基于时滞特性分析的车辆主动扩稳优化控制

在危险工况下,主动转向与差动制动的协同作用是有效避免车辆失稳情况过早发生的重要手段,然而执行机构的响应滞后导致系统响应精度下降,甚至造成稳定性恶化.针对上述问题,本文分析了各控制输入通道的时滞特性,提出了基于时滞补偿的车辆主动扩稳优化控制方法.首先,建立包含控制输入时滞的车辆系统二自由度动力学模型;其次,应用随机算法设定各控制输入通道的随机时滞,依据β–■相图辨识出满足车辆稳定性条件的时滞边界;然后以跟踪期望横摆角速度和质心侧偏角为控制目标,设计了可同时补偿多通道多尺度时滞的主动扩稳模型预测控制器;最后,基于veDYNA仿真软件,在不同工况下验证了该控制器的有效性.结果表明,本文提出的控制整体框架对各个控制输入通道的有界时滞变化具有自适应性,使得横摆角速度更好地跟踪上期望值,且质心侧偏角相轨迹在相平面的稳定边界内,达到了主动扩稳的目的.     

基于采样PD 反馈的倒立摆控制系统的稳定性

数字采样控制是当代主流控制技术,具有变更控制律方便、可靠性高、实时性好、抗干扰能力强等特点.本文研究基于采样PD反馈的倒立摆控制系统自平衡问题,其受控方程是一类具有时变时滞的时滞微分方程,其时滞是分段线性函数.首先将闭环系统方程转化为一个差分方程,然后研究了时滞量和采样周期对差分方程的稳定性区域的影响,进而给出了使差分方程具有最快收敛速度的最优增益的计算方法,最后研究了时滞量和采样周期对差分方程收敛速度的影响.数值算例表明,时滞量和采样周期对倒立摆控制系统稳定性以及收敛速度具有重要影响.     

van der Pol系统极限环幅值的时滞控制

对含有时滞位移和时滞速度的van der Pol方程进行了研究,着重研究了时滞参数对van der Pol方程极限环幅值的影响．首先采用摄动法从理论上推导出极限环幅值与时滞参数之间的关系,分析时滞参数对幅值大小的影响,并着重讨论了不改变振动频率情况下对幅值的控制．最后用数值计算的方法验证了理论计算结果,结果表明数值计算结果与理论结果相当吻合．     

含时滞轨道吸振器的建筑结构的动力学分析

本文研究了具有时滞轨道非线性吸振器的建筑结构的动力响应及其控制效果.采用谐波平衡法和弧长延拓法给出了简谐激励作用下主结构的幅频响应曲线,并与龙格库塔法的结果进行了对比.考察了不同参数情况下幅频曲线的变化情况,揭示了系统的复杂运动现象.结果表明,轨道非线性会导致幅频曲线向左偏转.时滞反馈控制能够降低主结构的位移幅值,并可抑制混沌响应.     

时滞反馈作用下压电梁的参数共振分析

基于Hamilton原理建立了受控压电梁的参数振动方程,研究了轴向激励压电梁时滞速度反馈控制的主参数共振.采用非线性振动的多尺度法研究了压电梁的亚谐波主参数共振,并对其稳定域进行分析.通过算例分析得到了不同时滞,控制增益,轴力影响下压电梁参数共振的稳定域和时程曲线.结果表明:时滞值增大,系统承受轴向力减小,相对于控制增益则反之.同时,随着轴向力增大,在一定范围内主动阻尼增加,时滞反馈能有效降低响应幅值.随着时滞值增大,减振效果变差.     

多输入时滞反馈控制下的斜拉梁主共振响应

研究了多输入时滞反馈控制作用下斜拉梁主共振问题.采用多尺度法,推导了位移时滞和速度时滞反馈控制作用下斜拉梁非线性主共振的解析解,分析了主共振响应随参数变化的规律,控制参数时滞和控制增益对系统非线性主共振响应的影响.结果表明:合理地调整时滞值、控制增益可以提高振动控制的效率,拓宽减振频率范围,且在参数的调节中时滞较控制增益对减振更为有效.     

输入滞后结构振动系统的H∞可靠控制

针对一类含有输入时变时滞的结构振动系统,研究了在执行器发生故障情况下系统全局渐近稳定的鲁棒H∞可靠控制设计的问题.首先根据建筑结构力学原理,建立了包含控制输入滞后、执行器故障等的结构系统状态模型.然后基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式处理方法给出了一个时滞依赖型H∞可靠主动控制算法,且控制器存在的充分条件以线性矩阵不等式的形式给出.通过对一个四自由度建筑结构模型在El Centro地震波作用下振动的主动控制仿真,验证了所提方法的可行性,可用于工程结构的振动控制.     

利用提升-预估法设计离散时间时滞线性系统的预见控制器

研究一类既有状态时滞又有输入时滞的离散时间线性系统的预见控制问题.分别使用离散提升技术和变量替换法将系统中的状态时滞和输入时滞消掉,得到一个无时滞的系统.在此基础上,使用预见控制理论和状态预估法得到一个带有状态时滞补偿、输入时滞补偿和参考信号预见补偿的控制器.针对不同的时滞使用不同的方法进行消除,有效地降低了增广系统的维数.最后,通过一个数值算例验证了所提出设计方法的有效性.     

时变大时滞系统参数辨识的仿真研究

研究了时变大时滞系统的参数辨识问题.大时滞系统大多采用补偿控制方法,但是补偿控制方法需要系统的精确数学模型,因而获得大时滞系统的数学模型成为了补偿控制的关键,时变特性使问题复杂化,从而影响了大时滞系统的控制精度.为解决上述问题,提出了一种神经网络的参数辨识策略,利用一个神经元对系统的时滞参数进行辨识,从而可以将时滞从系统模型中分离出来,可利用一个RBF神经网络模型辨识系统的其它参数,使神经元的输出作为RBF神经网络的一个输入,从而实现了串-并联结构的双神经网络拓扑.拓扑结构可以比串级的神经网络提高训练速度,因而也就更适合于实时控制.针对工业锅炉回水温度控制系统的仿真结果验证了所提辨识算法的正确性.     

一类小车倒立摆的起摆稳摆时滞控制研究

主动控制中不可避免地存在时滞现象.本文研究了一级小车倒立摆由起摆到稳摆的时滞切换控制,包括非线性时滞起摆控制和线性时滞串级PD控制两种控制方法.为分析时滞对系统瞬态时域性能的影响,本文使用含时滞的线性表达式对特定运动时刻的Lyapunov函数导数进行近似,得到了时滞影响系统能量输入的简单判别式,发现时滞可优化非线性起摆控制阶段的能量输入.同时,使用定积分法分析了稳摆阶段的稳定性,得到了时滞的稳定性区间.针对本文所研究的小车倒立摆系统,综合起摆阶段和稳摆阶段的时滞取值范围,以引入适当的时滞,可以同时实现优化瞬态时域特性和稳定性的效果.     

基于时延估计组合模型的NCS控制方法研究

在对网络传输时延的组成和特性进行分析的基础上,针对双边网络控制系统,提出了一种时延估计组合模型,并对该组合模型的有效性进行了评估。利用该模型进行网络时延估计,估计结果用来设计网络时延补偿控制器,以实际网络时延为实验数据进行了仿真实验,实验结果表明网络控制系统的动态性能有了明显改善,同时进一步证实了时延估计组合模型的有效性。     

不确定LTI- SISO系统的低通滤波降阶时滞观测器控制

提出一种低通滤波降价时滞观测器,避免了常规时滞观测器控制中由于时滞状态微分近似引起的控制信号颤振。参考模型的选取只与系统的相对阶次有关,而与系统阶次无关,从而简化了控制器的设计,降低了对系统可测性的要求。仿真结果表明,该时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一种性能优良的鲁棒控制方法。     

基于关键飞行资源的航班延误波及DAG模型的研究

由于一架飞机和一个机组在一天中通常要执行多个前后衔接的航班,因此一个航班延误可能会导致下游多个航班发生延误.本文重点研究飞机、驾驶员机组和乘务员机组等关键飞行资源对航班延误波及的影响.首先根据航班计划和机组计划构建以一个初始延误航班为根顶点的全体下游航班DAG,然后给出算法以求解各顶点属性值,通过对初始DAG的顶点进行"染色"构造出航班延误波及DAG,得到完整的下游航班波及延误情况,结合提供的延误航班指数、延误时间指数等综合指标,为航班延误问题提供了有效的定量分析手段.最后,通过仿真计算和分析,提出预防和处理航班延误的建议.     

基于声源阵列的空间麦克风定位方法研究

针对当前麦克风位置估计方法出现较少且只对平面的麦克风阵列进行位置估计的问题,提出了一种基于声源阵列的空间麦克风定位方法。该方法将四个声源按照正四面体形式排列,在利用其对称性保证定位全向性的同时,根据时延估计的测距方法计算麦克风与各个声源之间的距离,之后根据几何关系确定麦克风位置坐标,实现在线的基于声源阵列的空间麦克风位置估计。通过进行MATLAB仿真实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

时滞控制及其应用

时滞控制研究的是如何有意识地、合理地在控制器中引入时滞来改善控制系统的性能, 主要由时滞滤波、时滞观测、时滞学习控制三个分支组成. 时滞滤波器利用时滞来滤除按指数衰减的正弦信号, 主要应用于抑制柔性机构的残留颤抖; 时滞观测器利用时滞来观测系统存在的不确定性以及受到的外部干扰, 从而实现系统的鲁棒控制; 时滞学习控制器利用时滞来学习任意周期的周期信号, 实现对任意周期信号的无差跟踪. 系统地提出了时滞控制的概念, 阐明了时滞控制的研究目的和主要研究内容, 综述了时滞控制的研究现状、应用实例, 并提出了一些值得深入研究的问题.     

不确定LTI-SISO系统的降阶时滞观测器控制

提出了降阶时滞观测器, 利用时滞来观测系统的不确定性和受到的外部干扰, 实现了不确定系统的鲁棒控制. 降阶时滞观测器控制系统中参考模型的阶数由系统的相对阶数决定, 而与系统阶数无关, 简化了控制器的设计, 有利于根据性能指标的要求获得合适的参考模型. 对于相对阶低于系统阶的一般对象, 通过引入低通滤波器也能实现降阶时滞滤波器控制. 大量的仿真结果表明, 降阶时滞观测器能够很好地抑制系统的不确定性和受到的外部干扰, 是一种性能优良的鲁棒控制方法.     

基于多连接的Internet遥操作中变时延控制问题研究*

针对Internet遥操作中的变时延问题,介绍现有的解决方法,并在分析目前普遍采用的单TCP连接控制方式局限性的基础上,提出基于多连接的时延控制方案。该方法避免了单连接控制方式产生的时延连锁累积问题,能在一定程度上减小平均时延和最大时延,并能保证其在一定范围内平稳波动。最后,通过控制单向变时延的实验,证明了该方法的有效性和可行性。     

不确定LTI-SISO系统的低通滤波时滞观测器控制

合理利用时滞可能获得意想不到的性能.研究表明,系统的不确定性以及受到的外部 干扰可以利用时滞观测器来进行观测,从而实现系统的鲁棒控制.本文提出了一种低通滤波时 滞观测器.避免了常规时滞观测器控制中出现的控制信号颤振,得到了一种结构新颖的控制器. 仿真结果表明时滞观测器控制系统可以很好地抑制系统的不确定性以及受到的外部干扰,是一 种性能优良的鲁棒控制方法.     

基于循环平稳性的约束自适应时延估计

在考虑通道非平稳干扰信号和平稳噪声影响的基础上,提出一种基于循环平稳性的约束自适应时延估计算法,对该算法的时延估计性能进行收敛性分析。该算法利用信号的循环平稳性有效地抑制干扰和噪声的影响,适用于空间相关噪声的情形,在低信噪比的情况下可以准确地直接估计非整数倍采样间隔的时延,大幅减少插值法的计算量。仿真结果验证了该算法的有效性。     

关于新型冠状病毒肺炎一类基于CCDC统计数据的 随机时滞动力学模型

科学地预测新型冠状病毒肺炎疫情发展趋势对疫情防控至关重要.本文对中国疾病预防控制中心(CCDC)发布[1]的数据进行了分析,给出了关于新型冠状病毒肺炎的一些可能的统计模型:传播链中连续病例的发病时间间隔分布、感染至发病的时间间隔分布和发病至住院的间隔时间3个分布,并形成了感染至确诊的时间间隔分布表达.结合CCDC统计数据和程晋团队的时滞动力学模型(TDD-NCP模型),本文发展了新的随机时滞动力学模型(Fudan-CCDC模型),并给出了参数反演结果与疫情分析.