闭环两尺度系统复合LQR控制建模与设计方法

分析了Kokotovic提出的复合LQR控制器设计方法,以复合控制与最优控制的性能指标差异为依据,评判了设计控制器过程中所建立的标准两尺度系统模型是否符合系统内在的时间尺度特性;指出了以开环时间尺度特性分解系统的缺陷,分析了系统参数变化对闭环时间尺度特性的影响; 基于闭环时间尺度特性分析,提出了将一般线性动力学方程转换为标准两尺度系统形式的方法, 并分析了小参数mu在复合控制器设计中的影响.依据该标准两尺度模型设计的控制器能够敏感由系统参数变化或反馈控制变化导致的时间尺度特性的改变, 并能够得到满意的控制效果.     

一类不确定非线性系统基于特征模型的复合自适应控制

针对一类不确定非线性系统的跟踪控制问题,提出一种基于特征模型的复合自适应控制方法.该方法的创新性在于基于系统的误差特征模型,构建一种综合跟踪控制误差和模型估计误差的特征参量复合自适应律,该自适应律用于控制器设计和分析,可同时实现跟踪控制误差和模型估计误差的收敛.此外,为便于特征参量自适应律的设计和分析,根据特征参量的慢时变特性,将其视为未知标称常数项和时变误差项之和,并且选用其中常数项的估计量作为自适应控制参数.进一步,为抑制特征参量中时变误差项对系统稳定性和模型估计误差收敛性的影响,在控制器及复合自适应律设计中引入带饱和函数的非线性环节.理论分析证明闭环控制系统稳定,且跟踪控制误差和模型估计误差收敛到原点的一个邻域内.仿真结果表明,与现有仅根据模型估计误差调节的基于特征模型的自适应控制方法相比,所提出的复合自适应控制方法具有更好的控制性能.     

垃圾填埋腾发覆盖系统渗沥控制试验和数值模拟

垃圾填埋场腾发覆盖系统(ET Landfill Cover)是由单一土层和植被构成的简易、低成本、无需管理的生态渗沥控制系统,该系统利用覆盖土层储蓄降水、依靠植物的蒸腾和土壤蒸发消耗土壤水,从而实现渗沥污染控制.通过在武汉大学灌溉排水与水环境综合试验场开展裸土覆盖和5组腾发覆盖的渗沥控制对比试验,并对这6个试验处理进行水量平衡分析,结果发现其中60 cm厚度壤土层和灌木构成的腾发覆盖系统渗沥控制效果比较好,但是试验过程也发现60 cm厚度土层储水能力不足以完全阻止雨量充沛季节形成渗沥液,在旱季也不能向灌木提供充足水分,而是需要灌溉来维持灌木正常生长.因此采用Hydrus 2D软件对不同土层厚度腾发覆盖系统的渗沥控制效果进行数值模拟,结果表明,在武汉地区采用120～140 cm厚度壤土层和灌木构成的腾发覆盖系统是确保渗沥控制效果的经济合理方案.     

位置伺服系统的单神经元PID/CMAC控制研究

在分析了位置伺服控制系统基本原理和数学模型的基础上,提出了一种单神经元PID/CMAC复合控制算法和控制器的设计方法。用单神经元PID替代常规PID控制,由神经元来在线调整PID控制参数,利用CMAC神经网络的自学习和自适应能力,来完成系统的实时控制。该算法直接应用于位置伺服控制系统,仿真结果表明,与传统PID控制算法相比较,该复合控制算法增强了系统的控制精度,提高了系统的响应速度,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

滚动转子压缩机转子组合结构振动特性分析与测试

为了避免压缩机转子系统在工作过程中的振动超标,需要对其开展系统化的动态优化设计,包括压缩机转子乃至整机的振动特性测试以及利用转子动力学对其建模与分析.本文以转子系统组合件(泵组件+外壳组件)为研究对象,首先创建了压缩机转子系统三维实体有限元分析模型.进一步,对转子系统的固有特性进行了分析,获得了前5阶固有频率与模态振型.最后,对该滚动转子压缩机进行了动力学实验,校验了上述分析模型的合理性.本文的研究可为压缩机系统的减振与降噪提供技术参考.     

碳化硅增强钛合金基复合材料热残余应力的有限元分析

为探寻热解碳层对涂碳SiC纤维增强Ti-15-3钛合金基复合材料（C-SiC/Ti-15-3）中热残余应力的影响,基于复合材料细观力学方法,建立在不同热解碳层厚度时C-SiC/Ti-15-3复合材料的有限元单胞模型,模拟复合材料中热残余应力的分布.研究发现,在SiC纤维表面增加碳涂层能明显降低复合材料中的热残余应力,SiC表面的热解碳层厚度对复合材料中的热残余应力有很大影响;随着热解碳层厚度的增加,最大von Mises等效应力和径向应力呈现先减小后增大的趋势.     

基于MATLAB的模糊控制系统的仿真

首先简要介绍了MATLAB语言，SIMULINK工具箱和模糊逻辑工具箱以及如何在SIMULINK环境下构造系统的仿真模型，然后着重介绍了如何利用图形用户界面（GUI）建立模糊推理系统（FIS），最后对模糊控制和传统的PID控制的仿真结果进行了比较，并得到了一些重要的结论。     

基于混合现实技术的中国建筑史教学系统设计与实现

针对传统中国建筑史教学建筑结构繁杂、局限于二维平面化教学、不易于学生理解等问题,提出构建一种基于混合现实技术的中国建筑史教学系统的实现方法。选取宁波保国寺大殿木构体系作为研究案例,采用混合现实设备微软HoloLens作为案例的教学平台。首先,基于收集的数据,在3ds Max中对保国寺大殿木构体系进行三维仿真建模,建立建筑模型库;然后,在unity3D中构建虚拟教学系统的三维空间操作界面,利用C#脚本,实现环境理解和多种人机交互等关键技术,构建以建筑结构识别和文化认知为核心功能的HoloLens教学系统。结果表明,该系统具备良好三维可视化的视觉效果和自然高效的人机交互方式,能有效提高知识的传递效率和学生的学习主动性。     

一类弦-梁耦合非线性振动系统的动力学数值模拟研究

本文研究了一类具有参数激励和外激励弦-梁耦合非线性系统.首先,运用多尺度法分析弦-梁耦合非线性系统的响应,求得系统平均方程.其次,基于求得的方程,以系统的阻尼系数作为分叉参数,并对系统平衡点的稳定性进行分析,得到平衡点的分叉曲线.为了验证理论预测的正确性数值模拟了不同分叉参数下的相空间轨线.利用四阶龙格库塔方法验证了弦-梁耦合非线性系统混沌运动的存在性,从数值模拟看出系统存在单倍周期运动、多倍周期运动和混沌运动.     

基于VB与MATLAB接口的纯滞后系统仿真界面

应用VB与MATLAB的接口编程，实现脱离MATLAB环境的人机界面功能。针对纯滞后一阶和二阶系统的大林算法和SMITH预估控制算法的MATLAB仿真过程，介绍了通过选择6种不同输入信号可以方便地得到相应系统的PID算法，大林算法及SMITH算法的仿真结果。该人机界面可以灵活调整参数，以便得到不同的仿真效果。同时界面具有能够直接输入MATLAB一切命令的区域，便于课堂教学演示。     

基于神经网络的加固计算机振动仿真系统

为降低加固计算机的振动实验成本,提高产品的设计效率,提出了应用神经元BP网络对加固计算机振动仿真的方法.通过对加固计算机振动系统简化模型进行分析,采用最普遍的梯度算法确定BP网络的拓扑结构,利用ANSYS软件分析得到的数据和已有的振动实验数据进行对比分析,对网络模型进行修正,实现了对加固计算机振动的幅频特性进行预测.最后,将预测仿真得到的数据和对样机进行实际振动荻取的实验数据对比分析,表明了该算法的有效性.     

复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(Ⅰ)——适应车体设计的参数化有限元模型

为适应高性能复合材料磁悬浮列车车体结构设计和轻量化要求,对由高性能碳纤维材料、铝合金和高性能玻璃材料组合而成的复合材料磁悬浮列车进行参数化设计,使用Siemens NX建立参数化磁悬浮列车几何模型和有限元模型,实现车体结构和连接结构的精确数值模拟,为基于数值模拟技术的磁悬浮列车车体设计打好基础。     

兆瓦级风力发电机组轮毂强度数值分析

基于GL规范,采用有限元法对某兆瓦级风力发电机组轮毂进行极限强度分析.对轮毂S N曲线进行修正,分析疲劳计算需要考虑的载荷工况,使用GH Bladed软件仿真得到疲劳计算所需的载荷时间序列.使用ANSYS/nCode软件对轮毂进行疲劳寿命分析,结果表明轮毂的极限强度和疲劳强度均满足设计规范的要求.分析结果可以为兆瓦级风力发电机组轮毂的结构设计提供参考.