通用突变控制方法及其在潜艇中的应用

运用非线性动力学和突变理论,研究了高维系统建立具有理想特性突变的控制方法.引入冲失滤波器保证系统平衡点不变,并利用隐式判据、中心流形定理以及规范形法确定控制增益.以潜艇空间运动为例,阐述计算的全过程.该控制方法简便、快捷,可广泛应用到实际控制系统的设计中.     

四叔丁基萘酞菁氧钒非线性及光限幅特性

为提高酞菁化合物的非线性光学性能,以1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)为催化剂,采用液相法合成了四叔丁基萘酞菁氧钒((t-Bu)4NcVO)化合物.利用元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱方法,验证了化合物的分子结构.应用调Q倍频ns/ps Nd∶YAG脉冲激光系统,在波长为532nm下,研究了化合物的非线性和光限幅特性.测得化合物的非线性折射率n2和三阶非线性极化率χ(3)分别为2.51×10-11esu和8.54×10-12esu,通过计算得到分子极化率γ’为3.7×10-29esu.在透过率69%时限幅阈值为1608mJ/cm2,箝位值为585mJ/cm2,有效激发态与基态吸收截面比为3.66.     

Simulation and optimization of SOFC-BCHP system

As the prime motor of dispersed energy system, the high-temperature solid oxide fuel cells (SOFC) are high efficient with large heat recovery. This study presents a simulation of SOFC building-based cooling, heat and power (BCHP) system, which can meet basic requirements in power and heating (cooling) of the designated customers. The peak power load can be met by power grid, while the peak heating (cooling) load requirement can be met by backup equipments. In order to solve the economic dispatch problem of the energy system, a restricted nonlinear optimization model has been developed. The production costs can be minimized via both the equality constraints of customer’s heat and power demands, and other inequality constrains of equipments’ capacities. The sequential quadratic programming method has been used to search the solution. The study indicates that the model can be used to optimize the system’s capacities and run strategy. An office building case has been computed, and it is indicated that the model can be served in design and optimization of SOFC-BCHP system.     

HP nonlinear guidance law design based on smooth sliding mode control

To eliminate the perturbation of interceptor detection induced by aerodynamic heating,the head pursuit (HP) guidance law for three-dimensional interception was presented. The guidance law positioned the interceptor ahead of the target on its flight trajectory,and the speed of interceptor was required to be lower than that of the target. On the basis of a novel head pursuit three-dimensional guidance model,a nonlinear guidance law was developed based on smooth sliding mode control theory. At the same time,a special observer was designed to estimate the target acceleration,and a numerical example on maneuvering ballistic target interception verified the effectiveness of the presented guidance law.     

专家介绍

惠静教授,博士,2004年7月毕业于中国科学院数学与系统科学研究院,获理学博士学位,专业为非线性动力系统;2004年9月至2006年9月在华东师范大学数学系博士后流动站进行研究;     

基于扰动力矩观测器的电子节气门控制

通过介绍汽车电子节气门控制系统的工作原理及其组成,以及对系统的非线性因素分析,建立其数学模型,设计出数字PID控制器和扰动力矩补偿器,并在matlab/simulink中进行了仿真,对仿真结果分析得出:基于数字PID控制器的控制精度较差,并且容易产生超调;基于扰动力矩观测器的PID控制器具有较好的跟踪性,可以较好地满足控制要求.     

全非线性深水波的Green-Naghdi理论研究

全非线性深水波的数值模拟对于深海工程有着重要意义.应用二维深水G-N理论的控制方程,得到深水LevelⅢ G-N理论和Level Ⅳ G-N理论的线性解析解.采用深水Level Ⅲ和Level Ⅳ G-N理论对单色波进行数值模拟.提出适用于G-N理论的非线性造波边界条件,使用线性造波边界条件的结果与使用非线性边界条件的结果基本一致,因此可以使用线性造波边界叠加的方法来模拟不规则波.采用深水LevelⅢG-N理论模拟全非线性双色波和不规则波,并与线性解析解进行比较,结果表明使用深水LevelⅢG-N理论并配合线性造波边界条件来模拟全非线性深水不规则波是可行的.     

基于卡尔曼滤波的髓内钉锁孔操作标定方法研究

在机器人辅助正骨手术中,髓内钉的锁孔操作需要很高的定位精确度,因此需要一种相应的高精确度系统标定方法来满足定位要求.本文利用卡尔曼滤波的间接法标定法,其跳过对定位盒顶点坐标的求取,将标定盒三个顶点的坐标作为状态参量,将机器人由拍照位姿到钻孔位姿之间的位姿变换参数当作观测参量.并在此基础上推导出状态参量与观测参量之间的映射关系,对一系列观测参量的测量,利用卡尔曼滤波算法对状态参量进行滤波估计,最后间接求取转换矩阵.实验证明,这种方法的精确度不会因为标定试验次数增多而导致标定盒磨损,重复精确度较高.     

一种融合多特征与子快的抗遮挡算法

为解决复杂情况下运动目标的检测问题,本文提出一种基于多特征融合和新子块分割的算法。该算法通过综合目标的颜色和纹理特征加强对目标的跟踪,并通过新的子块分割完成对不同子块的权值赋予,对发生遮挡时不同区域进行差别处理。同时在发生完全遮挡时还采用kalman滤波模型对轨迹进行预测,获得运动目标信息并更新。实验结果表明:该算法能够较好的完成遮挡情况下的目标跟踪。     

卡尔曼滤波算法在MEMS热式风速风向传感器中的应用

针对MEMS热式风速风向传感器在实际使用过程中因噪声问题导致输出不稳定的现象,本文首次采用了卡尔曼(Kalman)滤波算法对本征白噪声进行滤波处理,从而优化传感器的输出性能.本文分别通过理论分析和仿真模拟证明了Kalman滤波算法的可行性.实验结果表明,通过调节相关参数,Kalman滤波算法在滤波效果、响应速度及误差上均优于传统的加权滑动均值滤波算法.除此之外,在消耗较少资源的前提下,Kalman滤波算法可以有效减少本征白噪声的干扰,且调节空间较大,可以适应不同的应用需求.