Multilevel adaptive control of nonlinear interconnected systems

This paper presents an adaptive backstepping-based multilevel approach for the first time to control nonlinear interconnected systems with unknown parameters. The system consists of a nonlinear controller at the first level to neutralize the interaction terms, and some adaptive controllers at the second level, in which the gains are optimally tuned using genetic algorithm. The presented scheme can be used in systems with strong couplings where completely ignoring the interactions leads to problems in performance or stability. In order to test the suitability of the method, two case studies are provided: the uncertain double and triple coupled inverted pendulums connected by springs with unknown parameters. The simulation results show that the method is capable of controlling the system effectively, in both regulation and tracking tasks.     

GYG-1光纤压力传感器应变体力学模型设计

根据膜片式压力传感器的结构和特点,利用材料力学相关知识对其弹性体进行设计,并建立力学模型;根据膜片式压力传感器灵敏度要求,运用有限元分析方法进行分析,建立了既符合实际又简化的有限元模型;研究了弹性体的结构参数、温度、载荷等因素对传感器灵敏度的影响,为光纤光栅膜片式压力传感器的优化设计提供依据。     

邻菲罗啉-硫氰酸钾-水体系液固分离钴(Ⅱ)

当分析元素含量极低时,往往要求在测定之前辅以化学分离预富集手段以纯化富集待测物和除去干扰基体。实验利用邻菲罗啉和硫氰酸钾作为微痕量Co²⁺的络合剂,建立了一种液固体系分离富集微痕量Co²⁺的新方法。分别考察了邻菲罗啉溶液用量、硫氰酸钾溶液用量、酸度对分离效率的影响。结果表明,当体系中Co²⁺含量为100 μg时,控制体系pH=2~6,加入1.00 mL 1.5 g/L邻菲罗啉溶液、1.00 mL 0.1 mol/L硫氰酸钾溶液、1.00 mL 10 g/L EDTA溶液、1.00 mL 40 g/L硫脲溶液,震荡静置后,Co²⁺与邻菲罗啉、硫氰酸钾反应生成的离子缔合物定量沉淀到溶液底部,而Cd²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Al³⁺、Ag⁺等离子仍留在水相中,从而实现了Co²⁺与这些离子的定量分离。方法成功用于合成水样中微痕量Co²⁺的定量分离,富集率在97.2%～98.6%之间。     

不同反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用差异性

在?80mm×3000mm气流床和?40mm×200mm流化床中进行了O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下800℃胜利褐煤气化实验，同时在流化床中进行了O₂、H₂O、H₂O+O₂气氛下半焦原位气化实验和H₂O气氛下半焦完全气化实验。比较了2种反应器中氧化反应与水蒸气气化反应协同作用的大小（强弱）；结合实验条件利用缩核模型分别推导了2种反应器中协同作用影响下水蒸气气化反应速率方程；同时，从传质（扩散）速率、动力学、半焦-挥发分相互作用3方面探讨了2种反应器中协同作用存在显著差异的原因。结果发现，气流床中H₂O+O₂气氛下褐煤转化率明显大于H₂O和O₂单独气氛下褐煤转化率之和，其差值稳定在2.11%～4.01%，而在流化床中差值仅为0～0.75%，相对流化床，气流床中协同作用更明显。这是由于，在流化床中水蒸气向炭粒表面扩散的传质速率约为气流床的11%～25%，水蒸气气化过程受气膜扩散控制，炭粒表面水蒸气全部参与气化反应，炭粒表面无“多余”水分子，氧气开孔/扩孔作用提供的活性位“闲置”，而气流床中气化反应为速控步，炭粒表面有“富裕”水分子，可充分利用氧气开孔/扩孔作用提供的活性位，促进作用显著；挥发分-半焦相互作用不是流化床反应器中协同作用不显著的原因。     

结构不确定Delta算子系统的鲁棒容错镇定

研究了圆形区域极点约束下Delta算子描述的不确定线性系统的鲁棒容错镇定问题.基于Riccati方程,导出了当Delta算子系统存在不确定性和执行器故障时,将闭环系统极点配置到指定圆盘内,确保系统鲁棒容错镇定的充分条件;运用线性矩阵不等式(Linear Matrcx Inequality,LMI)方法,对Delta算子不确定系统进行状态反馈设计,给出了系统在区域极点约束下鲁棒容错控制器存在的充分条件,并通过求解LMI得到鲁棒容错控制器的设计.通过数值仿真验证了该方法的有效性.     

燃煤锅炉NOx生成数值模拟研究

因锅炉NOx生成受多种因素影响,仅借助现场试验探索NOx的生成规律及其影响因素存在一定的局限性。以410 t/h四角切圆燃煤锅炉为原型,利用Fluent软件建立其流动、燃烧等相关数值模型,利用常规现场试验对数值模型进行验证及修正,使Fluent数值模型的准确性及可靠性得以提高,以此对某些不具备试验条件的影响因素进行了NOx生成特性的模拟研究。结果表明：所建数值模型能够为正确分析燃烧及NOx生成规律提供充分的理论依据,弥补了现场试验方法的不足。     

混沌系统的间歇控制及其在保密通信中的应用*

基于连续控制方法的混沌保密通信方案很容易被跟踪或者复制,大大限制了混沌在保密通信中的应用.采用不连续的周期间歇控制方法研究了混沌系统的同步和在保密通信中的应用问题;证明了在适当的控制条件下两个耦合的混沌系统达到精确同步,并给出一组设置控制周期和控制宽度的充分条件,数值模拟验证了理论结果的有效性.该不连续的控制方法可应用到混沌保密通信中,增加通信的保密性能.     

考虑中间主应力的深埋圆形巷道弹塑性位移解

平面应变条件下的深埋圆形巷道一般忽略中间主应力的影响,但塑性区围岩的变形与实际情况会产生较大差异．为了充分考虑中间主应力对深埋圆形巷道的影响,基于平面应变假设与关联流动法则将Mohr-Coulomb准则精确匹配为Drucker-Prager准则,在此基础上推导了理想弹塑性材料在塑性阶段的中间主应力表达式;根据所得的中间主应力表达式结合关联流动法则．不引入任何假设,得出塑性区体积扩容的关系式;进一步推导了考虑中间主应力影响的深埋圆形巷道塑性区应力位移解析式,其中径向应力、切向应力及塑性区半径的表达式与卡斯特奈（Kastner）解完全一致,但卡斯特奈（Kastner）解无法得出中间主应力,而新的位移解析式则与以往的文献完全不同;经与以往文献的位移理论解比较分析知,新的位移解答更加合理．因此,考虑中间主应力的解答为深埋圆形巷道的计算与设计提供更为科学的理论基础．     

基于Euler-Bernoulli方程微悬臂梁弛豫分析

为探讨微机电系统中悬臂梁结构弛豫动力学特性,本文基于Euler-Bernoulli方程,计入空气滑膜阻尼对悬臂梁弛豫过程的影响,采用分离变量法导出悬臂梁挠度弛豫表达式;给出临界阻尼、过阻尼、欠阻尼梁挠度弛豫算例;利用ANSYS中瑞利阻尼模型对微悬臂梁临界阻尼、过阻尼、欠阻尼弛豫进行仿真,挠度弛豫过程在梁固定端附近与理论差异较大,仿真数据与理论偏差随挠度增加.     

A state dependent sampling for linear state feedback

In this work, a new state-dependent sampling control enlarges the sampling intervals of state feedback control. We consider the case of linear time invariant systems and guarantee the exponential stability of the system origin for a chosen decay rate. The approach is based on LMIs obtained thanks to sufficient Lyapunov–Razumikhin stability conditions and follows two steps. In the first step, we compute a Lyapunov–Razumikhin function that guarantees exponential stability for all time-varying sampling intervals up to some given bound. This value can be used as a lower-bound of the state-dependent sampling function. In a second step, an off-line computation provides a mapping from the state-space into the set of sampling intervals: the state is divided into a finite number of regions, and to each of these regions is associated an allowable upper-bound of the sampling intervals that will guarantee the global (exponential or asymptotic) stability of the system. The results are based on sufficient conditions obtained using convex polytopes. Therefore, they involve some conservatism with respect to necessary and sufficient conditions. However, at each of the two steps, an optimization on the sampling upper-bounds is proposed. The approach is illustrated with numerical examples from the literature for which the number of actuations is shown to be reduced with respect to the periodic sampling case.