H∞ control for uncertain one‐sided Lipschitz nonlinear systems in finite frequency domain

The current article discusses the H_∞ disturbance attenuation control design problem for one‐sided Lipschitz systems in finite frequency domain. Models containing norm‐bounded parameter uncertainties, disturbances, and input nonlinearities are considered. By contrast to existing full frequency methods, the H_∞ controller is computed depending on the frequency ranges of disturbances. The finite frequency disturbance attenuation index is initially defined. Thanks to Finsler's lemma, sufficient and less conservative analysis conditions are also derived for the closed‐loop system. Then, synthesis conditions in the low, middle, and high frequency ranges as well as the whole frequency range, are formulated in terms of linear matrix inequalities. At last, to prove the effectiveness and the superiority of the proposed approach, a physical example is used and a comparative study is done.     

Self‐similarity analysis of vehicle driver's electrodermal activity

This paper characterizes stress levels via a self‐similarity analysis of the electrodermal activity (EDA) collected in a real‐world driving context. To characterize the EDA richness over scales, the fractional Brownian motion (FBM) process and its corresponding exponent H, estimated via a wavelet‐based approach, are used. Specifically, an automatic scale range selection is proposed in order to detect the linearity in a log scale diagram. The procedure is applied to the EDA signals, from the open database drivedb, originally captured on the foot and the hand of the drivers during a real‐world driving experiment, designed to evoke different levels of arousal and stress. The estimated Hurst exponent H offers a distinction in stress levels when driving in highway versus city, with a reference to restful state of minimal stress level. Specifically, the estimated H values tend to decrease when the driving environmental complexity increases. In addition, the estimated H values on the foot EDA signals allow a better characterization of the driving task than that of hand EDA. The self‐similarity analysis was applied to various physiological signals in literature but not to the EDA so far, a signal which was found to correlate most with human affect. The proposed analysis could be useful in real‐time monitoring of stress levels in urban driving spaces, among other applications.     

二维反三角超混沌系统及其在图像加密上的应用

为了进一步提高混沌系统的混沌特性，为图像加密算法提供更可靠的混沌系统，增强图像加密算法的安全性，提出了一种基于二维反三角超混沌系统的新型图像加密算法。首先，在一维三角混沌函数的基础上构建了一个二维反三角超混沌系统，通过分岔图和Lyapunov指数等仿真实验，验证了该系统具有更广的混沌区间和更强随机性的迭代序列，遍历性更加优秀；然后，基于此混沌系统，采用"置乱-扩散"策略，根据不同密钥生成的不同超混沌序列，对图像矩阵进行无重复置乱和循环移位扩散，循环三次得到密文，完成加密过程；最后，对图像加密方案进行了直方图分析、密钥空间分析、相邻像素相关性分析、明文敏感性分析和信息熵分析等性能测试。其中密文图像的相关指标参数像素变化率（NPCR）和统一平均变化强度（UACI）的测试值非常接近于它们的理想期望值，信息熵的测试结果约为7.997，也非常接近于理想期望值8。实验结果表明，此图像加密系统具有更可靠的安全性，抵抗攻击能力强，在图像安全领域具有较好的应用前景。     

灰色混沌时间序列方法及其应用

模型含有混沌特性，因此不能对系统的长期演化进行预测，但在短期预测中仍有较高精度。定义了一类灰色混沌时间序列，使其可以拆分成若干个满足灰色建模的时间序列。根据这一定义，对银山铅锌矿尾矿坝浸润线进行了模型与Lyapunov指数的耦合分析。结果表明，当观测数据为非等时序列，采用灰色混沌时间序列进行分析比较有效；计算得到的浸润线最大LyapunDv指数与其演化结果吻合，可以用来指导尾矿坝安全管理。     

硫酸钙晶须表面湿法改性研究

采用几种表面改性剂对硫酸钙晶须表面进行了湿法改性试验,选出了改性效果较好的硬脂酸对硫酸钙晶须进行了单因素条件改性试验,分别考察了改性剂用量、初始料浆浓度、改性温度、改性时间、搅拌速率、烘干温度、烘干时间等因素对硫酸钙晶须表面改性的影响;改性硫酸钙晶须产品采用活化指数、接触角、扫描电子显微镜、X射线衍射和红外光谱分析进行表征。试验结果表明:硬脂酸对硫酸钙晶须的改性效果较好,在最佳工艺条件下,改性产品的活化指数为1.00,接触角为123.6°。建立了硬脂酸与硫酸钙晶须的作用模型。     

观台煤矿煤岩物理力学性质测定与冲击倾向性评价

以观台煤矿二水平(-270 m水平)总回风巷掘进头及2403轻放工作面煤层及顶、底板煤岩为研究对象,利用试验机测定并分析其物理力学性质,以此为基础,利用弹性能量指数法评价观台煤矿煤、岩冲击倾向性,最终得出工作面内不会产生冲击地压现象,在以后的工作面回采过程中得到了验证。并建立了观台煤矿煤的冲击倾向性评判标准。     

底板岩层变形破坏过程中混沌性态的Lyapunov指数描述研究

基于大量实测信息 ,对承压水上开采煤层底板变形破坏过程中岩移、注水量 (渗透性 )等矿压显现的观测时序 ,进行Lyapunov指数的提取 ,并对其混沌性态进行了研究。实例分析表明 :煤层底板变形破坏过程中呈现出典型的混沌性态 ;另外 ,由于煤层底板渗透性指标的Lyapunov指数比岩移量指标大的多 ,表明用渗透性指标描述煤层底板变形破坏特征要比岩移量指标更敏感     

应用Lyapunov指数研究混凝土阶段特征的稳定判据

根据混凝土材料的应力-应变试验研究,得出试验曲线呈明显的分段特征,曲线的离散性发生于应变软化阶段。通过对试验数据序列的混沌动力学分析得出:随着单向抗压强度的增加,混凝土材料全应力-应变过程的系统状态由较有序的定常态质变为低混沌态,进而逐渐演化到强混沌态;混凝土材料峰后应力-应变阶段曲线的线性性质增强,裂隙系统状态由强有序的定常态向弱混沌态演化;混凝土材料峰前阶段的裂隙系统基本呈现弱混沌状态。提出将LE1作为混凝土材料阶段特征的稳定判据,将LE1作为系统稳定度的表征量,并在实例计算中证明了该法确定的稳定判据符合实际情况。     

饱和嵌入维数确定最大Lyapunov指数的准则探讨

基于对大量砂岩试样裂隙系统的MTS全应力–应变时间序列的非线性动力学分析,构造单位阶跃函数并引入到最大Lyapunov指数LE1的判别模型中,建立了确定LE1的新准则。新准则充分考虑LE1-m关系中普遍存在的阶跃现象,更符合确定LE1的理论条件。新准则确定的LE1与传统准则的解释结果比较,偏离幅度巨大,使得对系统稳定性程度的混沌判别结果迥异,并且LE1的正负号会因此改变,导致对系统所处状态的定性评价不同。研究成果在一定程度上克服了传统准则确定LE1鲁棒性较差的缺陷,对混沌动力学基础研究具有一定的理论意义。     

基于混沌时序预测方法的冲击地压预测研究

冲击地压的预测研究通常是通过监测对冲击地压的发生、发展过程比较敏感的指标来进行的，监测指标值的大小和变化规律是进行预测的基础，监测数据在未来一定时期的峰值变化和走势变化规律对于预测过程具有重要意义。首先，通过对互信息和伪邻近点数的计算，确定观测序列的延迟时间和嵌入维数等相空间重构参数；然后，在对观测序列相空间重构的基础上，运用一阶局域近似法和基于最大Lyapunov指数法等混沌预测方法对冲击地压上作面的观测时间序列进行数学建模，并与传统的数理统计预测方法进行对比分析；最后，用实例对冲击危险区域的电磁辐射序列及顶板下沉速度序列等进行预测运算和分析，其结果表明，运用混沌理论的预测方法可达到较高的预测精度。