强非线性振动系统极限环振幅控制研究

研究一类强非线性振动系统极限环振幅控制。利用改进的多尺度法求解系统极限环振幅表达式；构造几类线性、非线性反馈控制器，获得反馈系数与极限环振幅的近似解析关系；通过选择适当的反馈系数，可对极限环振幅进行控制；讨论并比较不同控制器的控制效果；数值模拟结果验证了幅值预测的正确性与控制的有效性。对较大参数 仍具有较高精确度。     

非线性振动系统极限环振幅与频率的控制

研究非线性振动系统极限环振幅与频率的控制.利用多尺度法,计算了动力系统Hopf分岔点附近的正规型,获得极限环振幅及频率与反馈系数的近似解析关系.通过选择适当的反馈系数,可对极限环的振幅与频率进行控制.选取一类三维系统作为算例,讨论并比较了几类线性、非线性反馈控制器的控制效果,所得的解析结果与数值模拟的结果基本吻合.     

余维4的Duffing-Van der Pol方程全局分岔分析

本文采用级数展开形式的Melnikov函数解决高余维分岔问题。通过研究一类5次项和3次项共存,具有异宿轨的Duffing-Van der Pol方程的余维4全局分岔问题,得到了该系统的分岔方程及全局拓扑结构,说明了该方法的可行性。研究结果表明,该系统有单个极限环、单个异宿轨、异宿轨和极限环共存、两个极限环共存等情况。最后通过数值模拟验正了理论分析结果的正确性。     

基于振动测试参数的井架钢结构极限承载力预测

提出了基于振动测试参数预测井架钢结构极限承载力的两种新方法。第一种方法是针对井架钢结构的结构形式和受力特征,将其简化为简支梁,由载荷与振动频率之间的关系,推导出振动频率直接确定极限承载力的简易表达式。该方法简单易行,不需要建立系统的模型。第二种方法是应用一阶搜索优化算法修正动力有限元模型,然后进行线性屈曲、几何非线性和双重非线性分析从而确定井架钢结构的极限承载力,这种方法计算复杂些,但提高了预测准确度。最后利用近似平稳随机激励,对某型号井架钢结构进行了振动参数测试,分别应用这两种方法对极限承载力进行了预测。结果表明这两种基于动力参数的预测值相差不大,均能真实预测井架钢结构的极限承载性能,为复杂承载钢结构的极限承载力预测和安全评估开辟了新途径。     

追踪控制双频激励下汽车悬架系统的混沌运动

分析双频正弦激励下非线性汽车悬架系统的混沌运动,根据Lyapunov指数及Poincare截面判断系统的混沌运动,指出发生混沌运动时的相应幅值。之后,在系统状态全部可测的情况下设计一种控制器U,并用Lyapunov函数证明对此控制器闭环系统大范围渐近稳定。最后,使用该控制器对系统的混沌运动进行追踪控制,并对以上控制过程进行数值仿真。数值仿真结果证明控制方法是有效的。     

基于磁流变阻尼器的结构模糊半主动控制实验研究

基于磁流变阻尼器的结构半主动控制兼有被动和主动控制的优点,近年来受到了广泛的关注,但设计与之相适应的控制系统仍是一项具有挑战性的工作。本文针对多输入多输出结构-阻尼器系统,提出了一种基于遗传算法的模糊控制器设计方法。由遗传算法自适应优化生成模糊控制规则,建立从加速度响应到磁流变阻尼器控制电压之间的关系,对结构进行半主动控制。通过两个结构振动控制实验,证明了该方法的有效性。     

五次非线性自激系统的同宿解及其分岔

推广了双曲函数Lindstedt-Poincaré (L-P)法摄动步骤,定量求解一类派生系统含五次强非线性项的自激振子的同宿解及其分岔值。对极限环的同宿分岔参数进行摄动展开,给出同宿摄动解奇异项的定义,以消除同宿摄动解奇异项作为确定极限环同宿分岔点的条件,给出能够严格满足同宿条件的同宿轨道显式摄动解,推导出任意阶解和同宿分岔点判别的一般表达式。应用该法具体分析了一类推广的Liénard振子的同宿解和同宿分岔问题,指出方法的优点和存在的问题。算例表明,在相平面内该方法的结果与Runge-Kutta法数值周期轨道的逼近结果较吻合,相应的同宿分岔点判定值也具备较好的精度。该方法可以进一步研究推广应用于分析其它形式更一般的系统的同(异)宿解和同(异)宿分岔问题。     

基于磁流变悬置的动力装置垂向隔振控制与试验研究

悬置阻尼宽频可控对动力装置实现积极隔振具有重要意义。分析了基于挤压模式的磁流变半主动悬置工作原理和阻尼特性,在建立动力装置垂向隔振模型的基础上,设计出模糊自适应隔振控制器,用量化、比例因子自调整算法降低不同工况下动力装置垂向激励力的传递;给出了一种改进的天棚控制算法,通过抑制动力装置振动来降低能量传递。设计出动力装置隔振台架试验系统,在不同工况下进行了隔振对比试验。结果表明,在动力装置处于中低转速时,可控磁流变悬置能在宽频范围内把力绝对传递率抑制到25%内,隔振效果优于橡胶悬置;而磁流变悬置垂向隔振方法中,兼顾振动传递率和激励频率的模糊自适应控制,优于通过抑制动力装置自身振动来隔振的天棚控制。     

基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架模糊控制

针对磁流变悬架的非线性以及动力学模型的不确定性,提出一种基于混合田口遗传算法的磁流变半主动悬架整车模糊控制策略。首先建立了基于磁流变减振器的整车动力学模型,并将车辆的振动控制分解垂向振动、俯仰、侧倾三个基本任务设计模糊控制器,进而设计了隶属函数和模糊控制规则;接着引入混合田口遗传算法实现对模糊控制器的隶属函数和模糊控制规则同时优化;最后进行实车道路试验来验证控制策略的有效性。试验结果表明,基于混合田口遗传算法的模糊控制能够降低确定路面激励下车身加速度峰峰值,降低随机路面激励下的加速度均方根值,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于优化前的模糊控制策略。     

超音速弹翼非线性颤振分析与控制

摘　要：研究超音速弹翼非线性气动弹性稳定性与主动控制问题。采用三阶活塞理论建立含间隙弹翼非线性气动弹性动力学方程,分别利用Hopf分岔理论及数值方法给出系统的线性与非线性颤振速度,应用基于微分几何法及二次型最优控制相结合的方法,设计非线性系统控制器。最后分析控制器及系统参数对控制效果的影响。仿真结果表明设计的控制器可有效地实现对非线性系统颤振的抑制。     

基于模糊控制的HVPE生长设备温度控制系统

氢化物气相外延（hydride vapor phase epitaxy,HVPE）工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精度低和调节时间过长等问题。为实现HVPE生长设备反应室内温度的精准调控,将模糊逻辑应用到PID （proportion integration differentiation,比例积分微分）控制中,设计系统各温区的模糊自适应整定PID控制器。依据实际设备与相应技术要求,设计研发了一套基于PLC （programmable logic controller,可编程逻辑控制器）、温度控制电路以及模糊自适应整定PID控制的HVPE生长设备温度控制系统。Simulink仿真结果与实测结果表明,模糊自适应整定PID控制器可以应用于HVPE生长设备的温度控制系统,且控制效果较好。研究表明,所设计的温度控制算法与温度控制系统能够很好地满足GaN材料生长的工艺要求,具有一定的实用价值。     

Optimal control of an unreliable machine using fuzzy-logic control: from design to implementation

In this paper, the development, implementation and validation of fuzzy logic to control an unreliable machine in manufacturing systems are presented. The fuzzy-logic controller developed in this context is based on the optimal control policy using hedging-point methodology. The fuzzy-logic controller has two-subsets of fuzzy-logic controls. The first provides a decision whether the system should produce part at make-to-stock or at make-to-order mode. The decision provided by the first fuzzy-logic control is then used by the second fuzzy-logic control to specify at what production rate the part should be produced. Simulation and implementation have been performed by controlling an unreliable machine using the developed fuzzy-logic controller. Then, the simulation results are compared with the simulation results given by the optimal control policy (hedging-point methodology). The results show that the performance of the developed fuzzy logic outperforms and is more precise than the hedging-point method under certain conditions.     

具有不对称间隙的二元机翼颤振研究

利用数值方法分析了有预荷载情况下具有不对称间隙的气动弹性非线性与结构非线性耦合的二元机翼颤振问题的动力学响应,研究了当速度比U*/UL*从零逐渐增大到1时系统的全局演化规律,分析了频率比ω、机翼质量密度比μ、预荷载M0、初偏值αf、间隙δ及初始条件等参数对颤振临界点的影响,发现在有预荷载的不对称分段线性系统中不存在混沌运动形式,而且系统幅值的变化规律不受初值条件的影响,并根据引起俯仰幅值变化的敏感参数,提出几种控制和减小颤振的方法,可用于指导飞机的飞行结构设计及飞机结构的日常维护。     

AI-based adaptive control and design of autopilot system for nonlinear UAV

The objective of this paper is to design an autopilot system for unmanned aerial vehicle (UAV) to control the speed and altitude using electronic throttle control system (ETCS) and elevator, respectively. A DC servo motor is used for designing of ETCS to control the throttle position for appropriate amount of air mass flow. Artificial Intelligence (AI)-based controllers such as fuzzy logic PD, fuzzy logic PD + I, self-tuning fuzzy logic PID (STF-PID) controller and fuzzy logic-based sliding mode adaptive controller (FLSMAC) are designed for stable autopilot system and are compared with conventional PI controller. The target of throttle, speed and altitude controls are to achieve a wide range of air speed, improved energy efficiency and fuel economy with reduced pollutant emission. The energy efficiency using specific energy rate per velocity of UAV is also presented in this paper.     

Speed controller design of direct torque control system for induction motors by using adaptive supervisory Fuzzy-CMAC

A model-free approach was used to develop an adaptive supervisory Fuzzy-cerebellar model articulation controller (ASFCMAC) for a direct torque control system for an induction motor without shaft encoder. The two parts of the ASFCMAC are a supervisory controller for limiting tracking error to a bounded range and a Fuzzy-cerebellar model articulation controller subsystem for learning and approximating system dynamics. The ASFCMAC parameters are tuned according to adaptive rules derived from Lyapunov stability theory. Simulations and experimental comparisons with adaptive Fuzzy-cerebellar model articulation controller, adaptive cerebellar model articulation controller, fuzzy logic control, and proportional–integral control show that the proposed ASFCMAC has a superior root mean square error in operation over a wide range of speeds.     

具有结构非线性的二元翼面颤振研究

该文分别研究了俯仰方向带中心间隙和初偏间隙的二元翼面,并提出通过加入摩擦力矩来减弱间隙非线性影响的方案。基于简谐条件下求得的非定常空气动力矩阵,采用Roger有理函数拟合,将其转为时域下的气动力的近似表达式,之后采用四阶Runge-Kutta法求解其时域内的气动弹性响应。结果显示:中心和初偏间隙对机翼产生的影响类似,都能使其在一定的速度范围内产生复杂的极限环振荡,但两者对间隙大小的敏感度有所不同。加入的摩擦能有效抑制间隙非线性的影响,使翼面的运动在低于线性颤振速度下能够衰减。且当加入的摩擦类型确定,初始扭矩和摩擦刚度的值比较大的情况下,其值和摩擦非线性在初偏间隙中加入位置的变化都对系统的颤振速度不会有明显的影响。     

Fuzzy control of a system for assembling fibre optic transmitters

This paper presents an automatic alignment system for assembling optical fibre components. A gradient-based algorithm enhanced with momentum information is used to find the location where there is maximum transmitted light from a fibre. The system employs a fuzzy logic controller to optimize the search parameters during the alignment process. The control knowledge base is automatically generated via a new evolutionary algorithm, removing the need for lengthy manual optimization of the control policy. The algorithm evolves a population of fuzzy systems using generational replacement, a new selection operator and a set of crossover and mutation procedures manipulating different elements of the fuzzy knowledge base. The population is divided into three sub-groups to which the different operators are applied. Tested on a batch of fibre optic components, the system achieved 100% success rate with alignment times and accuracies comparing favourably against those obtained using a manually designed controller.     

基于模糊滑模切换控制的PMSMS弱磁调速控制策略

针对表贴式永磁同步电主轴(PMSMS)弱磁控制方案中,主轴系统调速性能欠佳的问题,提出一种基于模糊滑模切换控制(FSMSC)的超前角弱磁调速策略。在转速误差大于设定阈值时,使用模糊控制器实现主轴转速快速趋近给定值,利用模糊控制的特点对控制器进行实时的参数调整,使系统具有更强的鲁棒性;在转速误差小于设定阈值时,使用趋近律滑模控制器提高系统抗干扰能力,减小加工过程中因负载突变造成的加工误差,进一步增强系统鲁棒性。实验结果表明,基于FSMSC的超前角弱磁调速策略能有效抑制定子电流震荡以及电磁转矩脉动,并且控制器对抖动因子参数敏感性低,参数调节便捷,在实际加工中具有重要意义。