黏土边坡稳定性分析的一种快捷方法

为减少黏土边坡稳定性分析手工试算的工作量，提出一种快捷方法，先通过最危险的平面滑动面来确定滑动体的大小，在保持滑动体大小不变的情况下，通过简单的迭代计算将平面滑动面调整为实际滑动面，如圆弧滑动面等，并求出相应的稳定安全系数，用以判断边坡的稳定性．结果表明，本法所求得的边坡稳定安全系数均接近或小于文献所给出的结果．     

边坡稳定Bishop法的实施新方法

Bishop条分法是边坡稳定分析的常用方法，传统Bishop简化法以圆弧滑动面作为前提。基于力平衡推导出适合非圆弧滑动面的安全系数计算方法，给出考题验证，在直线滑动面情况下，给出力学对比分析。     

土钉支护危险滑动面搜索的混沌优化方法

将混沌优化方法运用于土钉支护危险滑动面的搜索．基于圆弧滑动面模型，选择滑动面与基坑的交点和滑弧所对应的圆心角为优化变量，以安全系数为目标函数，利用变尺度混沌优化方法建立了危险滑动面搜索的混沌优化数学模型．以某深基坑工程为例，利用该方法得到了土钉支护各个施工阶段的危险滑动面，比较了不加钉、本步已加钉和本步尚未加钉3种工况下的安全系数．研究结果表明：对于每一施工步，第1种工况安全系数最小，第3种工况安全系数最大，第2种工况安全系数居中；变尺度混沌优化方法效果主要取决于搜索次数，其次为载波次数；混沌优化方法具有较强的稳健性，是一种有效的危险滑动面搜索方法，并可推广用于非圆弧滑动面搜索．     

二阶不确定离散系统的时变滑模面变结构控制

针对一类二阶不确定离散系统，利用离散变结构控制系统所具有的滑动模态区，提出了一种具有强鲁棒性的时变滑模面离散变结构控制方法，通过旋转和平移初始滑模面得到了一个时变的滑模面，并证明了在此滑模面条件下滑动模态的存在性，给出了滑模面旋转和平移的具体过程，同时由于滑动模态区的宽度固定，可定量地确定出滑模面在各个采样时刻的变化量，该控制方法使得闭环系统在任意的系统初始状态都处于滑动模态区内，然后通过结合旋转和平移滑模面的方法，使随后任何时刻的系统状态都处于滑动模态区内，消除了传统变结构控制方法具有的趋近稳态运动，提高了系统的鲁棒性能，最后给出了一个数值仿真算例，证明了这种控制方法的有效性。     

遗传算法在边坡稳定系数计算中的应用

边坡稳定性的关键问题是确定最危险滑动面(潜在最危险滑动面)和边坡的稳定系数。国内外一般是采用先假定边坡滑移模式,然后近似确定最危险滑动面,再求近似的边坡稳定系数的方法来分析边坡的稳定性,但假设的边坡滑移模式难以反映边坡滑移的实际状态。因此本文探索利用遗传算法搜索最危险滑动面,并得到最小稳定系数及对应的最危险滑动面曲线,取得了较好的效果。     

基于余力矩的边坡临界滑动场方法及应用

基于常规极限平衡条分法的瑞典法、Bishop法以及不平衡推力传递法的条间力假定,将圆弧滑动面整体的滑动力矩与抗滑力矩之差定义为余力矩,在给定的安全系数下,利用简单有效的和声搜索算法寻求余力矩最大的滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,变化安全系数直至找到的危险滑动面的余力矩为零,该危险滑动面即为边坡的临界滑动面;鉴于取矩中心对计算结果的影响,对于非圆弧滑动面,采用滑面滑出端的余力替代余力矩作为控制指标,采用与圆弧滑动面下类似的寻找步骤即可得到非圆弧滑动面下的临界滑动面.通过两个典型土坡的算例分析证明了本文方法的可行性.     

基于遗传算法的土坡稳定性分析

基于圆弧滑动面假定，介绍了一种用遗传进化算法确定边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法。该方法模拟了生物遗传进化的过程，克服传统方法容易陷入局部极小值的缺点，是一种全局优化算法。     

边坡稳定性评价的破坏概率法

边坡稳定性计算参数的试验指标,是具有某种概率分布的随机变量。引入均值稳定系数代替传统采用的稳定系数,计算滑动面的破坏概率,选择具最大破坏概率的滑动面为最危险滑动面。     

边坡稳定Bishop法的实施新方法

Bishop条分法是边坡稳定分析的常用方法,传统Bishop简化法以圆弧滑动面作为前提.基于力平衡推导出适合非圆弧滑动面的安全系数计算方法,给出考题验证,在直线滑动面情况下,给出力学对比分析.     

土的剪切动态空间滑动面及其强度准则分析

提出了多种动态空间滑动面及其相应的强度准则,分析了不同强度准则应力空间描述的强度破坏面,探讨了在多种动态空间滑动面下土强度准则的变化可能性及实用性。结果表明:对于方次动态空间滑动面,随着方次越高,其动态空间滑动面越垂直于小主应力坐标轴,平行于大主应力和中主应力平面,空间面上的正应力越来越接近于小主应力,而剪应力越来越退化;对于开方次空间滑动面,随着开方次越高,其空间滑动面越接近于正八面体面,空间面上的正应力和剪应力越来越平均化;对于方次空间滑动面强度准则,随着方次越高,其对应强度准则破坏面的规律性越来越差,强度准则随参数的变化也越来越敏感,只有在特定参数条件下其空间面才具有较好的规律性;对于开方次空间滑动面,随着开方次越高,越来越均化了三个主应力的贡献,开方次的次数和土的结构性强弱相关。     

基于ANSYS的滑动摩擦热结构耦合分析

利用ANSYS有限元软件分析了在摩擦热和力场的耦合作用下,材料摩擦表面滑动接触区的局部温度变化、应力变化等特性．结果表明：在摩擦滑移过程中,磨损表面相当于接受固定热源作用,接触区温度逐渐上升,温度存在起伏波动现象,温度最高点在接触面中线区域,温度从接触面向四周呈递减趋势,而且温度梯度越来越小;同时,接触应力、摩擦应力也发生变化．滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中材料表面磨损机理．     

抑制滑模抖振的新型饱和函数法研究

饱和函数控制法是抑制滑模抖振的有效方法之一，但由于边界层厚度的固定不变，导致系统轨迹无法渐近收敛到所给定的切换平面上，从而在切换平面上不存在滑动模态，降低了系统在切换平面上的鲁棒性．通过对以上问题研究分析，提出了一种具有动态边界层的新型饱和函数控制法．该控制方式可使边界层随状态轨迹的收敛而逐渐收缩，当边界层厚度减小到零时，边界层与切换平面重合，使状态轨迹最终收敛到切换平面上，增强了系统在切换平面上的鲁棒性．理论分析和仿真实验证明了该方法的可行性．     

Novel Logarithmic Non-Singular Terminal Sliding Mode and Its Application in Attitude Control of QTR

新型对数非奇异终端滑模及其在QTR无人机姿态控制上的应用

刘海波¹, 王和平^1,2, 孙俊磊¹

(1. 西北工业大学 航空学院,西安 710072;

2. 西北工业大学 深圳研究院,广州 深圳 518057)

创新点说明：

论文首先利用非奇异终端滑模有限时间内收敛和鲁棒性强的优点,设计了一种新型对数型非奇异终端滑模面。其次,针对传统趋近律收敛时间长、速度慢、抖震严重等不足,提出一种具有二阶滑模特性的新型快速趋近律。

研究目的：

针对四倾转旋翼飞行器姿态控制系统复杂非线性、强耦合、多输入多输出、存在复合干扰等特点,利用终端滑模有限时间内收敛和滑模鲁棒性强的优点,设计新型对数型非奇异终端滑模控制律,以提高四倾转旋翼飞行器姿态控制的控制精度。

研究方法：

本文提出一类基于新型对数形式的非奇异快速终端滑模面、新型趋近律及扩张状态干扰观测器的非奇异终端滑模控制方法。

研究结果：

通过与传统非奇异快速滑模控制进行比较,仿真实验结果表明,所提控制方案具有良好的控制性能。

结论：

1）本文针对四倾转旋翼无人机姿态控制问题,设计了新型对数型非奇异终端滑模面,从而加快了收敛速度;

2）采用了扩张状态观测器,对控制器进行了在线补偿,有效地抑制了复合干扰对系统的影响;

3）提出具有二阶滑模特性的新型快速趋近律,平滑无抖震地加快了系统收敛速度;

4）仿真分析验证了所提方法的有效性,具有较大的实际应用价值。

关键词：倾转旋翼;非奇异;滑模控制;姿态控制;趋近律;扩张状态;干扰观测器

     

欠驱动水面船舶的非线性滑模轨迹跟踪控制

针对模型参数存在不确定性和风、浪、流时变干扰的三自由度欠驱动水面船舶动态轨迹跟踪控制问题,根据滑模控制对系统的不确定性和外界干扰具有鲁棒性的特点,提出了一种新型的非线性滑模控制律设计方法.在设计时根据欠驱动水面船舶的固有特性,船舶在横向上没有驱动,如果要同时控制船舶水平面位置和艏摇角3个自由度的运动,就需要分别引入关于纵向跟踪误差的一阶滑动平面和关于横向跟踪误差的二阶滑动平面来间接设计控制律.仿真结果表明,所设计的控制器能够使船舶跟踪虚拟船产生的参考轨迹,对参数不确定和外界扰动具有强的鲁棒性.     

软土地区地铁基坑插入比优化研究

以苏州地区地铁基坑工程为研究背景,结合实际工程数据与数值模拟结果,分析插入比和基坑稳定与变形的关系。通过数值仿真明确基坑隆起失效时滑动面位置及其与插入比和基坑深度的关系,提出了确定滑动面位置的计算公式,改进了抗隆起稳定性分析中圆弧滑动法的滑动半径。结果表明:建立的滑动面位置确定公式可以较准确地预测苏州基坑隆起失效时滑动面位置;在此基础上,改进的隆起稳定性计算方法所确定的插入比与现有地基承载力法的计算结果吻合度较好,相较于传统圆弧法得到的插入比降低了41%,优化了地铁基坑支护结构的插入比设计。     

边坡强度参数对于稳定性影响的极限平衡法分析

为了研究岩土体抗剪强度参数对边坡稳定性的影响,通过理论推导和Bishop极限平衡法计算,分别改变岩土体的粘结力c和内摩擦角,探讨边坡安全系数和滑动面的变化.结果表明：粘结力或内摩擦角改变时,边坡的安全系数将发生变化,而滑动面的变化受函数η-c的影响,η-c与粘结力和内摩擦角有关.当η-c为定值时,滑动面不随抗剪强度参数的变化而变化;当η-c增大时,边坡的滑动面从近坡面逐渐向边坡内部移动;反之,η-c减小时,边坡的滑动面从边坡内部向近坡面移动.研究结果为边坡稳定性分析的理论和实践研究提供了参考.     

滑片压缩机滑片倾角的选择分析

滑片压缩机结构简单紧凑、运转平稳、容积效率高，目前其应用领域越来越广。滑片压缩机滑片与转子、滑片与气缸内壁之间的机械摩擦主要受滑片倾角影响。笔对滑片压缩机的几何结构、运动情况进行了分析研究，讨论了滑片倾角对滑片运动速度、加速度的影响。研究表明，滑片沿滑片槽的相对运动速度和加速度随倾角的增大而增大，且加速度的变化率增大而不均匀；倾角为0时，滑片沿滑片槽的相对运动速度和加速度最小，且加速度的变化率最小而均匀。     

纠缠混沌系统的比例积分滑模同步

基于滑模控制研究纠缠混沌系统的滑模同步与比例积分滑模同步,利用滑模及比例积分滑模方法设计滑模面和控制器,采用滑模等速趋近律,根据Lyapunov稳定性理论对系统轨线在滑模面及不在滑模面运动两种情形进行分析,在设计的滑模面和控制器的共同作用下可使误差系统在有限时间内趋近于坐标原点,得到系统取得滑模同步和积分滑模同步的两个充分条件。研究表明:选取适当的控制器与滑模面,纠缠混沌系统的主从系统取得滑模同步和积分滑模同步。     

Modified methods of designing sliding surface in variable structure systems

０　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＶａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍｓ（ＶＳＳ）ａｒｅｒｏｂｕｓｔｔｏｓｙｓｔｅｍｐａｒａｍｅｔｅｒｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ,ｂｕｔｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｓａｃｈｉ...