基于模糊推理的炸药与岩石智能匹配系统研究

炸药与岩石匹配是爆破工程师非常重视的科学问题，由于炸药性能的不确定性和岩石性质的复杂多变性，使得炸药与岩石匹配研究进展不明显。利用模糊数学理论的模糊性特点，开创性地建立了基于模糊推理的炸药与岩石匹配系统。     

基于奇异摄动理论的电液伺服系统Backstepping滑模自适应控制

针对电液伺服位置跟踪系统中存在的非线性特性、系统参数和外部负载的非匹配不确定性,提出了基于奇异摄动理论的电液伺服系统的Backstepping滑模自适应控制。利用奇异摄动中双时间刻度理论将原系统分解为快慢变子系统,分别设计快变和慢变子系统的控制律,再合成得到复合控制器。应用Backstepping的逆向递推方法有效地解决了高阶非线性系统的控制问题,用滑模方法抑制系统的外部扰动,对系统的不确定性参数进行自适应估计。数字仿真的结果验证了所设计控制器的正确性和有效性。     

广义不确定性系统理论的基本构思

论述了不确定性系统理论的国内外发展概况，给出了不确定性信息定义及其广义不确定性系统理论（GUST）的定义，论述了广义不确定性系统理论的基本内涵、基本结构及其科学意义。     

广义不确定性系统理论的外延综论

在概述广义不确定性系统内涵基础上，讨论了广义不确定性系统的外延类别及其相关理论的基本研究框架和基本原理，为深入研究广义不确定性系统理论奠定了基础。     

考虑不确定性的多学科设计优化方法研究综述

目的研究多学科不确定性设计优化中多学科设计优化方法、不确定性建模与传递、不确定性设计优化的相关理论。方法通过研究并分析国内外相关文献,总结归纳考虑不确定性的多学科设计优化中的耦合系统解耦方法、参数和代理模型不确定性的建模方法,以及高效的不确定性传递和设计优化方法。结论系统探讨了在面对复杂多变的外界环境时,多学科设计优化对不确定性量化与传递的需求,提出多学科设计优化不仅要考虑确定性的系统,而且需要考虑由于外界环境变化导致的系统响应的不确定性。针对现有的多学科不确定性设计优化方法的理论研究,提出提高计算效率的关键在于将传统的三层嵌套循环计算框架解耦成单层循环。研究结果表明,考虑不确定性的多学科设计优化将成为复杂多学科系统设计的有力支撑,能显著提高系统的可靠性和稳健性,提高使用寿命,同时能够加快产品的更新换代设计。     

基于多模型的自适应有源噪声控制算法研究

针对有源噪声控制中次级通道存在很大不确定性的问题，建立次级通道模型集以覆盖次级通道的不确定性，每个模型都有一个相对应的采用Modified FXLMS算法进行权值更新的自适应滤波器。在系统运行过程中，算法首先依据切换准则实时判断当前次级通道所处状态，选出最匹配的次级通道模型，同时把采用最匹配模型进行权值更新的自适应滤波器的参数复制给参与控制的滤波器。仿真和实验结果表明，采用多模型自适应的有源噪声控制算法提高了系统的鲁棒性。     

数据稀缺与更新条件下基于概率密度演化-测度变换的认知不确定性量化分析

工程设计中往往需要同时处理固有不确定性与认知不确定性。对于固有不确定性分析与量化,国内外已有诸多研究,例如MonteCarlo方法、正交多项式展开理论和概率密度演化理论等。而对认知不确定性、特别是固有不确定性与认知不确定性耦合情况下的研究,则还相对缺乏。该文中,针对数据稀缺与数据更新导致的认知不确定性,首先分别引入Bootstrap方法和Bayes更新方法进行不确定性表征。在此基础上,结合基于概率密度演化-测度变换的两类不确定性量化统一理论新框架,提出了存在认知不确定性情况下的不确定性传播与可靠性分析高效方法及其具体数值算法。由此,给出了基于数据进行工程系统不确定性量化、传播与可靠性分析的基本途径。通过具有工程实际数据的3个工程实例分析,包括无限边坡稳定性分析、挡土墙稳定性分析和屋面桁架结构可靠性分析,验证了该文方法的精度和效率。     

采用模糊判别的自适应多窗口立体匹配

考虑到立体匹配过程中存在的不确定性和模糊性,将已经获得广泛应用的模糊理论引入立体匹配领域,使用与人类感知相似的模糊逻辑为基础的HVS彩色图像点颜色相似性测度,然后把这种模糊颜色相似性测度应用到区域匹配方法的多窗口选择和自适应窗口尺寸缩减当中,最后用SSD方法实现了彩色图像的立体匹配.实验结果表明,该方法具有更高的匹配精确性.     

气动弹性系统的模型确认与鲁棒颤振分析

研究了气动弹性系统的不确定性建模和鲁棒颤振分析问题.将结构的不确定性考虑为参数形式,非定常气动力的不确定性考虑为参数和未建模动态两种形式,建立了不确定系统的线性分式变换模型.分别使用基于Carathe-dory-Fejer插值定理和Nevanlinna-Pick插值定理的模型集检验方法进行了模型确认,在时间域和频率域中对模型集的有效性进行了验证,确定了不确定性的幅值.对于模型确认得到的不确定气动弹性系统,使用μ分析方法进行了鲁棒颤振分析.计算中,飞行速度是作为给定参数而不再是作为摄动变量,由此得到的鲁棒稳定性边界是匹配点解.仿真数值结果给出了鲁棒颤振速度,表明了方法的有效性.     

振动鲁棒控制研究Ⅰ—不确定性结构动力学建模

建立了结构振动鲁棒控制的一般性综合框架。首先介绍了线性鲁棒控制的原理和控制系统框架,然后分析了结构动力学系统的模型不确定性来源,将其分为高阶未建模动态特性、模态参数不确定性和作动器/传感器模型误差,通过用适当地数学形式表示这些不确定性,将动力学模型的确定性部分和不确定性部分分离开来,有效地纳入鲁棒控制的系统框架,进而可以运用鲁棒控制理论求解控制器用于结构的振动控制,从理论上保证闭环系统的稳定性和性能。     

一类非线性切换系统状态观测器的设计

考虑了一类标称系统存在共同Lyapunov函数的不确定非线性切换系统的鲁棒状态观测器的设计问题。系统具有满足Lipschitz条件的非线性项,不确定项不满足匹配条件,设计出了该系统在任意切换策略下的鲁棒渐近状态观测器。仿真结果表明所设计观测器的有效性。     

A hyperstable neural network for the modelling and control of nonlinear systems

A multivariable hyperstable robust adaptive decoupling control algorithm based on a neural network is presented for the control of nonlinear multivariable coupled systems with unknown parameters and structure. The Popov theorem is used in the design of the controller. The modelling errors, coupling action and other uncertainties of the system are identified on-line by a neural network. The identified results are taken as compensation signals such that the robust adaptive control of nonlinear systems is realised. Simulation results are given.     

参数不确定非线性系统的鲁棒镇定与鲁棒跟踪设计

针对参数不确定非线性系统的鲁棒镇定和鲁棒跟踪问题，提出了一种基于Lyapunov稳定性理论的非线性动态鲁棒控制器设计方法，将设计过程分为两步，第一步是针对标系统设计使其实现控制目标的控制器，第二步是在第一步的基础上，进一步设计控制器抑制由于不确定性因素所产生的原系统与标称系统之间的偏差，其优点是在设计的第一步可以直接利用基于精确数学模型建立的非线性控制系统设计方法，数值仿真验证了设计方法的正确性。     

具有饱和执行器多重滞后系统的鲁棒控制

利用LMIs方法,对一类具有非线性饱和执行器的不确定线性多重滞后系统的鲁棒镇定问题进行了研究,提出了新的鲁棒可镇定判据和相应的鲁棒无记忆状态反馈控制器设计方法.简洁的例子说明了结果的有效性.     

带有期望补偿的自适应鲁棒控制律设计及比较分析

对于参数不确定的非线性伺服系统,传统PID控制无法达到期望的跟踪精度.自适应鲁棒控制具有自适应能力以及鲁棒特性,能够实现参数不确定的非线性伺服系统的期望性能.本文以自适应鲁棒控制为基础,给出了带有期望补偿的自适应鲁棒控制律设计方案,以满足期望控制指标.通过Matlab/Simulink搭建了实际伺服系统的模型,仿真验证了带有期望补偿自适应鲁棒控制性能的优越性.     

LMI-based robust voltage tracking control for a class of renewable energy systems

This paper introduces a method of robust voltage tracking control for a class of renewable energy systems, which uses a linear matrix inequality (LMI)-based approach. A remodeling method is introduced where the nonlinear model of the renewable energy system is represented as a nonlinear combination of linear subsystems with state-dependent parameters (the so-called linear state-dependent parameter system model, LSDPM). Next, the remodeling method is applied to a boost converter, a photovoltaic (PV) system, and a wind energy conversion system as examples. A robust output voltage tracking approach is proposed based on the LSDPM. Using Lyapunov’s direct method, controller stability analyses are expressed as LMI formulations. Powerful numerical toolboxes then solve for the controller gains. The advantages of this approach include: i) the generalized remodeling technique is applicable to a wide variety of renewable energy systems; ii) it creates a unified LMI-based design framework for multiple control objectives; iii) it provides numerically solved control gains; and iv) it provides robust tracking control for the multiple objectives of renewable energy systems. Using an LMI-based robust voltage tracking controller is an accurate and effective method of control for many types of renewable energy systems. Finally, practical DSP-based experiments are carried out using the buck converter as an example. The satisfactory results of these experiments verify the theoretical derivations for this control method.     

一类中立型时滞系统新的鲁棒稳定性准则

本文考虑了一类具有时变时滞和非线性扰动的中立型系统的鲁棒稳定性问题.基于Lyapunov稳定性理论和自由权矩阵方法,得到保证系统鲁棒渐近稳定的新的充分条件.所得结果同时依赖于离散时滞和中立时滞,并用LMIs表示.由于对Lyapunov泛函导数采用了无保守的估计,因此所得结果具有较小的保守性,能够给出时变时滞较大的允许时...     

Improved results for neutral systems with nonlinear perturbations

Abstract

In this paper, a simple robust stability problem for uncertain neutral systems is considered. The uncertainty under consideration is nonlinear parameter perturbations and does not require a matching condition. Based on the constructive use of the Lyapunov functional approach and linear matrix inequality (LMI) technique, a new delay‐dependent criterion is proposed to guarantee robust stability for such systems. Finally, less conservative than previous results are illustrated by the five examples.     

Exponential stabilization of nonlinear uncertain systems with time-varying delay

The problem of robust exponential stabilization for dynamical nonlinear systems with uncertainties and time-varying delay is investigated. Based on the Razumikhin theorem and the Lyapunov function method, the continuous state feedback controllers for the studied systems are proposed and the robust exponential stabilization criterion is established in terms of solutions to the standard Riccati differential equations. Furthermore, a delay-dependent stabilization criterion is derived in terms of a linear matrix inequality and the restriction on the derivative of the delay function is removed. Finally, two numerical examples are presented to demonstrate the validity of the proposed method.     

含有非线性扰动的时滞随机微分系统的鲁棒均方稳定性

研究一类含有非线性扰动的多时变时滞随机微分系统在有记忆状态的反馈控制器下的鲁棒均方稳定性问题.通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,运用Ito公式,引入适当的自由权矩阵,利用积分不等式和分析技巧,基于线性不等式(LMI)方法和Schur补定理,获得含该系统的鲁棒均方渐近稳定和鲁棒均方指数稳定,并给出了相应反馈控制器设计.所得结果与时滞和随机干扰相关,丰富了已有的结果.