反步方法原理及在非线性鲁棒控制中的应用

介绍了非线性控制中的反步(backstepping)设计方法的基本原理、构成方法及其拓展,综述了该方法在非线性鲁棒控制中的应用,提出并分析了若干关键性问题.     

基于抗扰动-模糊PID的污水处理控制方法研究

针对序批式活性污泥法(SBR,Sequencing Batch Reactor)污水处理过程具有的非线性、时变、强耦合等特性,并考虑污水处理过程控制存在入水水质流量等干扰量,进一步加大控制难度等问题,本文提出1种扰动观测器与模糊PID结合的污水处理控制方法。首先分析扰动观测器结构特点以及核心部分低通滤波器的选择,设计扰动观测器对控制过程常见干扰量进行预测,并根据预测扰动信号在控制系统输入端进行有效补偿,达到抵消干扰的效果:同时在此基础上结合模糊PID控制方法,自适应整定PID控制器参数,实现溶解氧DO的优化控制。最后建立仿真模型进行实验,并与常规PID控制和模糊PID控制效果进行对比,结果表明该组合控制方法能有效克服干扰,控制精度较高,具有较强的适应性和鲁棒性。     

一类非线性不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

基于稳定性理论，研究了一类具有状态非线性不确定性的线性时变时滞系统的鲁棒控制器的设计问题．在非线性不确定性满足增益有界条件下，得到了该类时变时滞系统依赖于时变延迟导数的最大值的满足鲁棒性能的一个充分条件．通过求解一个线性矩阵不等式（LMI），即可获得鲁棒H∞控制器．给出的两个具体算例说明了该方法的有效性．     

多干扰源下热连轧机主传动系统扭振问题研究

针对热连轧机主传动系统扭转振动问题,考虑非线性刚度及阻尼项,建立连轧机在电机谐波干扰及负载谐波干扰下的主传动系统扭转动力学模型。采用多尺度法求解非线性动力学系统的1/2倍亚谐、2倍超谐及组合共振幅频响应方程。以某钢企中1 580 mm热连轧机F2主传动系统为例,分析实际参数下不同非线性刚度、非线性阻尼、电机扰动及线性阻尼对主传动系统亚谐、超谐及组合共振的幅频响应的影响。研究结果为揭示热连轧机主传动系统非线性动力学特性问题机理提供实用参考。     

双星编队构形保持抗干扰容错控制

为解决系统模型误差、外部干扰以及执行器故障引起的双星编队轨道控制精度低、稳定性差问题,设计一种基于观测器的抗干扰容错线性二次型调节器(LQR)控制策略.首先,根据编队双星相对运动动力学模型,设计基于双比例积分自适应律的增广观测器,同时实现对系统状态、间歇故障与快速时变故障、可建模干扰的快速精确估计,并采用H∞优化技术抑...     

基于模拟退火的花朵授粉优化算法

针对花朵授粉算法寻优精度低、收敛速度慢、易陷入局部极小的不足,提出一种把模拟退火(SA)融入到花朵授粉算法中的混合算法。该算法通过SA的概率突跳策略使其避免陷入局部最优,并利用SA的全域搜索的性能增强算法的全局寻优能力。通过6个标准测试函数进行测试,仿真结果表明,改进算法在4个测试函数中能够找到理论最优值,其收敛精度、收敛速度、鲁棒性均比基本的花朵授粉算法(FPA)、蝙蝠算法(BA)、粒子群优化(PSO)算法及改进的粒子群算法有较大的提高;同时,对非线性方程组问题进行求解的算例应用也验证了改进算法的有效性。     

永磁同步电机伺服系统的自适应模糊滑模控制

针对永磁同步电机伺服系统的跟踪控制问题,提出了一种基于扰动观测器的自适应模糊滑模控制方法.通过扰动观测器估计等效扰动,改善了系统的动态性能和稳态性能,并且只需要等效扰动的变化有界,而不是为零,放宽了要求;根据模糊控制原理引入3条模糊规则,在保证滑模条件的前提下有效地削弱了抖振;采用自适应策略估计模糊系统参数的最优值,简化了控制器的设计.实验结果表明,与常规自适应模糊滑模控制相比,本文提出的控制方法不仅能够有效地减小跟踪误差,而且能够改善参数估计过程,保证了参数估计的有界性.     

未知地震激励下结构恢复力及质量非参数化识别

地震作用过程中结构恢复力是描述结构损伤发生发展过程定量描述的基础,更有助于描述结构在地震中破坏模式的演化。该文研究地震激励下结构部分质量及动力响应信息未知时,结构非线性恢复力、质量以及未知加速度时程的非参数化识别方法。首先,根据部分已知动力响应测量和质量信息,识别地震加速度时程。随后,利用记忆衰退全局加权迭代扩展卡尔曼滤波算法,引入幂级数多项式表征结构恢复力,实现了结构质量与非线性恢复力的非参数化识别。将具有非线性恢复力的磁流变阻尼器中引入到一个剪切型多自由度结构构成非线性系统,考虑测量噪声的影响,通过数值模拟验证了在噪声及较大质量初始误差情况下该方法识别结构质量、非线性恢复力及地震动加速度时程的识别效果。     

球囊扩张式血管支架介入对弯曲血管的生物力学损伤研究

构建了球囊扩张式血管支架介入系统的非线性有限元模型,考虑了血管斑块类型对其本构模型的影响,分析了A型与B型血管支架在血管狭窄率-24%、40%、50%,曲率半径-6 mm、10 mm、20 mm,狭窄血管的壁面应力分布规律,研究了血管支架构型、狭窄血管几何参数和血管生物力学损伤的关系。数值分析结果表明,血管壁面应力随着狭窄率的增加而显著升高,随着血管曲率半径的增加而下降相对平缓;但是,扩张加载阶段的血管壁面应力显著高于卸载阶段,易于引起血管斑块的脆性断裂引起血管生物力学损伤。由于A型血管支架相对于B型血管支架具有纵向柔顺性更优的联接筋构型,导致A型血管支架引起的血管壁面应力低于B型支架,因而降低了A型血管支架对于血管的生物力学损伤。     

考虑系缆拉伸-弯曲-扭转变形的浮式风力机动力响应研究

考虑系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形产生的非线性系泊力,研究海上浮式风力机系统的动力响应。考虑系缆非线性几何变形,建立系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形的动力学分析模型。建模过程中,采用了四元数方法进行局部坐标系与全局坐标系之间的旋转,避免了旋转过程中奇点的产生。综合考虑系缆非线性系泊力、水动力、空气动力及风力机结构系统,建立了系统动力学分析模型,开发了考虑系泊系统非线性系泊力的系统动力响应计算程序。针对OC3 Hywind Spar型5 MW浮式风力机,分析额定作业海况与极限海况下风力机系统的动力响应,并将结果与系泊系统采用准静态悬链线方法的模拟结果进行了对比。结果表明,考虑拉伸-弯曲-扭转变形效应后,系泊缆张力的波频响应被放大,同时还出现了多个高频峰值,将对系泊缆的疲劳寿命计算产生影响。