论思维的复杂系统模型暨新一代专家系统的设想

在复杂系统研究思想指导下,构建了基于神经元网络结构的复杂系统思维模型,提出以网络节点表示概念,以网络连接表示命题,以网络回路实现知识表达,以网络节点间的时空动力学激发实现演绎推理等思维活动的理论新框架,并以此为基础对新一代专家系统进行了设计。     

NOχ对甲烷/空气着火过程的影响

以零维均质甲烷/空气/NOχ预混气体为研究对象,通过数值模拟研究了其在不同初始温度以及不同NOχ初始浓度下的着火过程,并借助于敏感性分析和化学反应路径分析揭示了NO和NO2促进甲烷/空气着火的化学反应动力学机理.研究结果表明,在不添加NO和NO2时,甲基CH3氧化速度缓慢,从而导致甲烷/空气不易着火;在添加NO或NO2后,甲基CH3可以迅速被氧化,从而促进了甲烷/空气的着火.添加NO或者NO2相当于给CH3氧化过程提供了催化剂.     

降低环境风对火电厂空冷换热效率影响的措施

该文使用数值模拟方法研究了在夏季高温环境中降低环境风对空冷火电厂换热效率影响的几种方法.数值模拟给出了这些方法改善空冷换热效率的数值结果,特别指出增加位置合适的固壁挡风墙可以改变空冷火电厂周围高速气流的流向,降低环境风对空气冷凝器不利影响;而将这些固壁挡风墙换为阻力因子合适的多孔挡风墙,可以减少冷凝器底部风机的热回流,从而进一步提高空气冷凝器的换热效率.所得的定量结论可以在电厂改造和设计空冷系统时作为参考.     

水冷塔空气涡流导引装置的数值模拟

使用FLUENT软件,对水冷火电厂的水冷塔换热进行了数值模拟,解决了物模实验难以模拟热力因素的困难.同时还对采用空气涡流导引装置技术的水冷塔和传统水冷塔,在不同环境风影响下的换热效率进行了对比.结果表明,采用空气涡流导引装置技术的水冷塔换热效果优于传统水冷塔,抵抗大风的能力更强.     

外伸梁差分离散系统刚度矩阵的符号振荡性及其定性性质

本文首先建立了外伸梁的差分离散模型,导出了外伸梁离散系统的刚度矩阵。接着对两跨外伸梁证明了其刚度矩阵的符号振荡性,进而证明了三跨外伸梁刚度矩阵的符号振荡性。在此基础上阐明了外伸梁的频率和模态的基本振荡特性。     

具有间歇性执行器故障的非线性系统自适应CFB控制

控制系统的执行器经常发生各种未知的间歇性故障. 如何有效地处理这些故障对系统的影响是一个难题. 针对一类不确定严格反馈非线性系统, 提出一种自适应CFB (Command filtered backstepping) 控制方案解决了间歇性执行器故障的补偿问题. 利用神经网络逼近控制器中的未知函数, 并采用投影算子实时在线更新控制器中的估计参数使得参数估计值随着故障次数的累积而不断增加的问题被消除. 提出改进的Lyapunov函数证明了所提出的方案能够保证所有闭环信号的有界性, 同时建立了跟踪误差与Lyapunov函数跳变幅度, 最小故障时间间隔, 设计参数之间的关系. 如果Lyapunov函数的跳变幅度越小以及两个连续故障之间的时间间隔越长, 系统的稳态跟踪指标越好. 通过迭代计算建立了暂态跟踪误差指标的均方根型界. 该界表明了通过选择恰当的设计参数, 可改善系统的暂态指标. 仿真结果表明了所提方案的有效性.     

基于挠性吸气式高超声速飞行器的传感器容错控制

针对一类带有挠性的吸气式高超声速飞行器设计具有传感器容错能力的控制器。飞行器机体的刚性模态和挠性模态之间的强耦合作用不仅仅会直接影响到气动力和气动力矩,而且还会造成传感器的测量误差,尤其是给攻角测量带来加性扰动的影响,这给基于状态反馈控制器的设计带来了极大挑战。因此,为了解决这个问题,引入了比例积分型状态观测器,利用系统的输入和受干扰的输出重构出原系统的状态,然后利用重构的状态设计保性能控制器,在稳定该高超声速飞行器模型的同时,也使得给定的二次性能指标达到其最小的上界。本文的主要贡献在于成功地改进了传统意义上的状态反馈方法,并消除了因为挠性模态影响造成的传感器测量误差所带来的影响,这在实际工程中具有重要的意义。文章最后给出的仿真结果显示出了比例积分型状态观测器具有较好的动态性能,以及保性能控制器出色地完成了该模型高度和速度通道对指令信号的跟踪任务。     

控制与本质非线性问题

回顾了控制理论的发展, 并讨论了线性系统、单平衡位置系统的本质特征. 重点介绍了多平衡点非线性系统的本质非线性特征, 复杂多彩的动态特性, 包括自振、混沌、同宿轨、异宿轨, 特别是讨论了高阶系统的复杂性. 进一步讨论了控制介入到本质非线性系统后可能的发展前景与挑战.     

输入冗余在时间最优控制中的作用

随着冗余控制系统的不断出现, 本文主要研究了在可控线性系统中增加新的冗余控制通道所带来的优势. 对于时间最优控制问题, 这样的优势可以通过最优时间的缩短进行衡量. 本文证明了在最优控制存在且唯一的基础上, 如果增加的冗余控制通道中存在非空闲通道, 则对于任意的非零初始状态, 增加冗余控制通道后系统的最优时间将严格降低. 更进一步, 如果时间最优控制问题是正常的, 则最优时间也将严格下降. 另一方面, 如果忽略问题的正常性这个条件, 只要冗余控制通道中存在一个完全可控的通道, 最优时间同样也会严格下降. 最后, 我们通过两个数值例子印证了本文的理论结果.     

多模型切换系统H∞鲁棒控制器的设计与应用

基于H∞控制理论以及切换系统稳定性理论,对于多输入多输出(MIMO)多模型切换控制系统,提出了一种可以有效抑制抖动和改善瞬态响应性能的鲁棒镇定控制器设计方法.通过引入PI控制思想,根据模型跟踪方法设计了增广状态反馈控制器,并将控制器设计问题转化为方便求解的线性矩阵不等式(LMI).该方法的最大优点是可以很方便的保证多模型切换系统的全局稳定性,同时使得设计的控制器具有较强的鲁棒性.将本文提出的方法应用到某型BTT导弹自动驾驶仪设计中,仿真结果证明了此方法的有效性和优越性.