胶粘剂相一致的抗冻性能,混凝土化学植筋经历50次冻融循环后其拉拔承载力基本不变.     

两种洒水喷头性能对比试验研究

通过试验对比研究了标准口径喷头和超大口径喷头的洒水分布规律及灭火特性。布水试验结果表明,喷头在其保护半径内的喷水强度分布均呈现先降低后增加的趋势;随着安装高度的升高,喷水强度逐渐降低,布水均匀性增强;随系统压力的增大,喷水强度增大。灭火试验结果表明,超大口径喷头能扑灭距喷头下方径向距离1.35m和2.00m的4层木垛火源,标准口径喷头表现为控火效果。     

公路桥梁路基路面施工的质量控制

从路基建设结构设计、路面平整度、渗水性等方面论述了桥梁建设存在的问题,介绍了有关控制桥梁路基路面质量的对策,并分别针对性给出相应的解决办法,从而提出桥梁路面路基施工中如何把控质量,希望能对今后的建设工作有所帮助。     

页岩陶粒混凝土可泵性分析

当前我国建筑行业蓬勃发展,对建筑施工材料的质量要求也在不断提升。尤其混凝土材料的使用是保障建筑质量的关键因素之一,加强对新型混凝土材料的质量把控显得格外重要。基于此,本文主要就页岩陶粒混凝土的可泵性理论问题进行分析研究,希望以此对实际操作能给起到一定的指导作用。     

粘接材料V形切口反平面应力奇性指数的研究

文章研究反平面剪切荷载作用下V形切口应力奇性指数问题。首先,以V形切口尖端附近位移场沿其径向渐近展开为基础,将其线弹性理论控制方程转换成切口尖端附近关于周向变量的常微分方程组特征值问题。然后采用插值矩阵法计算该常微分方程组特征值问题,从而得到反平面V形切口的应力奇性指数。计算结果表明该方法是分析反平面V形切口应力奇性指数的一个准确、有效的路径。     

基于舒适性的人行天桥振动评价应用

针对大跨径人行天桥振动评价问题,对比了国内外关于天桥振动问题的规定,对某天桥方案进行了动力分析,并采用德国规范对该桥的人行舒适性进行了评价,指出该桥能达到行人的舒适性标准要求。     

一类平面二次系统(Ⅰ)类方程的极限环的存在性

运用分支的方法,通过分析未扰系统的同宿轨在小扰动下的稳定流形和不稳定流形之间的相对位置,研究了一类含四个自由参数的平面二次微分系统(Ⅰ)类方程=y+δx+lx²+mxy+ny2+mxy+ny²,=x,n≠0的极限环的存在性问题,给出了系统存在极限环的条件。     

矿震孕育过程的混沌性及非线性预测理论研究

 博士学位论文摘要　矿震是一种可对矿井生产产生较大危害的突发性岩体动力行为, 随着矿井的开采活动逐渐向深部延伸, 由高应力因素所导致的矿震危害性愈发突出。尽管前人已就矿震的形成机理、预测和防治等课题开展了大量的研究工作, 并取得了显著成就, 但仍有很多问题没有得以根本解决。应用以混沌理论为主体的非线性动力学的最新成果, 对矿震孕育演化过程中的混沌性和非线性预测理论进行了较全面、系统的研究, 主要工作如下:( 1) 在传统细胞自动机(Cellu lar A u tom ata, CA ) 理论的基础上, 基于能量守恒定律和广义能量传递规则, 建立了模拟岩体(石) 非线性破坏演化过程的物理细胞自动机(Physical Cellu lar A u tom ata, PCA ) 模型,模拟实例从不同侧面验证了该模型可以有效地模拟岩体(石) 的破坏特征及非线性行为。物理细胞自动机为进一步研究矿震等岩体动力行为的非线性规律提供了一种具有广阔应用前景的数值方法。(2) 利用物理细胞自动机模型较系统地研究了岩体(石) 破坏过程的非线性规律, 结果表明: 加载应力水平越高、岩体初始强度分布越不均匀、内部含有的裂纹等软弱区越多、应变能耗散系数越小, 相应系统呈现出来的混沌性就越强; 反之, 系统的混沌性就越弱。同时, 利用物理细胞自动机研究了不同脆性程度的岩体在破坏过程中所表现出来的不同混沌性演化模式, 并发现了特定条件下岩体破坏的定常行为。应用PCA 模型进一步研究了不同观测方式对系统混沌性的影响: 对于岩体破坏过程而言, 存在一个使表观动力系统(由观测数据构成的动力系统) 的混沌性最弱且能正确反映原始系统混沌吸引子结构的最优(合理) 观测时间间隔,这一结论对于准确认知矿震系统的非线性特征具有重要的现实指导意义。(3) 提出了矿震系统独立主变量的概念和构造方法, 解决了传统非线性动力学方程反演理论在确定状态变量时存在的随意性和非独立性等问题; 并应用现代反演理论得到了具体矿震系统的非线性动力学方程。(4) 较系统地讨论了矿震系统可预测尺度的一般性规律; 并应用细胞映射理论建立了一种计算混沌系统可预测尺度的新方法, 解决了以往在观测资料不足的情况下计算矿震系统可预测尺度时所遇到的困难。(5) 确立了矿震系统的非线性预测方法和理论体系, 包括: ① 系统状态的数值预测; ② 系统的突变预测及评价。其中, 应用改进的非线性动力学方程迭代法和小波神经网络实现了对矿震状态的数值预测; 并综合突变理论和细胞映射理论的特点, 提出了矿震突变预测评价模型, 该模型可以更精确而客观地识别矿震的突变信息。